Proses IndustriKimia III

Disusun oleh : Drastinawati

APAKAH ITU SABUN ??

Definisi

Sabun senyawa garam logam alkali, yaitu senyawa yang dihasilkan dari reaksi antara asam lemak dengan alkali. Asam lemak ini terdapat di dalam minyak nabati dan lemak hewan. Reaksi dari minyak nabati dan lemak hewan dengan alkali disebut dengan reaksi saponifikasi.

BAHAN DASAR PEMBUTAN SABUN

•Tallow (Lemak Hewan)•Minyak Kelapa•Minyak Inti Sawit•Minyak Sawit (Palm Oil)

BAHAN DASAR PEMBUATAN SABUN

1. Tallow (Lemak Hewan) Merupakan lemak padat pada suhu kamar

dan merupakan hasil pencampuran Asam Oleat (0-40%), Palmitat (25-30%), dan asam stearat (15-20%). - Sabun ini digunakan dalam industri sutra

dan industri sabun mandi. - Pada indsutri sabun mandi, tallow biasanya dicampurkan dengan minyak kelapa dengan perbandingan 80% tallow dan 20% minyak kelapa.

2. Minyak Kelapa Merupakan komponen penting

dalam pembuatan sabun, kerena harga minyak kelapa cukup mahal, maka tidak digunakan untuk membuat sabun cuci.

Minyak kelapa ini berasal dari kopra yang berisikan lemak putih dan dileburkan pada suhu 15oC.

3. Minyak Inti Sawit Memiliki karekteristik umum, seperti

minyak kelapa dan dapat dijadikan sebagai substituen dari minyak kelapa di dalam pembuatan sabun mandi.

Dengan warna minyak yang terang, minyak inti sawit dapat digunakan langsung untuk membuat sabun tanpa perlakuan pendahuluan terlebih dahulu.

4. Minyak Sawit (Palm Oil)Digunakan dalam berbagai bentuk:

• Crude Palm Oil, • RBD Palm Oil (minyak sawit yang telah

dibleaching dan dideodorisasi), digunakan tanpa melalui Pre-Treatment terlebih dahulu.

• Crude Palm falty Acid dan asam lemak sawit yang telah didestilasi. Crude Plam Oil yang telah dibleaching digunakan untuk membuat sabun cuci dan sabun mandi.

Bahan pendukung

• Bahan pendukung yang umum dipakai dalam proses pembuatan sabun di antaranya natrium klorida, natrium karbonat, natrium fosfat, parfum, dan pewarna.

Sifat – Sifat Sabun a. Sabun bersifat basa.

Garam alkali dari asam lemak suku tinggi sehingga akan dihidrolisis parsial oleh air, karena itu larutan sabun dalam air bersifat basa.

CH3(CH2)16COONa + H2O → CH3(CH2)16COOH + NaOH

b. Sabun menghasilkan buih atau busa. Jika larutan sabun dalam air diaduk akan menghasilkan buih, peristiwa ini tidak akan terjadi pada air sadah. Dalam hal ini sabun dapat menghasilkan buih setelah garam-garam Mg atau Ca dalam air

mengendap.

CH3(CH2)16COONa + CaSO4 →Na2SO4 + Ca(CH3(CH2)16COO)2

c. Sabun mempunyai sifat membersihkan.

Sifat ini disebabkan proses kimia koloid.Sabun (garam natrium dari asam lemak) digunakan

untuk mencuci kotoran yang bersifat polar maupun non polar, karena sabun mempunyai gugus polar dan non polar.

Molekul sabun mempunyai rantai hydrogen CH3(CH2)16 yang bertindak sebagai ekor yang bersifat hidrofobik (tidak suka air) dan larut dalam zat organik sedangkan COONa+ sebagai kepala yang bersifat hidrofilik (suka air) dan larut dalam air.

Sifat Fisik Sabun

1. Aqueous sistemsabun sodium dan pottasium dari asam lemak ada dalam bentuk yang bervariasi. Fasa sabun cair diwakili oleh sabun murni, niger dan sabun didih yang diakui sejak dimulainya pembuatan sabun.

2. Fasa kelakuan sabun padatfasa ini menunjukkan semua sabun komersil terdiri dari struktur serat padat dari larutan sabun. Absorpsi air oleh sabun padatan berisikan uap lembab rendah yang diikuti dengan perubahan panas yang menyebabkan pembakaran spontan pada chips dalam jangka waktu yang cukup lama.

Sifat-sifat fisika 3. Viskositas

Setelah minyak atau lemak disaponifikasi dengan alkali, maka akan dihasilkan sabun yang memiliki viskositas yang lebih besar dari pada minyak atau alkali.Pada suhu di atas 75oC viskositas sabun tidak dapat meningkat secara signifikan, tapi di bawah suhu 75oC viskositasnya dapat meningkat secara cepat. Viskositas sabun tergantung pada suhu sabun dan komposisi lemak atau minyak yang dicampurkan.

4. Panas Jenis Panas jenis sabun adalah 0,56 Kal/g

5. DensitasDensitas sabun murni berada pada range 0,96 – 0,99 g

Miscellaneous

Terdiri dari :1. Pendidihan sabun menggunakan resin2. Waktu yang diperlukan untuk pendidihan, diperlukan

4 - 8 jam persiapan untuk sabun, dan untuk pengendapan 4 -16 jam.

3. Pemutihan dalam ketel dengan sodium hipoklorit. Pemutihan itu dilakukan setelah penambahan air pada larutan sabun.

4. Pemurnian niger, impurities pada proses pembuatan sabun dalam ketel cenderung di akumulasi dalam niger.

Reaksi Pembuatan Sabun1. Saponifikasi

Pembuatan sabun tergantung pada reaksi kimia organik, yaitu saponifikasi. Lemak direaksi dengan alkali untuk menghasilkan sabun dan gliserin. Persamaan reaksi dari saponifikasi adalah:

C3H5(O2CR)3 + 3NaOH 3RCO2Na + C3H5(OH)3 Lemak Alkali Sabun Sadium Gliserin

Saponifikasi merupakan reaksi ekstern yang menghasilkan padatan sekitar 65 kalori per kilogram minyak yang disaponifikasi.

2. Hidrolisa Lemak dan Penetralan dengan Alkali

Pembuatan sabun melalui reaksi hidrolisa lemak tidak langsung menghasilkan sabun. Minyak atau lemak diubah terlebih dahulu menjadi asam lemak melalui proses Splitting (hidrolisis) dengan menggunakan air, selanjutnya asam lemak yang dihasilkan dari reaksi hidrolisis tersebut akan dinetralkan dengan alkali sehingga akan dihasilkan sabun. Hidrolisa ini merupakan kelanjutan dari proses saponifikasi. Secara kimia rekasi pembuatan sabunnya adalah :

3H2O

C3H5(O2CR)3 + NaOH 3RCO2 Na + C3H5(OH)3

Lemak/ Minyak asam lemak Gliserin

 

3. Pembuatan sabun melalui reaksi hidrolisa lemak tidak langsung menghasilkan sabun.

• Minyak atau lemak diubah terlebih dahulu menjadi asam lemak melalui proses Splitting (hidrolisis) dengan menggunakan air (air dingin, panas atau dalam bentuk steam) pada tekanan dan temperatur yang tinggi, supaya reaksi hidrolisa dapat terjadi dengan cepat, kemudian dinetralkan dengan alkali sehingga dihasilkan sabun. • Hidrolisa ini merupakan kelanjutan dari proses saponifikasi. Secara kimia rekasi pembuatan sabun :C3H5(O2CR)3 + 3H2O 3RCO2H + C3H5(OH)3

Lemak/ Minyak Air asam lemak Gliserida

3RCOOH + 3NaOH 3RCOONa + 3H2OAsam lemak kaustik soda sabun air

Proses Pembuatan Sabun Dalam Skala Laboratorium

Proses Pembuatan Sabun Dalam Skala Laboratorium1. Proses pendidihan penuh2. Proses setengah pendidihan 3. Proses dingin4. Penetralan5. Pemurnian6. Finishing

1. Proses pendidihan penuh

• Prosesnya :- Minyak dipanaskan dalam ketel (bath) untuk melonggarkan ikatan rangkap ester. - Tambah NaOH/KOH dan panaskan lagi agar reaksi homogen selama 3-4 jam sehingga terbentuk pasta, -- Tambah NaCl (10-12%) terbentuk sabun dan alkali

(gliserin,air dan NaOH yang tidak bereaksi)- Dipisahkan dan tambah air terbentuk gliserin dan

garam (terbentuk 3 lapisan)

Proses pendidihan penuh

• Tiga lapisan yang terbentuk :1. Lapisan atas berupa sabun murni dipisahkan,

dicetak dan dikemas2. Lapisan tengah berupa sabun berwarna hitam/kotor

direcicle, dikembalikan ke ketel untuk

mengambil sabun bersih3. Lapisan bawah berupa campuran antara sabun dan

alkali, dipisahkan, alkali direcycle ke ketel kristalisasi NaOH

2. Proses setengah pendidihan

• Prosesnya :- Minyak/lemak dipanaskan, tambah NaOH

sabun (reaksi safonifikasi)- Tambah alkali sisa dan air 3 lapisan

(gliserin, alkali dan sabun hitam)- Perlakuan sama seperti pendidihan penuh- Sabun hitam, gliserin dan air dibiar

bercampur/tidak perlu dipisahkan terbentuk sabun batangan (lebih ekonomis

tetapi kualitas kurang bagus)

3. Proses dingin

• Prosesnya :- Minyak ditambah NaOH pada suhu 90 0C selama 10 - 60 menit- Tambah parfum dengan natrium hidrosulfit - Masukkan kedalam frame - frame pada suhu 110 0F selama 24 jam - Dinginkan selama 96 jam hingga terbentuk

sabun

• hj

4. Penetralan (Proses Netral)

• Prosesnya:- Proses hampir sama dengan pendidihan penuh- Tidak perlu tambah NaCl dan Na Hidrosulfit

• Prinsip Dasar Proses :a. NaOH harus dinetralkan dengan Na2CO3

dan seterusnya sama dengan proses

pendidihan penuhb. Sabun ditambah air menghasilkan gliserinc. Sabun yang terbentuk tetap terdiri dari 3 lapisan

- Penambahan Penambahan additifadditifSSeperti parfum, zat warna eperti parfum, zat warna aroma terapi dll.aroma terapi dll.- Proses Pembentukan Proses Pembentukan seperti pasta, cairan dan seperti pasta, cairan dan butiran.butiran.

menjadikan sabun berbau harum dan

beraroma terapi

Menghasilkan warna yang menarik

Memperpanjang simpan sebelum

dikonsumsi

Sebagai bahan pencuci yang baik

dan higenis

Tujuan Pemurnian :Tujuan Pemurnian :

Prosesnya :sterilisasi, shorting, pembungkusan, pengepakan

6. Finishing6. Finishing

1. Proses Batch2. Proses kontinue

1. Proses Batch2. Proses kontinue

Proses Pembuatan

Sabun Dalam Skala Industri :

Proses Pembuatan

Sabun Dalam Skala Industri :

PROSES PEMBUATAN SABUN

1. HIDROLISA

A.Proses Batch• Lemak /minyak dipanaskan dalam reaktor batch dengan

menambahakan NaOH,• Lemak tersebut dipanaskan sampai bau NaOH hilang.• Setelah terbentuk endapan, didinginkan kemudian • Endapan dimurni dengan menggunakan air dan diendapkan lagi

dengan garam,• Kemudian endapan tersebut direbus dengan air sehingga terbentuk

campuran halus yang membentuk lapisan homogen yang mengapung (sabun

murah).

B. Proses Kontinue Lemak atau minyak dimasukkan kedalam reaktor kontinue Dihidrolisis dengan menggunakan katalis sehingga menghasilkan

asam lemak dengan gliserin. Kemudian dilakukan peyulingan terhadap asam lemak dengan

menambahakan NaOH sehingga terbentuk sabun.

Proses BatchProses Batch

ReaktorReaktor

Lemak/minyak Lemak/minyak NaOHNaOH

Pemurnian + air Pemurnian + air EndapanEndapan

Pengendapan + garamPengendapan + garamPerebusan + airPerebusan + air

Lapisan homogenLapisan homogenSABUN

Proses KontinueProses

Kontinue

Lemak/minyak Lemak/minyak

ReaktorReaktorHidrolisisHidrolisis

Asam lemak &GliserinAsam lemak &Gliserin

kataliskatalis

PemurnianPemurnianNaOHNaOH

SABUNSABUN

RR

Proses KontinueProses ini terdiri atas 4 kategori yaitu:1.Proses dasar pada Kontinue saponifikasi lemak,

terdiri dari: a. Sharples processmerupakan proses dasar tradisional pada ketel,yaitu: saponifikasi, pencucian dan fitting. Terlihat pada gambar 1 berikut ini.

gambar 1. Sharples process

b. DeLaval process Prosesnya sama dengan sharples process. Ini merupakan proses sentrifugal pada sistem tertutup, yang mana operasi pencucian dan fitting manggunakan kontrol otomatis. Terlihat pada gambar 2.c. Monsavon Process Proses ini sama dengan sharples process, tetapi

menggunakan koloid mill untuk proses saponifikasi dan separasi/pemisahan.d. Mechaniche Moderne process Merupakan proses lanjutan akhir dari sharples proses. e. Mazzoni SCN-LR process Dapat terlihat pada gambar 3.

Gambar 2. DeLaval Centripure process

Gambar 3. Mazzoni continuous saponification plant (SCN-LR)

2.Proses dasar pada continue splitting lemak menjadi asam lemak, yang terdiri dari :The mills processMerupakan suatu proses yang menghasilkan sabun menjadi sebuah operasi skala besar yang dikenalkan oleh Procter dan Gamble yang dipatenkan oleh Mill. Terlihat pada gambar 4. The Mazzoni SC processMerupakan proses dasar dari netralisasi asam Lemak dengan sodium hidroksida atau dengan sodium Karbonat. Terlihat pada gambar 5.The Armour processMerupakan proses variasi lain dari pemecahan lemak, destilasi asam lemak dan proses netralisasi, ditunjukkan pada gambar 6.

Gambar 4. The Mills process

Gambar 5. The Mazzoni SC process

Gambar 6. The Armour process

3. Proses yang melibatkan reaksi transesterifikasi dari metil ester dan caustic soda

4. Proses saponiflex yang merupakan kategori pendukung.

Parameter Batch autoclave Continous CountereurrentSuhu ( oC ) 150 – 175 240 250

Tekanan ( Mpa ) 5,2 – 10,0 2,9 – 3,1 5,61

Katalis Zn, Ca, Mg, Oksida ,

1 - 2%

Tanpa

Katalis

Opsional (Batch autoclave atau Twichel)

Waktu ( Jam ) 5- 10 2-4

Model Operasi Batch Kontinue

Perolehan 85-98% 97-99%

Keuntungan Suhu dan tekanan sedang

Dapat diadaptasikan untuk skala kecil

Biaya investasi awal lebih murah dari

proses kontinue

Tidak butuh ruangan luas

Kualitas produk seragam

Perolehan lebih tinggi

Konsentrasi gliserin tinggi

Biaya operasi lebih murah

Pengendalian lebih akurat

Kelemahan Investasi awal agak tinggi

Penanganan katalis

Waktu reaksi lebih lambat dari proses continue

Biaya tenaga kerja tinggi

Perlu lebih satu tahap untuk mendapatkan

perolehan yang lebih baik

Investasi awal tinggi

Suhu dan tekanan tinggi

Perlu tingkat keahlian penanganan yang

tinggi

Perbandingan hidrolisis

Proses Pembuatan Sabun SECARA UMUM

1. Proses Pendidihan Penuh Pada dasarnya sama dengan proses batch yaitu

lemak atau miyak dipanaskan di dalam ketel (batch) dengan menambahakan NaOH yang telah dipanaskan.

Selanjutnya campuran tersebut dipanaskan sampai terbentuk pasta kira-kira setelah 3-4 jam pemanasan. Setelah terbentuk pasta tambahakn NaCl (10-12%) maka terbentuklah sabun dan alkali, lalu keduanya dipisahkan dengan menggunakan air panas sehingga dihasilkan produksi utama berupa sabun dan produksi sampiongan berupa gliserin.

2. Proses semi pendidihanSemua bahan yaitu lemak atau minyak dan alkali langsung bercampur kemudian dipanaskan secara bersama-sama. Terjadilah reaksi saponifikasi. Setelah reaksi saponifikasi sempurna, maka dapat ditambahkan sodium siklikat dan sabun yang dihasilkan berwarna gelap.

3. Proses DinginPada proses dingin semua bahan yaitu minyak, alkali dan alkohol dibiarkan di dalam suatu tempat tanpa dipanaskan pada temperatur kamar, reaksi antara NaOH dengan uap air (H2O) merupakan reaksi eksoterm, sehingga dapat menghasilkan panas dan panas tersebut digunakan untuk mereaksikan alkohol dengan minyak, proses dingin memerlukan waktu selama 24 jam dan menghasilkan sabun yang berkualitas tinggi.

Syarat – sayarat proses pendinginan adalah:• Lemak dan minyak harus murni• Konsentrasi NaOH harus terukur dengan teliti• Temperatur harus terkontrol dengan baik• Menggunakan minyak kelapa

4. Penetralan- Lemak atau minyak ditambahakn NaOH sehingga terjadi

reaksi saponifikasi dan dihasilkan sabun dan gliserin. - Sabun yang dihasilkan tidak bersifat betral sehingga

tidak dapat menghasilkan busa yag banyak oleh karena itu perlu dilakukan penetralan yaitu dengna menambahkan Na2CO3.

Proses Cold-made Soap Semi-boiled Soap Continous ProsesBahan Baku Lebih banyak digunakan

fatty acid daripada lemak.

Fatty acid ( dari minyak

kelapa atau minyak

marine).

Bisa digunakan pada lemak

atau minyak dan fatty acid.

Produk Produk bermutu rendah. Sabun Lunak ( sabun

potash), secara umum

produk bermutu rendah.

Produk sabun murni (neat

soap dan bar soap)

Keunggulan Bisa digunakan untuk skala

kecil

Operasi tidak membutuhkan

recovery gliserin

Untuk perancangan skala

kecil relative lebih murah

Operasi tidak membutuhkan

recovery gliserin

Waktu reaksi lebih singkat (2-

3 jam)

Produk lebih mudah

dikeluarkan

Keseragaman dan kontinitas

produk terjaga

Gliserin yang dapat di

recovery lebih banyak

Kelemahan Butuh beberapahari untuk

menyempurnakan reaksi

Proses rumit

Produk sulit dikeluarkan

Kualitas produk tidak

seragam

Butuh beberapa hari untuk

menyempurnakan reaksi

Proses rumit

Produk sulit dikeluarkan

Kualitas produk tidak

seragam

Butuh banyak alat

Diperlukan pengontrolan

yang akurat

Kondisi operasi pada suhu

dan tekanan vakum

5. Finishing a. Crutching

Jika sabun murni yang berasal dari ketel atau proses lainnya akan dicampurkan dengan menggunakan bahan lain, maka sebelum dibentuk atau dikeringkan, dilakukan pencampuran terlebih dahulu. Campuran itu dilarutkan di dalam mesin crutcher dahulu. Crutcher adalah bejana yang berbentuk silindris dengan ukuran kecil, kapasitasnya 680-2279 dan dilengkapi dengan pengaduk. Crutcher juga digunakan di dalam pencampuran alkali dengan lemak di dalam pembuatan sabun dengan proses pendinginan.

b. Framming Metode yang digunakan untuk mengubah sabun murni

atau cairan sabun panas menjadi padatan yang mudah dibentuk menjadi batangan atau disebut dengan framming.

Framming dilakukan pada cairan sabun yang berada pada suhu 57-62oC didalam suatu frame yang memiliki berat 454 – 545 kg berbentuk persegi.

Untuk memadatkan sabun murni diperlukan waktu 3-7 hari. Sabun yang telah dicetak dapat dipotong menjadi bagian kecil.

Penambahan zat adiktif sepert antioksidan stabilizer dan parfum dilakukan pada saar crutching sebelum framming.

c. Drying Berbagai macam metoda pembuatan sabun dengan

menggunakan reaksi saponifikasi yang menghasilkan sabun murni mengandung air sekitar 30-35%.

Sabun murni tersebut diubah menjadi sabun chip dengan kandungan 5-15% air.

Proses pengeringan yang sederhana dikenal dengan spray drying proses.

Sabun yang mengandung air dilewatkan melalui spary nozzles. Partikel-partikel kecil ini dikeluarkan oleh spray nozzles dalam bentuk kering.

Pengeringan juga daapt dilakukan pada vakum atau di dalam atmospherik flash drying.

Glycerin Recovery

Gliserin itu sangat penting untuk memproduksi sabun alkali dan berasal dari pemecahan lemak dengan tekanan tinggi.

Maka dapat disimpulkan bahwa glyserin ini merupakan bahan yang dapat digunakan kembali sebagai bahan dasar yang dapat manghasilkan produk lain.

Kegunaan Sabun

• Sabun dalam kehidupan sehari-hari sebagai bahan pencuci. • Dalam industri kosmetik sabun memiliki kegunaan tergantung

pada komposisi yang terkandung di dalam sabun tersebut.• Asam lemak seperti asam stearat atau asam aleat sebagian

besar dikonversi menjadi sabun dengan mereaksikannya dengan alkali (NaOH, KOH) maupun dengan alkalominida. Asam lemak banyak digunakan di dalam pembuatan cream cukur, cream wajah, hand body lotion, dan pewarna rambut.

• Sabun stearat digunakan sebagai pengemulsi antara mineral minyak, lemak ester dan air di dalam pembuatan hand and body lotion.

KLASIFIKASI SABUNKLASIFIKASI SABUNa. Sabun LunakBerasal dari garam kaliumDitambah dengan parfum dan zat aditifDikenal dengan “sabun toilet”b. Sabun KerasBerasal dari garam natriumContoh: sabun powder & sabun cuci

Gambar Sabun

Sabun Keras Sabun Lunak

Klasifikasi Sabun

• Berdasarkan penggunaannya, sabun dapat diklasifikasi menjadi 3 jenis, yaitu:1. Laundry Soap; untuk sabun cuci. 2. Toilet soap; yang digunakan untuk mandi

dan perawatan kulit, termasuk juga disini medicine soap.

3. Textile soap, yang digunakan untuk pada proses scouring textile, proses degumming sutera dll.

Kekurangan/Kelemahan Sabun

• Kurang stabil terhadap asam

• Kurang stabil terhadap basa

• Kurang stabil terhadap logam berat

• Kurang stabil terhadap air sadah

1. Sabun merupakan senyawa garam logam alkali.2. Bahan dasar untuk pembuatan sabun dapat berupa minyak atau

lemak, yaitu yang terdiri dari lemak hewan (Tallow), minyak kelapa, minyak inti sawit, minyak kulit padi dan minyak marine.

3. Reaksi dasar dari pembuatan sabun yaitu saponifikasi dan hidrolisa lemak.

4. Proses produksi Skala industry, meliputi:• 1. Proses Batch• 2. Proses Continous5. Kegunaan Sabun:• bahan pencuci • industri kosmetik • cream cukur, cream wajah, hand body lotion, dan pewarna rambut• Hand soap and body lotion.

KesimpulanKesimpulan

Sumber – Hui, Y. H. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products,

fifth edition. 1996. New York: John Willey & Sons Inc

– www.google.com/http:id.– http://id.wikipedia.org/wiki/Sabun– http://wapedia.mobi/ms/Sabun– http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid

=20080925015947AAR3lcd

Terima Kasih

Terima Kasih