ESTERIFIKASI ASAM STEARAT DENGAN SORBITOL MENGGUNAKAN H 2 SO 4 SEBAGAI KATALISATOR MELALUI DISTILASI REAKTIF

(1)

i

TUGAS AKHIR RK-1585

ESTERIFIKASI ASAM STEARAT DENGAN SORBITOL

MENGGUNAKAN H2SO4 SEBAGAI KATALISATOR

MELALUI DISTILASI REAKTIF

ABDUL KOHAR 2303 109 501

RIKI INDRA SYARIF 2303 109 514

Dosen Pembimbing Ir. Mulyanto, MT

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya 2006

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

ESTERIFIKASI ASAM STEARAT DENGAN

SORBITOL MENGGUNAKAN H2SO4 SEBAGAI

KATALISATOR MELALUI DISTILASI REAKTIF

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

pada

Bidang Studi Proses Teknologi Kimia Program Studi S-1 Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Oleh :

ABDUL KOHAR RIKI INDRA SYARIF

Nrp. 2303 109 501 Nrp. 2303 109 514 Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir :

1. Ir. Mulyanto, MT ………

2. Dr. Ir. Suprapto, Dipl.M.Eng ………...

3. Ir. Muharto, M.S ………... 4. Ir. Samsudin Affandi, M.S ...

SURABAYA AGUSTUS, 2006

(3)

ESTERIFIKASI ASAM STEARAT DENGAN SORBITOL

MENGGUNAKAN H2SO4 SEBAGAI KATALISATOR MELALUI

DESTILASI REAKTIF

Nama Mahasiswa : ABDUL KOHAR

NRP : 2303 109 514

Nama Mahasiswa : RIKI INDRA SYARIF

NRP : 2303 109 514

Jurusan : Teknik KIMIA FTI-ITS

Dosen Pembimbing : Ir. Mulyanto, MT Abstrak

Sorbitan monostearat adalah bahan kimia dalam kelompok surfaktan non ionik yang banyak digunakan dalam industri-industri sebagai emulsifier ( industri makanan, industri minuman, dan industri kosmetik ), pelarut obat (industri farmasi), penyempurna dalam penyebaran warna kain (industri tekstil), dan pelunak kulit (industri penyamakan kulit). Bahan baku pembuatan surfaktan sorbitan monostearat adalah asam stearat dengan sorbitol yang di peroleh dari minyak nabati. Salah satu minyak nabati yang potensial adalah kelapa sawit yang di Indonesia merupakan salah satu penghasil kelapa sawit terbesar setelah Malaysia. Impor surfaktan di Indonesia berjumlah 44.500 ton dan diprediksi jumlah impor tersebut setiap tahunnya terus berkembang sejalan dengan tumbuhnya industri makanan, industri minuman, industri kosmetik, industri farmasi, industri tekstil, dan industri kulit.

Salah satu surfaktan yang banyak digunakan adalah sorbitan monostearat. Sorbitan monostearat dapat diperoleh melalui proses esterifikasi. Adanya air sebagai hasil samping dari proses esterifikasi ini dapat menyebabkan kesulitan-kesulitan dalam memperoleh sorbitan monostearat. Hal ini dapat diatasi dengan distilasi reaktif. Oleh karena itu tujuan dari eksperimen ini adalah mempelajari kinetika reaksi esterifikasi asam stearat dengan sorbitol menggunakan katalis H2SO4 sebagai katalisator melalui distilasi reaktif, dan mempelajari pengaruh suhu, komposisi reaktan, dan konsentrasi katalis terhadap proses esterifikasi.

(4)

Percobaan dalam reaktor batch (labu leher tiga) dengan kondisi operasi yaitu tekanan atmosferik, pengadukan tetap menggunakan pengaduk homogenizer. Percobaan dilakukan dengan memvariasikan suhu reaksi, konsentrasi katalis ( H2SO4 ) serta rasio molar umpan asam stearat dengan sorbitol. Proses dilakukan selama 60 menit. Ester yang terbentuk ditentukan melalui analisa bilangan asam, bilangan penyabunan, dan warna yang dilakukan sampling setiap periode waktu tertentu.

Dari penelitian diperoleh hasil bahwa konversi reaksi akan meningakat dengan naiknya suhu reaksi, rasio molar sorbitol dengan asam stearat, serta konsentrasi katalis. Reaksi esterifikasi mengikuti reaksi reversible order satu terhadap masing-masing reaktan.

Kata kunci : Esterifikasi, surfaktan ( sorbitan monostearat ), distilasi reaktif

(5)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga kami diijinkan oleh-Nya untuk dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Esterifikasi Asam Stearat Dengan Sorbitol

Menggunakan H2SO4 Sebagai Katalisator Melalui Distilasi

Reaktif”

Laporan Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk melengkapi studi yang merupakan salah satu persyaratan untuk dapat memperoleh gelar kesarjanaan Teknik Kimia pada Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Bersama ini kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam menyeleseaikan tugas akhir ini, yaitu :

1. Bapak Ir. Mulyanto, MT selaku Dosen Pembimbing, atas segala bimbingan yang diberikan .

2. Bapak Dr. Ir. Mahfud, DEA selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS.

3. Bapak Dr. Ir. Sumarno, M.Eng selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS .

4. Bapak Dr.Ir.Tri Widjaja, M.Eng selaku Sie Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS.

5. Bapak Ir. Samsudin Affandi, MS selaku Dosen Wali. 6. Segenap Dosen Jurusan dan staff Jurusan Teknik Kimia. 7. Oran tua, saudara-saudara kami, dan keluarga tercinta

yang telah memberikan doa dan dorongan kepada kami. 8. Rekan-rekan Jurusan Teknik Kimia dan semua pihak

yang telah membantu kami.

9. Seluruh teman-teman Lintas Jalur-Angkatan 2003 semester ganjil: Tejo, Heri, Irma, Koko, Yunus, Heni, Uvix, Diana, Arief, Maman, Batam, Yesi, Fitri, dan Rini. 10. Rekan-rekan Blok-U ITS : Komeng, Ayik, Jimbon, Kriol,

N’cep dan Tito.

(6)

Kami menyadari bahwa penyusunan Laporan Skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan.

Akhir kata, kami mengharapkan semoga Laporan Skripsi ini bermamfaat baik penulis maupun bagi pembaca.

Surabaya, 2 Juli 2006

Penyusun

(7)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

LEMBAR PENGESAHAN ...iii

ABSTRAK ...v

KATA PENGANTAR ...vii

DAFTAR ISI ...ix

DAFTAR TABEL...xi

DAFTAR GAMBAR ...xiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Perumusan Masalah ...4

1.3 Tujuan Penelitian ...4

1.4 Manfaat Penelitian ...5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sorbitan Monostearat ...8

2.2 Asam Stearat ...11

2.3 Sorbitol ...12

2.4 Reaksi Pembentukan ( Esterifikasi ) ...14

2.5 Konsep Kinetika Reaksi ...16

2.6 Suhu ...17 2.7 Katalisator ...18 2.8 Distilasi Reaktif ...19 2.9 Bilangan Asam ...20 2.10 Bilangan Penyabunan ...20

ix

(8)

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diskripsi Peralatan ...22

3.2 Bahan ...22

3.3 Prosedur Penelitian ...22

3.4 Variabel Percobaan ………...…..……..23

3.5 Metode Penentuan Kinetika Reaksi ...23

3.6 Prosedur Analisis ...24

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengaruh Suhu ...29

4.2 Pengaruh Komposisi Reaktan ...31

4.3 Pengaruh Konsentrasi Katalis ...32

4.4 Kinetika Reaksi Esterifikasi ...34

BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan ...41 DAFTAR PUSTAKA ...43 DAFTAR NOTASI ...45 APPENDIKS A ...47 APPENDIKS B ...51 APPENDIKS C ...53 APPENDIKS D ...71

x

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur molekul asam stearat 12

Gambar 2.2 Struktur molekul sorbitol 13

Gambar 2.3 Mekanisme reaksi esterifikasi 14

Gambar 2.3 Reaksi pembentukan sorbitan monostearat 15

Gambar 3.1 Peralatan esterifikasi 22

Gambar 4.1 Hubungan antara bilangan asam dengan waktu reaksi pada suhu 130 o_{C, sorbitol : asam stearat}

1 : 1, dan konsentasi H2SO4 2 %

28 Gambar 4.2 Hubungan antara volume air dengan waktu

reaksi pada suhu 130 o_{C, sorbitol : asam stearat}

1 : 1, dan konsentasi H2SO4 2 %

28 Gambar 4.3 Hubungan antara konversi reaksi dengan suhu

konsentrasi H2SO4 5 % )

29 Gambar 4.4 Hubungan antara konversi reaksi dengan suhu

komposisi reaktan 1:1 )

30 Gambar 4.5 Hubungan antara komposisi reaktan dengan

konversi reaksi ( konsentrasi H2SO4 2 % )

31 Gambar 4.6 Hubungan antara komposisi reaktan dengan

konversi reaksi ( suhu reaksi 130 oC )

32 Gambar 4.7 Hubungan antara konsentrasi katalis dengan

konversi reaksi ( komposisi reaktan 1 : 4 )

33 Gambar 4.8 Hubungan antara konsentrasi katalis dengan

konversi reaksi ( suhu reaksi 150 °C )

33 Gambar 4.9 Perbandingan data percobaan dan data hasil

perhitungan dengan model kinetika ( suhu 150 °C, komposisi reaktan 1 : 4, dan konsentarasi katalis 4 % )

36

Gambar 4.10 Perbandingan data volume air yang terbentuk dari percobaan dengan data volume air dari hasil perhitungan ( suhu 130 °C, komposisi reaktan 1 : 1, konsentrasi katalis 2 %

38

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data bilangan asam dan volume air pada suhu 130°C, sorbitol : asam stearat 1:1, dengan konsentrasi katalis 2 %

27

Tabel 4.2 Hasil perhitungan k1 dan k2 37

Tabel 4.3 Data Hasil Warna ( D-1500 ) 38

Tabel 1 Analisa data suhu 130°C, rasio molar ( sorbitol : asam stearat ) 1 : 1, konsentrasi H2SO4 2% )

53 Tabel 2 Analisa data suhu 130°C, rasio molar ( sorbitol :

asam stearat ) : 1, konsentrasi H2SO4 4% )

asam stearat ) 1 : 1, konsentrasi H2SO4 6% )

59

(11)

67

(12)

70 Tabel D.1 Data volume air yang teruapkan pada sorbitol :

asam stearat 1 : 1

asam stearat 1 : 4

asam stearat 4 : 1

73