Makalah Ditergen

I.       DETERJEN

Detergen adalah Surfaktant anionik dengan gugus alkil (umumnya C₉ – C₁₅) atau garam dari sulfonat atau sulfat berantai panjang dari Natrium (RSO₃^- Na⁺ dan ROSO₃^- Na⁺) yang berasal dari derivat minyak nabati atau minyak bumi (fraksi parafin dan olefin).

Proses pembuatan detergen dimulai dengan membuat bahan penurun tegangan permukaan, misalnya : p – alkilbenzena sulfonat dengan gugus alkil yang sangat bercabang  disintesis dengan polimerisasi propilena dan dilekatkan pada cincin benzena dengan reaksi alkilasi Friedel – Craft  Sulfonasi, yang disusul dengan pengolahan dengan basa. 

Pada umumnya, deterjen mengandung bahan-bahan berikut:

1. Surfaktan (surface active agent) merupakan zat aktif permukaan yang mempunyai ujung berbeda yaitu hydrophile (suka air) dan hydrophobe (suka lemak). Bahan aktif ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan air sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan. Surfaktant ini baik berupa anionic (Alkyl Benzene Sulfonate/ABS, Linier Alkyl Benzene Sulfonate/LAS, Alpha Olein Sulfonate/AOS), Kationik (Garam Ammonium), Non ionic (Nonyl phenol polyethoxyle), Amphoterik (Acyl Ethylenediamines)

2. Builder (Permbentuk) berfungsi meningkatkan efisiensi pencuci dari surfaktan dengan cara menon-aktifkan mineral penyebab kesadahan air. Baik berupa Phosphates (Sodium Tri Poly Phosphate/STPP), Asetat (Nitril Tri Acetate/NTA, Ethylene Diamine Tetra Acetate/EDTA), Silikat (Zeolit),  dan Sitrat (asam sitrat).

3. Filler (pengisi) adalah bahan tambahan deterjen yang tidak mempunyai kemampuan meningkatkan daya cuci, tetapi menambah kuantitas atau dapat memadatkan dan memantapkan sehingga dapat menurunkan harga. Contoh : Sodium sulfate

4. Additives adalah bahan suplemen/ tambahan untuk membuat produk lebih menarik, misalnya pewangi, pelarut, pemutih, pewarna dan sebagainya yang tidak berhubungan langsung dengan daya cuci deterjen. Additives ditambahkan lebih untuk maksud komersialisasi produk. Contoh : Enzyme, Borax, Sodium chloride, Carboxy Methyl Cellulose (CMC) dipakai agar kotoran yang telah dibawa oleh detergent ke dalam larutan tidak kembali ke bahan cucian pada waktu mencuci (anti Redeposisi). Wangi – wangian atau parfum dipakai agar cucian berbau harum, sedangkan air sebagai bahan pengikat.

Menurut kandungan gugus aktifnya maka detergen diklasifikasikan sebagai berikut :

1.      Detergen jenis keras

Detergen jenis keras sukar dirusak oleh mikroorganisme meskipun bahan tersebut dibuang akibatnya zat tersebut masih aktif. Jenis inilah yang menyebabkan pencemaran air.

Contoh: Alkil Benzena Sulfonat (ABS).

Proses pembuatan ABS ini adalah dengan mereaksikan Alkil Benzena dengan Belerang Trioksida, asam Sulfat pekat atau Oleum. Reaksi ini menghasilkan Alkil Benzena Sulfonat. Jika dipakai Dodekil Benzena maka persamaan reaksinya adalah

C₆H₅C₁₂H₂₅ + SO₃                       C₆H₄C₁₂H₂₅SO₃H    (Dodekil Benzena Sulfonat)

Reaksi selanjutnya adalah netralisasi dengan NaOH sehingga dihasilkan Natrium Dodekil Benzena Sulfonat

2.           Detergen jenis lunak

Detergen jenis lunak, bahan penurun tegangan permukaannya mudah dirusak oleh mikroorganisme, sehingga tidak aktif lagi setelah dipakai .

Contoh: Lauril Sulfat atau Lauril Alkil Sulfonat. (LAS).

          Proses pembuatan (LAS) adalah dengan mereaksikan Lauril Alkohol dengan asam Sulfat pekat menghasilkan asam Lauril Sulfat dengan reaksi:

C₁₂H₂₅OH  + H₂SO₄              C₁₂H₂₅OSO₃H + H₂O

Asam Lauril Sulfat yang terjadi dinetralisasikan dengan larutan NaOH sehingga dihasilkan Natrium Lauril Sulfat.

Awalnya deterjen dikenal sebagai pembersih pakaian, namun kini meluas dalam bentuk produk-produk seperti:

1.      Personal cleaning product, sebagai produk pembersih diri seperti sampo, sabun cuci tangan, dll.

2.      Laundry, sebagai pencuci pakaian, merupakan produk deterjen yang paling populer di masyarakat.

3.      Dishwashing product, sebagai pencuci alat-alat rumah tangga baik untuk penggunaan manual maupun mesin pencuci piring.

4.      Household cleaner, sebagai pembersih rumah seperti pembersih lantai, pembersih bahan-bahan porselen, plastik, metal, gelas, dll.

Kemampuan deterjen untuk menghilangkan berbagai kotoran yang menempel pada kain atau objek lain, mengurangi keberadaan kuman dan bakteri yang menyebabkan infeksi dan meningkatkan umur pemakaian kain, karpet, alat-alat rumah tangga dan peralatan rumah lainnya, sudah tidak diragukan lagi. Oleh karena banyaknya manfaat penggunaan deterjen, sehingga menjadi bagian penting yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan masyarakat modern.

Tanpa mengurangi makna manfaat deterjen dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari, harus diakui bahwa bahan kimia yang digunakan pada deterjen dapat menimbulkan dampak negatif baik terhadap kesehatan maupun lingkungan. Dua bahan terpenting dari pembentuk deterjen yakni surfaktan dan builders, diidentifikasi mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap manusia dan lingkungannya.

Umumnya pada deterjen anionik ditambahkan zat aditif lain (builder) seperti golongan ammonium kuartener (alkyldimetihylbenzyl-ammonium cloride, diethanolamine/ DEA), chlorinated trisodium phospate (chlorinated TSP) dan beberapa jenis surfaktan seperti sodium lauryl sulfate (SLS), sodium laureth sulfate (SLES) atau linear alkyl benzene sulfonate (LAS). Golongan ammonium kuartener ini dapat membentuk senyawa nitrosamin. Senyawa nitrosamin diketahui bersifat karsinogenik, dapat menyebabkan kanker.

Senyawa SLS, SLES atau LAS mudah bereaksi dengan senyawa golongan ammonium kuartener, seperti DEA untuk membentuk nitrosamin. SLS diketahui menyebabkan iritasi pada kulit, memperlambat proses penyembuhan dan penyebab katarak pada mata orang dewasa.

Karakteristik deterjen yang dibutuhkan diantaranya, daya cuci maksimum, biaya per 1 kali mencuci minimum, dan biodegradebility maksimum

PEMBUATAN DETERJEN
Alkylbenzene + oleum alkylbenzena sulfonat
Tallow fatty alcohol + oleum fatty alcohol sulfonat
Sulfonat + sulfat + NaOH sodium salt
Sodium salt + builders deterjen
REAKSI KIMIA
I. Sulfonasi

R– + H2SO4.SO3 R– –SO3H + H2SO4.SO3H

R– –SO3H + H2SO4.SO3 R– –SO3H + H2SO4

R– –SO3H + R– R– –SO3– –R’
II. Sulfasi
Reaksi Utama
H= -325 sd -350 Kj/kgDR-CH2OH + SO3H2O R’OSO3H + H2O

III.Reaksi tambahan
R-CH2OH + R’-CH2-OSO3H R’-CH2-O-CH2-R’ + H2SO4

R’-CH2-CH2OH + SO3 R’-CH=CH2 + H2SO4

R-CH2OH + SO3 RCHO + H2O +SO2

R-CH2OH + 2 SO3 RCOOH + H2O +SO2
IV. Netralisasi dengan NaOH
hasil sulfonasi (R I) dengan sulfasi (R II) ditambah NaOH terbentuk Na5P3O11, kemudian terjadi hidrasi

Na5P3O11 + 6 H2O Na5P3O11.6 H2O

BAHAN-BAHAN PEMBUATAN DETERJEN SURFACTANS
a. Untuk mengurangi tegangan permukaan
Jenis bahan : Alkyl Benzene Sulfonat (ABS) dan Fatty Alcohol Sulfonat

b. SUDS REGULATOR (pengatur busa)
Untuk membantu surfactan dalam proses pencucian
Jenis bahan : asam lemak

c. Builders
Untuk penguat daya cuci deterjen
Jenis bahan :
Sodium Tripoli Phosphat (STPP) untuk mencegah redeposisi
Bahan ini bekerjasama dengan surfactan untuk meningkatkan daya cuci
Soda abu

d. Additive
Mencegah korosi : Natrium Silicate
Anti redeposisi agent : Carboxyl Methyl Cellulose (CMC)
Menghambat noda,bercak : Benzotriazole
Pemutih (mengubah ultraviolet menjadi cahaya yang terlihat) : bluings, dari jenis Peroxygen
Anti microbial agent : carbonilides, salycyl anilides
Memudahkan penghilangan noda : enzym,di Eropa & AS
Estetika : parfum

Bahan-bahan yang diperlukan:

- Caustik soda (soda api) 45 gr
- Air dingin 150 cc
- STTP 45 gr
- Air dingin 150 cc
- Soda Ash 105 gr (di tambah air dingin) 300 cc (ditambah CMC) 30 gr
- ABS 300 gr
- Parfume 3 cc
- Sepuhan warna 1 cc

Proses Pembuatan Sabun Deterjen

1. Caostik soda, air dingin, bahan pewarna dicampur dan diaduk-aduk sampai merata.
2. Campurkan STTP dan air dingin, campuran ini terpisah dari campuran pertama tadi. Pengadukan agak lama karena STTP sulit larut.
3. Campuran ketiga sadalah Soda Ash dan air diaduk sampai larut kemudian bubuhkan CMC sambil terus diaduk-aduk hingga menjadi seperti bubur agar-agar.
4. Campuran pertama dan kedua dicampurkan dan terus diaduk-aduk hingga merata, setelah merata masukkan campuran ketiga dan aduk terus.
5. Tuangkan ABS pada campuran tersebut lalu diaduk, pengadukkan harus tekun,teliti, dan sempurna. Oleh reaksi kimia cairan tersebut berubah menjadi cream.
6. Setelah cream menjadi dingin, bubuhkan parfum sambil diaduk agar wanginya merata ke seluruh cream yang di buat.
7. Sabun Deterjen siap untuk dikemas dan dipakai.

II.                Sabun

Sabun adalah suatu gliserida (umumnya C₁₆ dan C₁₈ atau karboksilat suku rendah) yang merupakan hasil reaksi antara ester (suatu derivat asam alkanoat yaitu reaksi antara asam karboksilat dengan alkanol yang merupakan senyawa aromatik dan bermuatan netral) dengan hidroksil dengan residu gliserol (1.2.3 – propanatriol). Apabila gliserol bereaksi dengan asam – asam yang jenuh (suatu olefin atau polyunsaturat) maka akan terbentuk lipida (trigliserida atau triasilgliserol).

Gliserida (lelehan lemak sapi atau lipida lain) dididihkan bersama – sama dengan larutan lindi (dulu digunakan  abu kayu karena mengandung K-karbonat tapi sekarang NaOH) terjadi hidrolisis menjadi gliserol dan garam Sodium dari asam lemak, setelah sabun terbentuk kedalamnya ditambahkan NaCl agar sabun mengendap dan dapat dipisahkan dengan cara penyaringan. Gliserol, lindi dan NaCl berlebih dipisahkan dengan cara destilasi. Sabun yang masih kotor dimurnikan dengan cara pengendapan berulang – ulang (represipitasi). Akhirnya ditambahkan zat aditif (batu apung, parfum dan zat pewarna)

Jenis – jenis Sabun :

1.      Sabun keras atau sabun cuci.

Dibuat dari lemak dengan NaOH, misalnya Na – Palmitat dan Na – Stearat.

2.      Sabun lunak atau sabun mandi.

Dibuat dari lemak dengan KOH, misalnya K-Palmitat dan K-Stearat

Suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul itu bersifat hidrofobik dan larut dalam zat – zata non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar – benar larut dalam air. Namun sabun mudah tersuspensi dalam air karena membentuk misel (micelles), yakni kumpulan (50 – 150) molekul sabun yang rantai hidrokarbonnya mengelompok dengan ujung – ujung ionnya menghadap ke air.

Sifat umum  Sabun dan Detergen:

1.      Bersifat basa

R – C-O^-   +  H₂O                   R – C-OH   +  OH^-

2.      Tidak berbuih di air sadah (Garam Ca, Mg dari Khlorida dan Sulfat)

 C₁₇H₃₅COONa + CaCl₂                               Ca (C₁₇H₃₅COO)₂  +  NaCl

3.      Bersifat membersihkan

R- (non polar dan Hidrofob) akan membelah molekul minyak dan kotoran menjadi partikel yang lebih kecil sehingga air mudah membentuk emulsi dengan kotoran dan mudah dipisahkan. Sedangkan -C-O^- (polar dan Hidrofil) akan larut dalam air membentuk buih dan mengikat partikel – partikel kotoran sehingga terbentuk  emulsi.

Suatu gambaran dari stearat terdiri dari ion karboksil sebagai “kepala” dengan hidrokarbon yang panjang sebagai “ekor ” :

        H H H H H H H H H H H H H H H H H  O

H – C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-O

        H H H H H H H H H H H H H H H H H 

Dengan adanya minyak, lemak, dan bahan organik tidak larut dalam air lainnya, kecenderungan untuk “ekor” dan anion melarut dalam bahan organik, sedangkan bagian “kepala ” tetap tinggal dalam larutan air. Oleh karena itu sabun mengemulsi atau mensuspensi bahan organik dalam air. Dalam proses ini, anion-anion membentuk partikel-partikel koloid micelle.

Keuntungan yang utama sebagai bahan pencuci karena terjadi reaksi dengan kation-kation divalen membentuk garam-garam dari asam lemak yang tidak larut. Padatan-padatan tidak larut ini, biasanya garam-garam dari magnesium dan kalsium.

2 C₁₇H₃₅COO^- Na⁺  Ca²⁺                        Ca (C₁₇H₃₅CO₂)₂ (s) + 2 Na⁺

Sabun yang masuk kedalam buangan air atau suatu sistem ekuatik biasanya langsung terendap sebagai garam – garam kalsium dan magnesium. Oleh karena itu beberapa pengaruh dari sabun dalam larutan mungkin dapat dihilangkan. Akibatnya dengan biodegradasi, sabun secara sempurna dapat dihilangkan dari lingkungan.
Sabun terdiri dari Sodium (Na)/Potasium(K) dari asam lemak

PEMBUATAN SABUN
Proses hidrolisis:
Tallow Tallow fatty acid

Tallow fatty acid + NaOH Sodium salt of fatty acid

Salt of fatty acid + builder dll sabun

Bahan baku sabun:

1. Tallow (lemak binatang) sebagai surfactan
Kandungan : campuran glycerida dari asam lemak
Tallow dicampur dengan minyak kelapa untuk menaikkan kelarutan sabun.Pebandingan tallow : minyak 80 : 20 atau 90 : 10

2. Grase : diperoleh dari lemak binatang

3. Caustic soda (naOH), Soda Ash (Na2CO3), Sodium Silicat (Na2SiO3), Sodium Bicarbonat (NaHCO3), Trisodium Phosphate

4. Senyaw anorganik untuk builders : campuran STPP dan soda ash

Titanium dioksida (TiO2)

Titanium dioksida (TiO2) ditambahkan ke dalam sabun berfungsi sebagai pemutih sabun dan kulit. Pada konsentrasi kecil (<0,8>). TiO2 ada dalam tiga bentuk kristal: anatase, brookite, dan rutile. Biasanya diperoleh secara sintetik. Rutile adalah bentuk yang stabil terhadap perubahan suhu apabila diperoleh secara luas sebagai monokristal yang transparan. Titanium dioksida digunakan dalam elektrolit, plastik dan industri keramik karena sifat listriknya. Selain itu, ia sangat stabil terhadap perubahan suhu dan resisten terhadap serangan kimia. Ia tereduksi sebagian oleh hydrogen dan karbon monoksida. Pada 20000 dan vakum, ia tereduksi oleh karbon membentuk titanium karbida. Jika ada agen pereduksi, ia akan terklorinasi.

Titanium oksida murni dipreparasi dari titanium tetraklorida yang dimurnikan dengan destilasi ulang. Kegunaan titanium dioksida antara lain dalam vitreus enamel, industri elektronik, katalis dan pigmen zat warna. TiO2 adalah zat warna putih yang dominan di usaha karena mempunyai sifat: indek refraksi tinggi, tidak menyerap sinar tampak, mudah diproduksi sesuai keinginan, stabilitas tinggi dan non toksik.

EDTA

EDTA ditambahkan dalam sabun untuk membentuk kompleks (pengkelat) ion besi yang mengkatalis proses degradasi oksidatif. Degradasi oksidatif akan memutuskan ikatan rangkap pada asam lemak membentuk rantai lebih pendek, aldehid dan keton yang berbau tidak enak.

EDTA adalah reagen yang bagus, selain membentuk kelat dengan semua kation, kelat ini juga cukup stabil untuk metode titrimetil. Untuk titrasi ini, Reilley dan Barnard menemukan 200 senyawa organik sebagai logam dalam titrasi berwarna dengan ion logam yang range konsentrasi pM. Kompleksnya juga berwarna intensif dan dapat dilihat mata pada konsentrasi 10-6 – 10-7 M.

Bilangan Penyabunan

Bilangan penyabunan adalah jumlah milligram KOH yang diperlukan untuk menyabunkan satu gram lemak atau minyak. Apabila sejumlah sampel minyak atau lemak disabunkan dengan larutan KOH berlebih dalam alcohol, maka KOH akan bereaksi dengan trigliserida, yaitu tiga molekul KOH bereaksi dengan satu molekul minyak atau lemak. Larutan alkali yang tertinggal ditentukan dengan titrasi menggunakan HCL sehingga KOH yang bereaksi dapat diketahui.

Dalam penetapan bilangan penyabunan, biasanya larutan alkali yang digunakan adalah larutan KOH, yang diukur dengan hati-hati ke dalam tabung dengan menggunakan buret atau pipet.

REAKSI PEMBUATAN SABUN :

NaOH + (C17H35COOH)3C3H5 3 C17H35COONa + C3H5OH
Sifat sabun
Kadar air : 10 – 30 %
Tallow : berasal dari minyak kelapa
80 : 20 atau 90 : 10 biasa + 7 – 10 %
50 : 50 atau 60 : 40 super fatted asam lemak bebas
Untuk deodorant : dapat mencegah penguraian keringat diubah menjadi senyawa berbau wangi
ditambah 3.4.5 Tri Bromo Salycyl Anilide (TBS)
ditambah Triclosan
Pemutih : titanium oksida

Pembuatan sabun mandi

Bahan-bahan yang diperlukan

- Larutan kaustik soda (natronloog 38 Be) 75 cc
- Bahan warna secukupnya
- Susu murni (susu sapi) 50 cc
- Minyak kelapa 250 cc
- Lemak sapi cair 100 cc
- Minyak serai 100 cc
- Bibit minyak wangi 5 cc

Proses Pembuatan Sabun Mandi

1. Campurkan bahan-bahan kaustik soda (natronloog), pewarna, susu sapi menjadi satu dan diaduk hingga merata.
2. Pada tempat yang lain minyak kelapa dan lemak sapi cair dicampur menjadi satu.
3. Kemudian tuangkan campuran tersebut ke campuran pertama tadi dan sambil terus terus diaduk-aduk hingga menjadi kental. Usahakan supaya jangan sampai berhenti mengaduk. Ketelitian diwaktu mengaduk sangat dibutuhkan sebab bertambah baik dan lama waktu mengaduk maka bertambah halus hasil sabun mandi yang dibuat.
4. Kemudian minyak serai dengan bibit minyak wangi (parfum) dituangkan dalam campuran terahir sambil diaduk-aduk.
5. Dalam keadaan kental masukkanlah campuran tersebut di dalam cetakkan.
6. Setelah lamanya 12 jam, campuran yang dituangkan ke dalam cetakkan akan menjadi beku. Kemudian bukalah cetakkan tersebut, jadilah sabun mandi.

Pembuatan Sabun Cuci Gosok

Bahan-bahan yang diperlukan :

- Larutan kaustik soda 100 cc (natronloog berkadar 38 Be)
- Minyak kelapa 300 cc
- Minyak serai 25 cc
- Bahan warna secukupnya

Proses Pembuatan Sabun Cuci Gosok

1. Pewarna dicampur natronloog hingga rata.
2. Tuangkan minyak kelapa sedikit demi sedikit ke dalam campuran tadi sambil diaduk terus menerus. Pengadukkan jangan sampai berhenti sebelum percampuran menjadi kental.
3. Kemudian campurankan minyak serai sambil diaduk-aduk.
4. Dalam keaadan kental campuran tersebut dituangkan ke dalam cetakkan sesuai keinginan.
5. Setelah dicetak selama 12 jam, sabun menjadi beku, bukalah cetakkan tersebut, dan keluarkan sabun tersebut dari dalam cetakkan. Sabun siap dikemas dan dipasarkan.