tugas kimia industri

A.   Detergent

Deterjen adalah campuran berbagai bahan, yang digunakan untuk membantu pembersihan dan terbuat dari bahan-bahan turunan minyak bumi. Dibanding dengan sabun, deterjen mempunyai keunggulan antara lain mempunyai daya cuci yang lebih baik serta tidak terpengaruh oleh kesadahan air. Detergen merupakan garam Natrium dari asam sulfonat.

Rantai hidrokarbon, R, di dalam molekul sabun di atas mungkin adalah rantai hidrokarbon yang lurus atau rantai hidrokarbon yang bercabang.

Detergen sudah sangat akrab di kehidupan kita, terutama bagi ibu rumah tangga. Detergen digunakan untuk mencuci pakaian. Untuk menyempurnakan kegunaannya, biasanya pabrik menambahkan Natrium Perborat, pewangi, pelembut, Naturium Silikat, penstabil, Enzim, dan zat lainnya agar fungsinya semakin beragam. Tapi diantara zat-zat tersebut ada yang tak bisa dihancurkan/dilarutkan oleh mikroorganisme sehingga otomatis menyebabkan pencemaran lingkungan. Apabila air yang mengandungi detergen dibuang ke dalam air, tercemarlah air dan pertumbuhan Alga yang sangat cepat. Hal ini akan menyebabkan kandungan oksigen dalam air berkurangan dan otomatis ikan, tumbuhan laut, dan kehidupan air lainnya mati. Selain itu limbah Detergen juga menyebabkan pencemaran tanah yang menurunkan kualitas kesuburan tanah yang mengakibatkan tanaman serta hidupan tanah termasuk cacing mati. Padahal cacing bisa menguraikan limbah organik, non organik & menyuburkan tanah.
Bahan utamanya ialah garam natrium yaitu asam organik yang dinamakan asam sulfonik. Asam sulfonik yang digunakan dalam pembuatan detergen merupakan molekul berantai panjang yang mengandungi 12 hingga 18 atom karbon per molekul.
Detergen pertama disintesis pada tahun 1940-an, yaitu garam natrium dari alkyl hydrogen sulfat. Alkohol berantai panjang dibuat dengan cara penghidrogenan lemak dan minyak.
Alkohol berantai panjang ini direaksikan dengan asam sulfat menghasilkan alkil hydrogen sulfat yang kemudian dinetralkan dengan basa.
Natrium lauril sulfat adalah detergen yang baik. Karena garamnya berasal dari asam kuat, larutannya hampir netral. Garam kalsium dan magnesiumnya tidak mengendap dalam larutannya, sehingga dapat dipakai dengan air lunak atau air sadah. Pada masa kini, detergen yang umum digunakan adalah alkil benzenasulfonat berantai lurus. Pembuatannya melalui tiga tahap. Alkena rantai lurus dengan jumlah karbon 14-14 direaksikan dengan benzena dan katalis Friedel-Craft (AlCl₃ atau HF) membentuk alkil benzena. Sulfonasi dan penetralan dengan basa melengkapi proses ini.
Rantai alkil sebaiknya tidak bercabang. Alkil benzenasulfonat yang bercabang bersifat tidak dapat didegradasi oleh jasad renik (biodegradable). Detergen ini mengakibatkan masalah polusi berat pada tahun 1950-an, yauti berupa buih pada unit-unit penjernihan serta disungai dan danau-danau. Sejak tahun 1965, digunakan alkil benzenasulfonat yang tidak bercabang. Detergen jenis ini mudah didegradasi secara biologis oleh mikroorganisme dan tidak berakumulasi dilingkungan kita.

Cara membuat detergent

Bahan Baku untuk Pembuatan Deterjen
1. Bahan Aktif
Bahan aktif ini merupakan bahan inti dari deterjen sehingga bahan ini harus ada dalam pembuatan deterjen. Secara kimia bahan kimia ini dapat berupa sodium lauryl sulfonate. Sodium lauryl sulfonate dengan beberapa nama dagang dengan nama texapone, Emal, luthensol, dan neopelex. Secara fungsional bahan mempunyai andil dalam meningkatkan daya bersih. Ciri dari bahan aktif ini mempunyai busa banyak dan bentuknya jel (pasta).
2. Bahan pengisi
Bahan ini berfungsi sebagai bahan pengisi dari keseluruhan bahan baku. Pemberian bahan pengisi ini dimaksudkan untuk memperbesar atau memperbanyak volume. Keberadaan bahan ini dalam deterjen semata-mata dilihat dari aspek ekonomis. Bahan pengisi deterjen disini menggunakan sodium sulfat (Na2SO4). Bahan lain sebagai pengisi deterjen dapat mengguanakan tetra sodium pyroposphate dan sodium sitrat. Bahan ini berbentuk serbuk, berwarna putih dan mudah larut dalam air.
3. Bahan penunjang
Salah satu contoh bahan penunjang deterjen adalah soda abu (Na2CO3) yang berbentuk serbuk putih. Bahan penunjang ini berfungsi sebagai meningkatkan daya bersih. Keberadaan bahan ini dalam deterjen tidak boleh terlalu banyak, sebab dapat menimbulkan efek panas pada tangan saat mencuci pakaian. Bahan penunjang lainnya adalah STPP (sodium tripoly posphate) yang juga penyubur tanaman. Ini dapat dibuktikan air bekas cucian disiramkan ke tanaman akan menjadi subur. Hal ini disebabkan oleh kandungan fosfat yng merupakan salah satu unsur dalam jenis pupuk tertentu.
4.Bahan Tambahan (aditif)
Bahan tambahan ini sebenarnya tidak harus ada didalam pembuatan deterjen. Namun demikian, produsen mencari hal-hal baru untuk mengangkat nilai dari deterjen itu sendiri. Salah satu contoh bahan tambahan ini adalah CMC (Carboxyl methyl cellulose). Bahan ini berbentuk serbuk putih yang berfungsi mencegah kotoran kembali ke pakaian.
5. Bahan Wangi
Keberadaan bahan wangi ini sangat penting keberadaannya, sebab suatu deterjen dengan kualitas baik bila menberi parfum salah akan berakibat fatal dalam penjualan. Parfum untuk deterjen bentuknya cair kekuning-kuningan.
Komposisi Pembuatan Deterjen
1. Texapon
2. Na2SO4 secukupnya
3. NaHCO3 25%
4. NaCO3 7%
5. STPP / CMC secukupnya
6. Parfum secukupnya
Peralatan yang dibutuhkan : Wadah, pengaduk kayu, dan saringan deterjen
Cara Membuat Deterjen
1. Texapon + NaHCO3 aduk rata
2. (1) + Na2CO3 aduk rata
3. (2) + Na2SO4 aduk rata
4. (3) + STPP/CMC aduk rata
5. Diayak dan keringkan
6. Parfum
7. Siap dipasarkan
Kelebihan Deterjen ini- Daya bersihnya kuat atau membersihkan kotoran yang membandel.- Direndam berhari-hari baju tidak akan menimbulkan bau.- Hemat air karena hanya sekali bilas.

B.   Sabun

Sabun adalah surfaktan yang digunakan dengan air untuk mencuci dan membersihkan. Sabun biasanya berbentuk padatan tercetak yang disebut batang karena sejarah dan bentuk umumnya. Penggunaan sabun cair juga telah telah meluas, terutama pada sarana-sarana publik. Jika diterapkan pada suatu permukaan, air bersabun secara efektif mengikat partikel dalam suspensi mudah dibawa oleh air bersih. Di negara berkembang, deterjen sintetik telah menggantikan sabun sebagai alat bantu mencuci atau membersihkan.
Banyak sabun merupakan campuran garam natrium atau kalium dari asam lemak yang dapat diturunkan dari minyak atau lemak dengan direaksikan dengan alkali (seperti natrium atau kalium hidroksida) pada suhu 80–100 °C melalui suatu proses yang dikenal dengan saponifikasi. Lemak akan terhidrolisis oleh basa, menghasilkan gliserol dan sabun mentah. Secara tradisional, alkali yang digunakan adalah kalium yang dihasilkan dari pembakaran tumbuhan, atau dari arang kayu. Sabun dapat dibuat pula dari minyak tumbuhan, seperti minyak zaitun.

Cara Membuat Sabun Mandi akan diterangkan sebagai berikut:
**sumber dari http://ketrampilanhomeindustry.blogspot.com/2008/12/cara-membuat-sabun-mandi.html

Bahan-Bahan yang dibutuhkan :

1. Minyak atau Lemak – Hampir semua minyak / lemak alami bisa dibuat menjadi sabun. Contoh: Minyak Kelapa, Minyak Sawit, Minyak Zaitun, Minyak Jagung, Minyak Kedelai…
2. NaOH / KOH – Untuk mengubah minyak / lemak menjadi sabun mandi.
3. Air – Sebagai katalis/pelarut. Pilih air sulingan atau air minum kemasan. Air dari pam tidak bagus, banyak mengandung mineral.
4. Essential dan Fragrance Oils – Sebagai pengharum.
5. Pewarna – Untuk mewarnai sabun. Bisa juga memakai pewarna makanan.
6. Zat Aditif – Rempah, herbal, talk, tepung kanji/maizena dapat ditambahkan pada saat “trace”.

Alat-alat yang dibutuhkan :

1. Sebuah masker sederhana - Dipakai selama pembuatan larutan NaOH / KOH saja.
2. Kacamata - Dipakai selama pembuatan larutan NaOH / KOH saja.
3. Sepasang sarung tangan karet - Dipakai selama pembuatan sabun.
4. Botol plastik - Untuk wadah air.
5. Timbangan dapur (dengan skala terkecil 1 atau 5 gram).
6. Kantong plastik kecil - Untuk menimbang NaOH/KOH.
7. Sendok stainless steel atau plastik-polipropilen - Untuk menuangkan NaOH / KOH dan mengaduknya.
8. Wadah dari gelas atau plastik-polipropilene - Untuk tempat larutan NaOH/KOH dengan air.
9. Wadah dari plastik - Untuk menimbang serta tempat air dan minyak.
10. Kain - Untuk menutup cetakan setelah diisi sabun.
11. Plastik tipis - Untuk melapisi cetakan.
12. Cetakan.
13. Blender dengan tutupnya.
14. Kain - Untuk menutup blender.

Cara pembuatan :

Siapkan cetakan. Cetakan bisa apa saja. Bisa loyang yang diminyaki, baki plastik yang dialasi plastik tipis atau pipa PVC yang diminyaki. Siapkan cetakan yang cukup untuk menampung semua hasil pembuatan sabun.
Cetakan: Untuk cetakan anda bisa menggunakan kayu atau karton yang dilapisi plastik tipis, bahkan pipa PVC bisa dipakai. Jika menggunakan pipa PVC tutup bagian bawah dengan plastik yang diikat dengan karet gelang, semprotkan minyak ke dalamnya, tuangkan hasil sabun. Setelah mengeras buka tutupnya, dorong lalu potong akan menghasilkan sabun yang bulat.

Timbang air dan NaOH / KOH, sesuai dengan Resep. Larutkan NaOH / KOH ke dalam air sejuk / dingin (Jangan menggunakan wadah aluminium. Gunakan stainless steel, gelas pyrex atau plastik-poliproplen). Jangan menuangkan air ke NaOH / KOH. Tuangkan NaOH / KOH ke dalam air sedikit demi sedikit. Aduk higga larut. Pertama-tama larutan akan panas dan berwarna keputihan. Setelah larut semuanya, simpan di tempat aman untuk didinginkan sampai suhu ruangan. Akan didapatkan larutan yang jernih.

Timbang minyak (Minyak Kelapa, Minyak Sawit, Minyak Zaitun, Minyak Jagung, Minyak Kedelai...) sesuai dengan Resep.
Tuangkan minyak yang sudah ditimbang ke dalam blender.
Hati hati tuangkan larutan NaOH / KOH ke dalam minyak.

Pasang cover blender, taruh kain di atas cover tadi untuk menghindari cipratan dan proses pada putaran terendah. Hindari jangan sampai menciprat ke muka atau badan anda. Hentikan blender dan periksa sabun untuk melihat tahap “trace”. “Trace” adalah kondisi dimana sabun sudah terbentuk dan merupakan akhir dari proses pengadukan. Tandanya adalah ketika campuran sabun mulai mengental. Apabila disentuh dengan sendok, maka beberapa detik bekas sendok tadi masih membekas, itulah mengapa dinamakan “trace”.

Pada saat “trace” tadi anda bisa menambahkan pengharum, pewarna atau aditif. Aduk beberapa detik kemudian hentikan putaran blender.

Tuang hasil sabun ini ke dalam cetakan. Tutup dengan kain untuk insulasi. Simpan sabun dalam cetakan tadi selama satu hingga dua hari. Kemudian keluarkan dari cetakan, potong sesuai selera. Simpan sekurang-kurangnya 3 minggu sebelum dipakai.

C.     Penyulingan( Distilasi)

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.^[1]
Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan.^[1] Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.^[1]Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa.^[2] Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.^[2] Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.^[2]

Jenis-jenis Penyulingan (Distilasi)

Distilasi Sederhana

Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan titik didih yang jauh atau dengan salah satu komponen bersifat volatil^[6]. Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu.^[5] Selain perbedaan titik didih, juga perbedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substansi untuk menjadi gas^[4]. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfer.^[6] Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan campuran air dan alkohol.

^]sunting Distilasi Fraksionisasi

Fungsi distilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen-komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya.^[5] Distilasi ini juga dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20 °C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah.^[6] Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah, untuk memisahkan komponen-komponen dalam minyak mentah

Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana adalah adanya kolom fraksionasi.^[5] Di kolom ini terjadi pemanasan secara bertahap dengan suhu yang berbeda-beda pada setiap platnya^[8]. Pemanasan yang berbeda-beda ini bertujuan untuk pemurnian distilat yang lebih dari plat-plat di bawahnya.^[8] Semakin ke atas, semakin tidak volatil cairannya.^[8]

Distilasi Uap

Distilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200 °C atau lebih^[9]. Distilasi uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih.^[9] Sifat yang fundamental dari distilasi uap adalah dapat mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya.^[10] Selain itu distilasi uap dapat digunakan untuk campuran yang tidak larut dalam air di semua temperatur, tapi dapat didistilasi dengan air.^[6] Aplikasi dari distilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti minyak eucalyptus dari eucalyptus, minyak sitrus dari lemon atau jeruk, dan untuk ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan.^[9]

Campuran dipanaskan melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran dan mungkin ditambah juga dengan pemanasan.^[8] Uap dari campuran akan naik ke atas menuju ke kondensor dan akhirnya masuk ke labu distilat.^[8]

Distilasi Vakum

Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150 °C.^[6] Metode distilasi ini tidak dapat digunakan pada pelarut dengan titik didih yang rendah jika kondensornya menggunakan air dingin, karena komponen yang menguap tidak dapat dikondensasi oleh air.^[6] Untuk mengurangi tekanan digunakan pompa vakum atau aspirator.^[6] Aspirator berfungsi sebagai penurun tekanan pada sistem distilasi ini.

PROSES PENYULINGAN NILAM

Penyulingan minyak nilam dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara direbus, penyulingan dikukus, dan penyulingan dengan uap. Penyulingan direbus, daun nilam kering dimasukkan dalam ketel berisi air dan dipanasi. Kapasitas ketel penyulingan bervariasi, mulai dari 200 – 2.000 l. Ketel dibuat dari bahan antikarat, seperti stainless steel, besi, atau tembaga berlapis aluminium.
Dari ketel akan keluar uap, kemudian dialirkan lewat pipa yang terhubung dengan kondensor (pendingin). Uap berubah menjadi air. Air yang sesungguhnya merupakan campuran air dan minyak itu akan menetes di ujung pipa dan ditampung dalam wadah. Selanjutkan, dilakukan proses pemisahaan sehingga diperoleh minyak nilam murni.
Penyulingan cara kedua, mirip cara pertama, hanya saja antara daun nilam dan air dibatasi saringan berlubang. Daun nilam diletakkan di atas saringan, sementara air berada di bawahnya.
Sementara sistem penyulingan uap menjamin kesempurnaan produksi minyak atsiri. Pada sistem ini bahan tidak kontak langsung dengan air maupun api. Prinsipnya, uap bertekanan tinggi dialirkan dari ketel perebus air ke ketel berisi daun nilam (ada dua ketel). Uap air yang keluar dialirkan lewat pipa menuju kondensor hingga mengalami proses kondensasi. Cairan (campuran air dan minyak) yang menetes ditampung, selanjutnya dipisahkan untuk mendapatkan minyak nilam.

D.   Fermentasi Coklat

Fermentasi merupakan suatu proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemroses. Fermentasi biji kakao merupakan fermentasi tradisional yang melibatkan mikroorganisme indigen dan aktivitas enzim endogen. Fermentasi biji kakao tidak memerlukan penambahan kultur starter (biang), karena pulp kakao yang mengandung banyak glukosa, fruktosa, sukrosa dan asam sitrat dapat mengundang pertumbuhan mikroorganisme sehingga terjadi fermentasi.
Tahapan pengolahan pasca panen kakao yaitu buah hasil panen dibelah dan biji berselimut pulp dikeluarkan, kemudian dikumpulkan pada suatu wadah. Jenis wadah yang digunakan dapat bervariasi, diantaranya drying platforms (Amerika), keranjang yang dilapisi oleh daun, dan kontainer kayu. Kontainer disimpan di atas tanah atau di atas saluran untuk menampung pulp juices yang dihasilkan selama fermentasi (hasil degradasi pulp). Pada umumnya, dasar kontainer memiliki lubang kecil untuk drainase dan aerasi. Kontainer tidak diisi secara penuh, disisakan 10 cm dari atas dan permukaan atas ditutupi dengan daun pisang yang bertujuan untuk menahan panas dan mencegah permukaan biji dari pengeringan. Fermentasi dalam kotak dapat dilakukan selama 2 – 6 hari, isi kotak dibalik tiap hari dengan memindahkannya ke kotak lain.
Fermentasi biji kakao akan menghasilkan prekursor cita rasa, mencokelat-hitamkan warna biji, mengurangi rasa-rasa pahit, asam, manis dan aroma bunga, meningkatkan aroma kakao (cokelat) dan kacang (nutty), dan mengeraskan kulit biji menjadi seperti tempurung. Biji yang tidak difermentasi tidak akan memiliki senyawa prekursor tersebut sehingga cita rasa dan mutu biji sangat rendah. Fermentasi pada biji kakao terjadi dalam dua tahap yaitu fermentasi anaerob dan fermentasi aerob. Keberadaan asam sitrat membuat lingkungan pulp menjadi asam sehingga akan menginisiasi pertumbuhan ragi dan terjadi fermentasi secara anaerob. Fermentasi aerob diinisiasi oleh bakteri asam laktat dan bakteri asam asetat. Produk fermentasi yang dihasilkan berupa etanol, asam laktat, dan asam asetat yang akan berdifusi ke dalam biji dan membuat biji tidak berkecambah.
Selama fermentasi terjadi pula aktivitas enzimatik, enzim yang terlibat adalah endoprotease, aminopeptidase, karboksipeptidase, invertase (kotiledon dan pulp), polifenol oksidase dan glikosidase. Enzim-enzim ini berperan dalam pembentukan prekursor cita rasa dan degradasi pigmen selama fermentasi. Prekursor cita rasa (asam amino, peptida dan gula pereduksi) membentuk komponen cita rasa di bawah reaksi Maillard (reaksi pencoklatan non-enzimatis) selama penyangraian.
Untuk menghentikan proses fermentasi, biji kakao kemudian dikeringkan. Pengeringan dilakukan sampai kadar air menjadi 7 – 8 % (setimbang dengan udara berkelembaban 75 %). Kadar air kurang dari 6 %, biji akan rapuh sehingga penanganan serta pengolahan lanjutnya menjadi lebih sulit. Kadar air lebih dari 9 % memungkinkan pelapukan biji oleh jamur. Pengeringan dengan pemanas simar surya dapat memakan waktu 14 hari, sedangkan dengan pengeringan non surya memakan waktu 2 – 3 hari.
Setelah pengeringan, biji disortir untuk membersihkan biji dan dilanjutkan dengan penyangraian pada suhu 210 C selama 10 – 15 menit. Tujuan dari penyangraian adalah untuk mensterilisasi biji serta pembentukan cita rasa dari prekursor cita rasa (hasil fermentasi) melalui reaksi Maillard.
Pada saat panen, petani coklat Indonesia memiliki kecenderungan untuk mengolah biji coklat tanpa fermentasi dengan cara merendam biji dalam air untuk membuang pulp dan dilanjutkan dengan penjemuran, dengan demikian biji siap dijual tanpa memerhatikan kualitas. Langkah tersebut diambil petani untuk mendapatkan hasil penjualan yang cepat karena jika melalui fermentasi diperlukan waktu inkubasi sehingga petani harus menunggu untuk mendapatkan keuntungan dari penjualan, sedangkan fermentasi merupkan kunci penting untuk memberikan cita rasa coklat. Dengan demikian, pengetahuan mengenai pentingnya fermentasi pada biji kakao perlu disebarluaskan pada petani coklat.
Produk yang melalui proses fermentasi sehingga diperoleh cita rasa coklat yang sesungguhnya dengan cost production yang relatif rendah. Fermentasi dapat dilakukan secara tradisional dan tidak memerlukan treatment khusus, hanya diperlukan wadah fermentasi dari kayu, ruang penyimpanan, lahan untuk menjemur, dan mesin penyangrai.