BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah sabun
Sabun pertama kali ditemukan oleh orang Mesir kuno beberapa ribu tahun yang lalu.
Pembuatan sabun oleh suku bangsa Jerman dilaporkan oleh Julius Caesar. Teknik pembuatan sabun dilupakan orang dalam zaman kegelapan (Dark Ages), namun ditemukan kembali selama Renaissance. Penggunaan sabun mulai meluas pada abad ke - 18.
Dewasa ini sabun dibuat praktis sama dengan teknik yang digunakan pada zaman yang lampau. Lelehan lemak sapi atau lemak lain dipanaskan dengan lindi (natrium hidroksida) dan karenanya terhidrolisis menjadi gliserol dan garam natrium dari asam lemak. Dulu digunakan abu kayu (yang mengandung basa seperti kalium karbonat) sebagai ganti lindi (lye = larutan alkali). (Fessenden,1992)
2.2 Saponifikasi
Saponifikasi adalah reaksi yang terjadi ketika minyak / lemak di campur dengan
larutan alkali. Dengan kata lain saponifikasi adalah proses pembuatan sabun yang
berlangsung dengan mereakasikan asam lemak dengan alkali yang menghasilkan sintesa
dan air serta garam karbonil (sejenis sabun). Sabun merupakan salah satu bahan yang
digunakan untuk mencuci baik pakaian maupun alat-alat lain. Alkali yang biasanya
digunakan adalah NaOH dan Na
2CO
3maupun KOH dan K
2CO
3. Ada dua produk yang
dihasilkan dalam proses ini, yaitu sabun dan gliserin. Secara teknik, sabun adalah hasil
reaksi kimia antara asam lemak dan alkali. Asam lemak diproleh dari lemak hewan dan
nabati. Ada beberapa jenis minyak yang dipakai dalam pembuatan sabun, antara lain :
Minyak zaitun (olive oil), minyak kelapa (coconut oil), minyak sawit (palm oil), minyak
kedelai (soy bean oil) dan lain-lain. Masing-masing mempunyai karakter dan fungsi
yang berlainan. (wikipedia, 2007)
Sabun adalah garam logam alkali (biasanya garam natrium) dari asam-asam lemak. Sabun mengandung terutama garam C
16dan C
18, namun dapat juga mengandung beberapa karboksilat dengan bobot atom lebih rendah. Sekali penyabunan itu telah lengkap, lapisan air yang telah lengkap, lapisan air yang mengandung gliserol dipisahkan dan gliserol dipulihkan dengan penyulingan. Gliserol digunakan sebagai pelembab dalam tembakau, industri farmasi dan kosmetik. (Sifat melembabkan timbul dari gugus – gugus hidroksil yang dapat berikatan hidrogen dengan air dan mencegah penguapan air itu ). Sabun dimurnikan dengan mendidihkannya dalam air bersih untuk membuang lindi yang berlebih, NaCl, dan gliserol. Zat tambahan (additive) seperti batu apung, zat warna dan parfum kemudian ditambahkan. Sabun padat itu dilelehkan dan di tuang kedalam suatu cetakan.
Suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ion.
Bagian hidrokarbon dari molekul itu bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat 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 segerombol (50 – 150) molekul yang rantai hidrokarbonnya mengelompok dengan ujung – ujung ionnya yang menghadap ke air. (Fessenden,1992)
2.2.1 Kegunaan Sabun
Kegunaan sabun adalah kemampuannya mengemulsi kotoran berminyak sehingga dapat dibuang dengan pembilasan. Kemampuan ini disebabkan oleh dua sifat sabun.
1. Rantai hidrokarbon sebuah molekul sabun larut dalam zat non-polar, seperti tetesan-tetesan minyak.
2. Ujung anion molekul sabun, yang tertarik pada air, ditolak oleh ujung anion molekul – molekul sabun yang menyembul dari tetesan minyak lain. Karena tolak-menolak antara tetes sabun-minyak, maka minyak itu tidak dapat saling bergabung tetapi tetap tersuspensi. (fessenden,1992)
Sabun berperan sebagai emulsi antara monomer terdispersi dan fasa larutan
selama polimerisasi didalam produksi SBR (Stirena-butadinea rubber). Sabun secara
luas digunakan dalam industri kosmetik untuk mengemulsi sejumlah pembersih dan konditioner. Sabun ini terbuat dari minyak nabati, asam-asam lemak, lilin, dan minyak mineral. Produk ini berbentuk cairan, pasta, atau gel.
2.2.2 Jenis – jenis sabun
Jenis sabun yang utama adalah sabun mandi dan sabun cuci, sabun yang berbeda ini biasanya dibuat dengan beberapa cara. Sabun batangan yang ada di pasaran terdiri dari sabun mandi kecantikan, sabun kesehatan atau sabun anti bakteri, sabun cair, dan sabun untuk air sadah. Beberapa persamaam terjadi karena sabun batangan kesehatan mempunyai bahan dasar lemak yang sama. Sabun mandi biasanya dibuat dari campuran lemak dan minyak kelapa dengan perbandingan 80/20 atau 90/10, dan sabun yang memiliki lemak yang berlebih mempunyai perbandingan 50/50 atau 60/40 dan ada yang 7 sampai 10% ditambahkan asam lemak bebas juga. Sabun kesehatan mengandung bahan seperti triclosan dan triclorokarban yang merupakan dua senyawa yang banyak digunakan sebagai antimikrobial. Penggunaannya secara khas yaitu 0,3 % - 1,0 %
untuk triklosan dan 1,0 % - 1,5 % triklorokarban. Keduanya termasuk kedalam amulgator dan dapat terdispersi atau terlarut dalam pelarut yang sesuai, seperti parfum.
Pada umumnya sabun yang akan diperdagangkan mengandung 10 sampai 30 % air, dan jika sabun kekurangan air maka akan sulit larut. Hampir semua sabun meiliki parfum. Hal ini untuk menghilangkan aroma sabun yang asli. Sabun mandi dibuat dengan bahan pilihan yang mengandung 10 sampai 15 % pelembab, parfum dan titanium dioksid sebagai bahan pemutih. Sabun untuk bahan mencukur mengandung garam kalium dan asam stearat yang banyak, agar mengahsilkan busa yang lebih lama keringnya.
Jenis sabun batangan lainnya adalah sabun mandi kecantikan. Sabun mandi kecantikan adalah suatu produk sabun untuk perawatan kecantikan kulit wajah dan tubuh dengan formulasi yang sesuai untuk kulit. Memberikan zat – zat gizi dan nutrisi yang sangat diperlukan kulit dan membantu memelihara kulit dengan mempertahankan kelembaban kulit serta membantu pertumbuhan sel-sel baru jika terjadi kerusakan sel kulit. Pada sabun kecantikan busa harus lembut dan sifat basanya yang lebih rendah.
(Luis spitz, 1996)
2.2.3 Proses pembuatan sabun
Proses ini dilakukan dengan jalan mereaksikan trigleserida (lemak/minyak) dengan alkali (NaOH) secara langsung untuk menghasilkan sabun. Proses saponifikasi ini hampir sama dengan proses menggunakan ketel, hanya saja proses ini dilakukan secara kontinu sementara proses dengan ketel memakai sistem batch.
Langkah pertama dari proses saponifikasi ini adalah pembentukan sabun dimana trigliserida (lemak/minyak), natrium oksida, larutan elektrolit berupa garam natrium dan alkali dari pencucian diumpan kedalam autoklaf, dipanaskan dan diaduk pada suhu 120
0C dan tekanan 2 atm. Lebih dari 99,5 % lemak berhasil disaponifikasi pada proses ini. Hasil reaksi kemudian dimasukkan kedalam sebuah pendingin berpengaduk dengan suhu 85-90
0Sebanyak 1,2 – 1,4% NaCl ditambahkan kedalam sabun untuk mengontrol viskositas larutan. Garam NaCl adalah larutan elektrolit yang biasa digunakan untuk mempertahankan agar viskositas sabun tetap rendah. Kemudian komponen ini diumpan ke turbidisper.
C. Disini hasil saponifikasi disempurnakan sehingga terbentuk 2 fase produknya yaitu sabun dan lye.
Turbidisper, mikser (pencampur), pompa untuk sirkulasi dan tangki netralisasi merupakan bagian terpenting pada proses ini. Asam lemak dan kaustik soda dicampur dalam turbidisper yang dilengkapi dengan pengaduk. Dari turbidisper campuran sabun, asam lemak, dan kaustik soda dialirkan dialirkan kedalam mixer yang dilengkapi dengan jeket pendingin melalui bagian bawah mixer.hasil pencampuran berupa asam lemak dan kautik soda yang tidak bereaksi akan dikeluarkan lagi dari saluran dibagian samping mixer untuk diumpan kembali te turbidisper dengan bantuan pompa sirkulasi. Sabun yang masuk ke mixer diteruskan ke holding mixer kemudian sabun yang telah terbentuk dikeringkan. Kandungan air pada sabun dikurangi dari 30-35 % pada sabun murni menjadi 8 – 18% pada sabun butiran atau lempengan.
Dalam pembuatan sabun batangan, sabun butiran dicampurkan dengan zat
pewarna, parfum dan zat aditif lainnya didalam mizer. Campuran sabun ini kemudian
diteruskan untuk diging untuk mengolah campuran tersebut menjadi suatu produk yang
homogen. Produk tersebut kemudian dilanjutkan ketahap pemotongan. Sebuah alat
pemotong dengan dengan mata pisau memotong sabun tersebut menjadi potongan-
potongan terpisah yang dicetak melalui proses penekanan menjadi sabun batangan
sesuai dengan ukuran dan bentuk yang diinginkan. Proses pembungkusan, pengemasan, dan penyusunan sabun tersebut merupakan tahap terakhir penyelesaian pembuatan sabun. (Luis Spitz,1996)
Reaksi saponifikasi dan struktur dasar senyawa sabun yang dihasilkan ialah sebagai berikut:
2.2.4 Cara Kerja Sabun
Kerbanyakan kotoran pada pakaian atau kulit melekat sebagai lapisan tipis minyak. Jika lapisan minyak ini dapat disingkirkan, berarti partikel kotoran dapat dicuci.
Molekul sabun terdiri atas rantai seperti hidrokarbon yang panjang, terdiri atas atom karbon dengan gugus yang sangat polar atau ionik pada satu ujungnya. Bila sabun dikocok dengan air akan membentuk dispersi koloid, bukannya larutan sejati, larutan sabun ini mengandung agregat molekul sabun yang disebut misel (micelle). Rantai karbon non polar, atau lipofilik, mengarah kebagian pusat misel. Ujung molekul yang polar, atau hidrofilik membentuk permukaan misel yang berhadapan dengan air. Pada sabun biasa, bagian luar dari setiap misel bermuatan negatif, dan ion natrium yang positif berkumpul didekat keliling setiap misel.
Dalam kerjanya untuk menyingkirkan kotoran, molekul sabun mengelilingi dan
mengemulsi butiran minyak atau lemak. Ekor lipofilik dari molekul sabun melarutkan
minyak. Ujung hidrofilik dari butiran minyak menjulur kearah air. Dengan cara ini,
butiran minyak terstabilkan dalam larutan air sebab muatan permukaan yang negatif dari
butiran minyak mencegah penggabungan (koalesensi). (Hard, Harord, 1984)
2.3 Bahan baku pembuatan sabun 2.3.1 Lemak Dan Minyak
Lemak dan minyak merupakan bagian terbesar dari kelompok lipida. Lemak dan minyak adalah ester dari asam lemak dan gliserol, sebagian besar berupa bahan makanan. Lemak dan minyak merupakan sumber energi yang efektif dibandingkan dengan karboksilat dan protein.
Minyak dan lemak khususnya minyak nabati mengandung asam lemak esensial seperti asam lenoleat dan anamonat yang dapat mencegah penyempitan pembuluh darah akibat penumpukan kolesterol minyak atau lemak juga berfungsi sebagai sumber vitamin A,D,E dan K, karena dapat larut didalamnya.
Minyak dan lemak yang telah dipisahkan dari jaringan asalnya mengandung sejumlah komponen trigliserida yaitu :
- Lipid kompleks yaitu : tesithin, chepalin, fosporida dan lain-lain - Sterol berada dalam keadaan bebas atau terikat dengan asam lemak - Asam lemak bebas
- Lilin
- Pigmen yang larut dalam lemak - Hidrokarbon.
Asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis suatu lemak atau minyak, yang disebut asam lemak, umumnya mempunyai rantai hidrokarbon panjang dan tak bercabang. Lemak atau minyak sering kali diberi nama sebagai deripat asam-asam lemak ini. Misalnya tristearat dari gliserol diberi nama tristearin dan tripalmitat dari gliserol, disebut tripalmitin. Lemak dan minyak dapat juga diberi nama dengan cara yang biasa dipakai untuk penamaan suatu ester.
Asam – asam lemak dapat juga diperoleh dari lilin (waxes), misalnya lilin lebah.
Dalam hal ini asam lemak diesterkan dengan suatu alkohol sederhana berantai panjang.
Kebanyakan lemak dan minyak yang terdapat dalam alam merupakan trigliserida campuran, artinya ketiga bagian asam lemak dari gliserida itu tidaklah sama.
Rantai hidrokarbon dalam suatu asam lemak dapat bersifat jenuh atau dapat pula
mengandung ikatan-ikatan rangkap. Asam lemak yang tersebar paling merata dalam
alam, yaitu asam oleat, mengandung satu ikatan rangkap. Asam – asam lemak dengan
lebih dari satu ikatan rangkap adalah tidak lazim, terutama dalam minyak nabati, minyak-minyak ini disebut poliunsaturat (polyunsaturates). (Fessenden, 1992)
Minyak dan lemak Pada dasarnya dihasilkan oleh alam yang bersumber dari hewan dan tanaman. Sedangkan berdasarkan pada sumbernya, minyak dan lemak dapat diklasifikasikan atas hewan dan tumbuhan. Perbedaan mendasar daripada lemak hewani dan lemak nabati adalah:
1) lemak hewani mengandung kolesterol, sedangkan lemak nabati mengandung fitosterol,
2) kadar lemak jenuh dalam lemak hewani lebih kecil daripada lemak nabati, dan
3) lemak hewani mempunyai bilangan Reicher-Meiss lebih besar dan bilangan Polenshe lebih kecil dibanding dengan minyak nabati (Bailey,1986)
2.3.2 Asam lemak bebas
Asam lemak bebas adalah hasil samping dari pengolahan minyak kelapa sawit.
Dalam pembuatan lilin, asam lemak bebas digunakan sebagai pengganti lemak lilin.
Asam lemak bebas dapat juga digunakan dengan menggunakan sebagai bahan baku pembuatan detergent, industri kosmetik, cat, tekstil dan lain-lain.
Asam lemak bebas yang dihasilkan oleh proses hidrolisa dan oksidasi biasanya bergabung dengan lemak netral dan pada konsentrasi sampai 15 persen belum menghasilkan flafor yang tidak disenangi. Lemak dengan dengan kadar asam lemak bebas dari 1 persen, jika dicicipi akan terasa membentuk film pada permukaan lidah dan tidak berbau tengik, namun intensitasnya bertambah dengan bertambahnya jumlah asam lemak bebas. Walaupun asam lemak bebas dalam jumlah kecil dapat mengakibatkan rasa yang tidak enak. Dan dapat menghasilkan bau tengik. Asam lemak bebas juga dapat mengakibatkan karat dan warna gelap jika lemak dipanaskan dalam wajan besi.
(Ketaren, 1986)
2.3.3 Bahan pengisi
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 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 (TiO
2) Titanium dioksida (TiO
2) ditambahkan ke dalam sabun berfungsi sebagai pemutih sabun dan kulit. Pada konsentrasi kecil (<0,8 %), berfungsi sebagai pemutih yang sangat efektif. TiO
2mempunyai Mr 79,90 gr/mol, berwarna putih, grafik spesifik 4,17, tidak larut dalam air panas dan dingin. TiO
2Rutile 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. Titanium oksida murni dipreparasi dari titanium tetraklorida yang dimurnikan dengan destilasi ulang.
ada dalam tiga bentuk kristal: anatase, brookite, dan rutile. Biasanya diperoleh secara sintetik.
Kegunaan titanium dioksida antara lain dalam vitreus enamel, industri elektronik, katalis dan pigmen zat warna. TiO
2adalah 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.
EDTA adalah reagen yang bagus, selain membentuk kelat dengan semua kation, kelat ini juga cukup stabil untuk metode titrimetil. (supena, 2007)
2.3.4 Jumlah Asam Lemak
Jumlah asam lemak pada sabun menunjukkan total jumlah asam lemak yang
tersabunkan dan asam lemak bebas yang terkandung pada sabun. Menurut SNI (1994),
jumlah asam lemak minimal sebesar 70%. Dalam suatu formulasi, asam lemak berperan
sebagai pengatur konsistensi.Asam lemak diperoleh secara alami melalui hidrolisis
trigliserida (William dan Schmitt,2002). Ditambahkan pula oleh Spitz (1996), bahwa
asam lemak memiliki kemampuan terbatas untuk larut dalam air. Hal ini akan membuat
sabun menjadi lebih tahan lama pada kondisi setelah digunakan. (spitz)
2.4 Kandungan Bahan Kimia Sabun 2.4.1 Toilet Soap Noodle
RBD Palm oil
RBD Palm stearin
RBD PKO
Cautik soda (NaOH)
Salt (NaCl)
BHT
Tetrasodium EDTA
EHDP
Air
2.4.2 Kandungan bahan kimia sabun mandi kecantikan
Soap noodle
IPP
Talcum powder
Titanium dioxide
Petrolium jelly / Vaselin
Tinopal
Parfume
2.4.3 Kandungan bahan kimia sabun mandi kesehatan
Soap noodle
Sodium lactic (Purasal S/HQ)
SLES 70% (EMAL)
Polyglicol E 400
Trichloro carban (TCC)
Talcum powder
Petrolim Jelly/ Vaselin
Titanium dioxide
Tinopal
Parfume
(PT.Oleochem and soap)
2.5 Kadar Air
Kadar air menunjukkan banyaknya kandungan air yang terdapat dalam suatu bahan. Menurut SNI (1994), kadar air dalam sabun maksimum sebesar 15%. Faktor konsentrasi gel lidah buaya dan bee pollen berpengaruh nyata terhadap kadar air sabun opaque.
2.6 Kadar Alkali Bebas yang dihitung sebagai kadar NaOH
Kelebihan alkali dapat disebabkan karena penambahan alkali yang berlebih pada proses pembuatan sabun. Alkali bebas yang melebihi standar dapat menyebabkan kerusakan kulit dan iritasi kulit lainnya. Kadar alkali bebas pada sabun maksimum sebesar 0,05%. Alkali juga dapat merusak kulit dibandingkan dengan menghilangkan bahan berminyak dari kulit.Sungguh pun demikian dalam penggunaan sabun dengan air akan terjadi proses hidrolis sehingga mendapatkan sabun yang baik maka diukur sifat alkalisnya yakni pH 5,8-10,5. (Erik, 2007)
Pada kulit yang normal kemungkinan pengaruh alkali lebih banyak. Beberapa penyakit kulit sensitif terhadap reaksi alkalis, dalam hal ini pemakaian cairan sabun merupakan kontra indikasi. pH kulit normal antara 3-6, tetapi bila dicuci dengan sabun pH menjadi 9, walaupun kulit cepat bertukar kembali menjadi normal mungkin perobahan ini tidak diinginkan pada penyakit kulit tertentu.( Lely sari, 2003 )
2.7 Garam dapur (NaCl)
Garam dapur adalah sejenis mineral yang lazim dimakan manusia. Bentuknya kristal putih, dihasilkan dari air laut. Biasanya garam dapur yang tersedia secara umum adalah Natrium klorida (NaCl). Senyawa natrium adalah penting dalam perindustrian kimia, kaca, logam, kertas, petrolium, sabun, dan tekstil. Sabun pada umumnya merupakan garam natrium dengan beberapa jenis asam lemak.
Natrium dalam bentuk logam merupakan wujud penting dalam pembuatan ester
dan dalam perkilangan senyawa organik. Logam alkali ini adalah juga merupakan wujud
dalam natrium klorida (NaCl). (wikipedia, 2007)
2.7.1 Kesadahan
Kesadahan atau hardness adalah salah satu sifat kimia yang dimiliki oleh air.
Penyebab air menjadi sadah adalah karena adanya ion-ion Ca
2+, Mg
2+. Atau dapat juga disebabkan karena adanya ion-ion lain dari polyvalent metal (logam bervalensi banyak) seperti Al, Fe, Mn, Sr dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah kecil .Pengertian kesadahan air adalah kemampuan air mengendapkan sabun, dimana sabun ini diiendapkan oleh ion-ion yang saya sebutkan diatas. Karena penyebab dominan/utama kesadahan adalah Ca
2+dan Mg
2+, khususnya Ca
2+, maka arti dari kesadahan dibatasi sebagai sifat / karakteristik air yang menggambarkan konsentrasi jumlah dari ion Ca
2+dan Mg
2+, yang dinyatakan sebagai CaCO
32.7.2 Kesadahan sementara
. Kesadahan ada dua jenis, yaitu :
Kesadahan sementara adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam- garam bikarbonat, seperti Ca(HCO
3)
2, Mg(HCO
3)
2. Kesadahan sementar ini dapat / mudah dieliminir dengan pemanasan (pendidihan), sehingga terbentuk encapan CaCO
3atau MgCO
3.
2.7.3 Kesadahan tetap
Kesadahan tetap adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam- garam klorida, sulfat dan karbonat , misal CaSO
4, MgSO
4, CaCl
2, MgCl
2Jika di suatu tempat anda mencuci apapun menggunakan sabun dan ternyata busa yang terbentuk jumlahnya dibawah perkiraan anda atau tidak seperti biasanya sehingga utuk memperbanyak busa (karena sugesti bahwa mencuci yang baik harus banyak busa) anda harus menambah sabun sehingga mengakibatkan boros sabun, maka besar kemungkinan air yang digunakan utnuk mencuci tersebut memiliki kesadahan tinggi. Hal itu terjadi karena sebagian sabun yang ditambahkan kedalam air bereaksi dengan dengan garam karbonatdari Ca
.Kesadahan tetap dapat dikurangi dengan penambahan larutan soda - kapur (terdiri dari larutan natrium karbonat dan magnesium hidroksida ) sehingga terbentuk endapan kaslium karbonat (padatan/endapan) dan magnesium hidroksida
2+
