Teknologi Industri Sabun (Refinery Dan Turunan CPO : Bagian Tiga)

A. Pengertian Sabun

Sabun adalah salah satu senyawa kimia tertua yang pernah dikenal. Sabun sendiri tidak pernah secara aktual ditemukan, namun berasal dari pengembangan campuran antara senyawa alkali dan lemak/minyak.

Sabun pada umumnya dikenal dalam dua wujud, sabun cair dan sabun padat. Perbedaan utama dari kedua wujud sabun ini adalah alkali yang digunakan dalam reaksi pembuatan sabun. Sabun padat menggunakan natrium hidroksida/soda kaustik (NaOH), sedangkan sabun cair menggunakan kalium hidroksida (KOH) sebagai alkali. Selain itu, jenis minyak yang digunakan juga mempengaruhi wujud sabun yang dihasilkan. Minyak kelapa akan menghasilkan sabun yang lebih keras daripada minyak kedelai, minyak kacang, dan minyak biji katun.

Pembuatan sabun adalah keahlian yang tidak bisa dipungkiri di Eropa di abad ke-17. Pembuat sabun serikat pekerja terlindungi perdagangan rahasia mereka ditutup. Minyak nabati dan hewani digunakan dengan arang tanaman, terus dengan pewangi. Secara berangsur-angsur jenis sabun yang lebih banyak lagi menjadi tersedia untuk mencukur dan mencuci rambut, juga mandi dan mencuci.

Italia, Spanyol dan Perancis adalah pusat manufaktur pertama sabun, seharusnya mereka siap menyediakan bahan mentah seperti minyak pohon zaitun. Orang Inggris mulai membuat sabun saat abad ke 12. Bisnis sabun sangat baik pada tahun 1622, Raja James I mengabulkan monopoli kepada pembuat sabun untuk $100.000 setahun. Baik ke abad ke-19, sabun adalah pajak tertinggi sehingga menjadi barang mewah di beberapa negara. Ketika pajak dihapuskan, sabun menjadi tersedia untuk orang biasa, dan standar kebersihan meningkat.

Pembuatan sabun komersial di Amerika kolonial dimulai pada tahun 1608 dengan datangnya beberapa pembuat sabun di kapal kedua dari Inggris untuk mencapai Jamestown, Virginia. Bagaimanapun, untuk beberapa tahun, pembuatan sabun pada dasarnya tinggal pekerjaan rumah tangga. Akhirnya, pembuat sabun profesional mulai biasa mengumpulkan pemborosan lemak dari rumah tangga, di perubahan untuk beberapa sabun.

Langkah utama terhadap pembuatan sabun komersial skala besar terjadi pada tahun 1791 ketika kimiawan Perancis, Nicholas Leblanc, mematenkan proses untuk membuat abu soda, atau sodium karbonat, dari garam biasa. Abu soda adalah alkali terdapat dari abu bahwa kombinasi dari lemak ke bentuk sabun. Leblanc memproses hasil kuantitas dari kualitas baik, abu soda murah.

Produksi deterjen rumah tangga di Amerika Serikat dimulai di awal tahun 1930-an, tetapi tidak benar-benar membuka sampai akhir Perang Dunia II. Waktu perang berhentinya persediaan lemak dan minyak juga militer membutuhkan untuk alat kebersihan itu akan bekerja di air laut kaya mineral dan di air dingin mempunyai lebih lanjut merangsang meneliti di deterjen.

Deterjen pertama digunakan terutama untuk mencuci piring dan mencuci baju bahan lembut. Penerobosan di perkembangan dari detergen untuk mencuci baju serba guna digunakan muncul pada tahun 1946, ketika deterjen pembangun (berisi surfaktan/kombinasi pembangun)dikenalkan di Amerika Serikat. Surfaktan adalah produk deterjen bahan pembersih dasar, saat pembangun membantu surfaktan untuk bekerja lebih efisien. Senyawa fosfat digunakan sebagai pembangun di detergen ini sangat meningkat perfomanya, membuat mereka cocok untuk mencuci baju dengan tingkat kekotoran berat.

B. 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.

Sabun mandi merupakan garam logam alkali (Na) dengan asam lemak dan minyak dari bahan alam yang disebut trigliserida. Lemak dan minyak mempunyai dua jenis ikatan, yaitu ikatan jenuh dan ikatan tak jenuh dengan atom karbon 8-12 yang diberikatan ester dengan gliserin. Secara umum, reaksi antara kaustik dengan gliserol menghasilkan gliserol dan sabun yang disebut dengan saponifikasi.

Sabun lunak dibuat dari lemak dengan KOH, misalnya K-Palmitat dan K-Stearat. Sabun mandi merupakan garam logam alkali (biasanya disebut garam natrium) dari asam lemak. Sabun yang telah berkembang sejak zaman Mesir kuno berfungsi sebagai alat pembersih.

Sabun termasuk salah satu jenis surfaktan yang terbuat dari minyak atau lemak alami. Surfaktan mempunyai struktur bipolar. Bagian kepala bersifat hidrofilik dan bagian ekor bersifat hidrofobik. Karena sifat inilah sabun mampu mengangkat kotoran biasanya lemak) dari badan dan pakaian. Selain itu, pada larutan, surfaktan akan menggerombol membentuk misel setelah melewati konsentrasi tertentu yang disebut Konsentrasi Kritik Misel (KKM) (Lehninger, 1982).

Untuk kualitas sabun, salah satunya ditentukan oleh pengotor yang terdapat pada lemak atau minyak yang dipakai. Pengotor itu antara lain berupa hasil samping hidrilis minyak atau lemak, protein, partikulat, vitamin, pigmen, senyawa fosfat dan sterol. Selain itu, hasil degradasi minyak selama penyimpanan akan mempengaruhi bau dan warna sabun. Salah satu kelemahan sabun adalah pada air keras sabun akan mengendap sebagai lard.

Keberadaan sabun yang hanya berfungsi sebagai alat pembersih dirasa kurang, mengingat pemasaran dan permintaan masyarakat akan nilai lebih dari sabun mandi. Oleh karena itu, sekarang dikembangkan lagi sabun mandi yang mempunyai nilai lebih, seperti pelembut kulit, antioksidan, mencegah gatal-gatal dan pemutih dengan penampilan (bentuk, aroma, warna) yang menarik. Perkembangan tersebut disesuaikan dengan perkembangan zat-zat aditif yang telah ada. Selain itu, perlu ditambahkan zat pengisi (filter) untuk menekan biaya supaya lebih murah.

Adanya perbedaan komposisi pada lemak dan minyak menyebabkan sifat fisik berbeda dan hasil lemak serta sabun berbeda pula. Untuk itu, perlu upaya mencoba pembuatan sabun dengan penambahan zat aditif berupa TiO2 dan EDTA dengan bahan dasar minyak kemasan, dibandingkan dengan campuran minyak kelapa dan minyak goreng gurah tanpa kemasan dengan prosedur yang berbeda.

Saat ini, telah ditemukan berbagai macam jenis dari daun-daun, akar, kacang-kacangan atau biji-bijian yang bisa digunakan untuk membentuk sabun yang mudah larut dan membawa kotoran dari pakaian. Umumnya sekarang ini memakai dasar material yang disebut sebagai saponin yang mengandung pentasiklis triterpena asam karboksilat, seperti asam oleonat atau asam ursolat, zat kimia berkombinasi dengan molekul gula. Asam ini juga terlihat dalam keadaan tanpa kombinasi. Saponin lebih dikenal sebagai “sabun”.

Setiap minyak dan lemak mengandung asam-asam lemak yang berbeda-beda. Perbedaan tersebut menyebabkan sabun yang terbentuk mempunyai sifat yang berbeda. Minyak dengan kandungan asam lemak rantai pendek dan ikatan tak jenuh akan menghasilkan sabun cair. Sedangkan rantai panjang dan jenuh mengahasilkan sabun yang tak larut pada suhu kamar.

Air keras adalah air yang mengandung ion dari Mg, Ca dan Fe. Namun kelemahan ini bisa diatasi dengan menambahkan ion fosfat atau karbonat sehingga ion-ion ini akan mengikat Ca dan Mg pembentuk garam. Untuk memperoleh sabun yang berfungsi khusus, perlu ditambahkan zat aditif, antara lain: asam lemak bebas, gliserol, pewarna, aroma, pengkelat dan antioksidan, penghalus, serta aditif kulit (skin aditif).

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 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.

Ditinjau dari jenis dan fungsinya sabun dapat kategorikan sebagai :

1. Transparant Soap–sabun ‘tembus pandang’ ini tampilannya jernih dan cenderung memiliki kadar yang ringan. Sabun ini mudah sekali larut karena mempunyai sifat sukar mengering.

2. Castile Soap–sabun yang memakai nama suatu daerah di Spanyol ini memakai olive oil untuk formulanya. Sabun ini aman dikonsumsi karena tidak memakai lemak hewani sama sekali.

3. Deodorant Soap–sabun ini bersifat sangat aktif digunakan untuk menghilang aroma tak sedap pada bagian tubuh. Tidak dianjurkan digunakan untuk kulit wajah karena memiliki kandungan yang cukup keras yang dapat menyebabkan kulit teriritasi.

4. Acne Soap–Sabun ini dikhususkan untuk membunuh bakteri-bakteri pada jerawat. Seringkali sabun jerawat ini mengakibatkan kulit kering Bila pemakaiannya dibarengi dengan penggunaan produk anti-acne lain maka kulit akan sangat teriritasi, sehingga akan lebih baik jika Anda memberi pelembab atau clarning lotion setelah menggunakan Acne Soap.

5. Cosmetic Soap atau Bar Cleanser–biasanya dijual di gerai-gerai kecantikan. Harganya jauh lebih mahal dari sabun-sabun biasa karena di dalamnya terdapat formula khusus seperti pemutih. Cosmetic soap biasanya memfokuskan formulanya untuk memberi hasil tertentu, seperti pada whitening facial soap dan firming facial soap.

6. Superfatted Soap–memiliki kandungan minyak dan lemak lebih banyak sehingga membuat terasa lembut dan kenyal. Sabun ini sangat cocok digunakan untuk kulit kering karena dalamnya terdapat kandungan gliserin, petroleurn dan beeswax yang dapat melindungi mencegah kulit dan iritasi dan jerawat.

7. Oatmeal Soap–dan hasil penelitian, gandum mempunyai kandungan anti iritasi. Dibandingkan sabun lain, sabun gandum ini lebih baik dalam menyerap minyak menghaluskan kulit kering dan sensitif.

8. Natural Soap–sabun alami ini memiliki formula yang sangat lengkap seperti vitamin, ekstrak buah, minyak nabati, ekstrak bunga, aloe vera dan essential oil. Cocok untuk semua jenis kulit dan kemungkinan membahayakan kulit sangat kecil.

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.

C. Bahan Baku Pembuatan Sabun

Bahan pembuatan sabun terdiri dari dua jenis, yaitu bahan baku dan bahan pendukung. Bahan baku dalam pembuatan sabun adalah minyak atau lemak dan senyawa alkali (basa). Bahan pendukung dalam pembuatan sabun digunakan untuk menambah kualitas produk sabun, baik dari nilai guna maupun dari daya tarik. Bahan pendukung yang umum dipakai dalam proses pembuatan sabun di antaranya natrium klorida, natrium karbonat, natrium fosfat, parfum, dan pewarna.

Reaksi penyabunan (saponifikasi) dengan menggunakan alkali adalah adalah reaksi trigliserida dengan alkali (NaOH atau KOH) yang menghasilkan sabun dan gliserin.

Reaksi pembuatan sabun atau saponifikasi menghasilkan sabun sebagai produk utama dan gliserin sebagai produk samping. Gliserin sebagai produk samping juga memiliki nilai jual. Sabun merupakan garam yang terbentuk dari asam lemak dan alkali. Sabun dengan berat molekul rendah akan lebih mudah larut dan memiliki struktur sabun yang lebih keras. Sabun memiliki kelarutan yang tinggi dalam air, tetapi sabun tidak larut menjadi partikel yang lebih kecil, melainkan larut dalam bentuk ion.

Minyak/lemak merupakan senyawa lipid yang memiliki struktur berupa ester dari gliserol. Pada proses pembuatan sabun, jenis minyak atau lemak yang digunakan adalah minyak nabati atau lemak hewan. Perbedaan antara minyak dan lemak adalah wujud keduanya dalam keadaan ruang. Minyak akan berwujud cair pada temperatur ruang (± 28°C), sedangkan lemak akan berwujud padat.

Minyak tumbuhan maupun lemak hewan merupakan senyawa trigliserida. Trigliserida yang umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun memiliki asam lemak dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 18. Asam lemak dengan panjang rantai karbon kurang dari 12 akan menimbulkan iritasi pada kulit, sedangkan rantai karbon lebih dari 18 akan membuat sabun menjadi keras dan sulit terlarut dalam air. Kandungan asam lemak tak jenuh, seperti oleat, linoleat, dan linolenat yang terlalu banyak akan menyebabkan sabun mudah teroksidasi pada keadaan atmosferik sehingga sabun menjadi tengik. Asam lemak tak jenuh memiliki ikatan rangkap sehingga titik lelehnya lebih rendah daripada asam lemak jenuh yang tak memiliki ikatan rangkap, sehingga sabun yang dihasilkan juga akan lebih lembek dan mudah meleleh pada temperatur tinggi.

D. Sifat umum Sabun dan Detergen

1. Bersifat basa

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

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.

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.

Formula yang perlu dihindari dari sebatang sabun :

Sodium Hydroxide & Alkaline - menyebabkan kulit teriritasi dan kering. Anti bacterial formula - hanya membersihkan bagian luar tapi tidak mematikan kuman dan bakteri yang ada pada jerawat. Lemak hewani - mengakibatkan jerawat. PH di atas 7 – meningkatkan keberadaan Propionobacteria – bakteri penyebab jerawat.

Dari kedua cara diatas, nantinya dapat disimpulkan bahwa bahan dasar pembuatan sangat berpengaruh pada sabun yang dihasilkan. Jika dipakai minyak dengan kandungan asam tak jenuh dan rantai pendek, maka akan menghasilkan sabun cair. Sedangkan bila dipakai minyak dengan kandungan asam lemak jenuh dan berantai panjang, maka akan dihasilkan sabun yang tak larut pada suhu kamar (sabun padat).

Langkah yang sama sebenarnya dapat dilakukan untuk memperoleh sabun yang bagus. Pertama, dengan menambahkan filternya supaya menekan biaya. Kedua, bisa menggunakan bahan lemak atau minyak yang lain. Ketiga, perlunya memvariasi karakteristik sabun dari bahan lain.

E. Proses Pembuatan Sabun

Cara Pembuatan

a. Minyak Goreng Bimoli

1. Panaskan terlebih dahulu 10 mL air dalam Erlenmeyer 50 mL dan pada saat mendidih, tambahkan 5 gram soda kaustik.

2. Sambil diaduk, sebanyak 50 mL minyak Bimoli dituangkan secara pelan-pelan dengan menggunakan api yang kecil.

3. Setelah terbentuk padatan, lalu tambahkan 25 mL aquades serta terus menerus diaduk sambil dipanaskan sehingga terbentuk seperti susu.

4. Selanjutnya, 1 gram garam halus dimasukkan, diaduk kira-kira 20 menit dengan api dimatikan.

5. Masukkan sebanyak 1 gram campuran EDTA dan TiO2 , diaduk hingga merata.

6. Mendiamkan selama 20 menit dan memasukkan parfum orange dan diaduk.

7. Menuangkan dalam cetakan dan ditunggu selama 24 jam.