## PENGARUH JENIS PELARUT DAN TEMPERATUR REAKSI PADA SINTESIS SURFAKTAN DARI ASAM OLEAT DAN  n-METIL GLUKAMINA DENGAN KATALIS KIMIA
Jojor Rohana Oppusunggu, Vinta Rutliana Siregar,  Zuhrina Masyithah Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jln. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email: jojorrohana@ymail.com

## Abstrak
Surfaktan  merupakan  suatu  molekul  yang  sekaligus  memiliki  gugus  hidrofilik  dan  gugus lipofilik  sehingga  dapat  mempersatukan  campuran  yang  terdiri  dari  air  dan  minyak. Alkanolamida  merupakan salah satu  jenis surfaktan  nonionik  yang  banyak  dimanfaatkan  dalam kehidupan  sehari-hari.  Pada  penelitian  ini,  akan  diamati  pengaruh  jenis  pelarut  dan  temperatur reaski  terhadap  sintesis  surfaktan  alkanolamida  dari  n-metil  glukamina  dan  asam  oleat  dari minyak sawit dengan katalis natrium metoksida. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai Hydrophilic  Lipophilic  Balance (HLB),  pH  dan  tegangan  permukaan  dari  surfaktan  dengan mengamati  pengaruh  jenis  pelarut  dan  temperatur  reaksi.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan labu leher tiga pada suhu 90 o C, 110 o C, 130 o C, waktu reaksi selama 3 jam, rasio substrat  1:2,  kecepatan  pengadukan  150  rpm  dan  konsentrasi  katalis  0,4%  (b/b).  Pada  reaksi amidasi sampel  diambil dari labu leher tiga tiap  1  jam sekali  selama  3 jam  kemudian  hasil  dari reaksi  amidasi  ini  di  cuci  dengan  menggunakan  pelarut  aseton  guna  memisahkan  katalis.  Hasil dari  pencucian  kemudian  dimurnikan  dengan  cara  memanaskan  produk  surfaktan  pada temperatur  90 o C  guna  menguapkan  pelarut  heksana  dan  butanol.  Hasil  yang  mengandung surfaktan di analisis dengan Metode Hydrophilic Liphophilic Balance , tegangan permukaan dan Spektrofotometri  FT-IR.  Berdasarkan  penelitian  ini  didapatkan  kondisi  yang  optimal  pada suhu 110 o C,  waktu  reaksi  3  jam  pada  rasio  pelarut  2:1.  Dari  hasil  analisa  surfaktan  oleoil  n-metil glukamina  diperoleh  nilai  HLB  11,53  yang  berada  dalam  rentang  HLB  deterjen  sesuai  dengan standart.
Kata kunci: surfaktan, asam oleat, n-metil glukamina, oleoil n-metil glukamina, amidasi, HLB

## Abstract
Surfactants  are  molecules  that  also  has  a  hydrophilic  group  and  a  lipophilic  group  that  can unify a mixture consisting of water and oil. Alkanolamide is one type of nonionic surfactants are widely  used in  everyday life.  In  this  study,  will  be  observed  the  influence  of the  type  of  solvent and reaction temperature  on  the  synthesis  of surfactant  alkanolamide  n  -methyl  glukamine  and oleic acid from palm oil with sodium methoxide catalyst. This study aims to determine the value of the hydrophilic lipophilic balance (HLB), pH and surface tension of surfactant, by observing the effect of the type of solvent and reaction temperature. This research was conducted by using a flask at 90 ° C, 110 ° C, 130 ° C for 3 hours reaction time, substrate ratio of 1: 2, the stirring speed of 150 rpm and a catalyst concentration of 0.4% (w/w). In the amidation reaction samples taken from the flask every 1 hour for 3 hours and then the results of this amidation reaction was washed with acetone solvent to separate the catalyst. Results washing then purified by heating at 90°C  to  evaporate  the  solvent  surfactant  products  hexane  and  butanol.  Results  containing surfactant in the analysis with Hydrophilic Liphophilic Balance Method, surface tension and FT- IR spectrophotometry. Based on this research, the optimal conditions at a temperature of 110 o C, reaction  time  3 hours  at the  solvent ratio  2:  1.  From  the  analysis of surfactant  oleoil  n-Methyl glukamine  values  obtained  HLB  in  the  range  of  11,53  HLB  in  accordance  with  the  standard detergent.
Keywords : surfactants, oleic acid, n-methyl glucamine, oleoil n-metil glucamine, amide, HLB

## Pendahuluan
Surfaktan  adalah  senyawa  yang  dapat menurunkan  tegangan  antarmuka  antara  dua  fasa cairan  yang  berbeda  kepolarannya  seperti minyak/air  atau  air/minyak.  Sifat  yang  unik tersebut  menyebabkan  surfaktan  sangat  potensial digunakan  sebagai  komponen  bahan  adhesif, bahan penggumpal, pembasah, pembusa, pengemulsi  serta  telah  diaplikasikan  secara  luas dalam  berbagai  bidang  industri  seperti  industri makanan, farmasi, kosmetika, tekstil, polimer, cat dan agrokimia [4].
Indonesia  merupakan  Negara  penghasil kelapa  sawit  terbesar  didunia.  Pada  tahun  2012, luas areal tanaman  kelapa  di  Indonesia mencapai 8,94  juta  Ha,  dengan  total  produksi  2,50%  atau 23,47  juta  ton  sehingga  sangat  potensial  untuk menghasilkan produk-produk baru yang berbahan baku  turunan  kelapa  sawit  [1].  Selain  itu dibandingkan  dengan  surfaktan  berbahan  baku petrokimia,  surfaktan  berbahan  baku  alami bersifat  mudah  terurai  secara  hayati  sehingga lebih  ramah  lingkungan.  Salah  satu  surfaktan
yang  dapat  diperoleh  dari  minyak  nabati  dan turunannya dalah surfaktan alkanolamida.
Pemilihan n-metil glukamina sebagai sumber amina  pada  penelitian  ini  didasarkan  karena bahan ini mempunyai banyak manfaat antara lain sebagai anti bakteri, serta mampu mengikat lemak tanpa  diikuti  dengan  pengikatan  vitamin  yang larut  dalam  lemak  [5].  Selain  itu  n-metil glukamina  juga  dapat  diperoleh  dari  sumber terbarukan [3].
Pada penelitian ini,  akan disintesis surfaktan alkanolamida  yaitu  oleoil  n-metil  glukamina dengan  reaksi  amidasi  antara  n-metil  glukamina dengan  asam  oleat  dari  minyak  sawit.  Katalis yang  digunakan  adalah  katalis  kimia  yaitu natrium  metoksida,  karena  lebih  ekonomis dibandingkan  katalis  biokimia  dan  memberikan waktu  reaksi  lebih  singkat.  Penggunaan  asam oleat  telah  banyak  digunakan  pada  sintesis surfaktan  karena  asam  oleat  dapat  diperoleh dalam  jumlah  besar  dari  turunan  minyak  nabati seperti minyak kelapa sawit.

## Teori
Penggunaan  surfaktan  sangat  bervariasi, seperti  bahan  deterjen,  kosmetik,  farmasi, makanan, tekstil, plastik dan lainnya. Penggunaan surfaktan  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan kestabilan  emulsi  dengan  cara  menurunkan tegangan antarmuka, antara fasa minyak dan fasa air.  Surfaktan  dipergunakan  baik  berbentuk emulsi  minyak  dalam  air  maupun  berbentuk emulsi  air  dalam  minyak.    Emulsi  didefinisikan sebagai  suatu  sistem  yang  terdiri  dari  dua  fasa cairan  yang  tidak  saling  melarut,  dimana  salah satu  cairan  terdispersi  dalam  bentuk  globula- globula  cairan  lainnya.  Berdasarkan  jenisnya emulsi dibedakan menjadi dua yaitu :
a. Emulsi minyak dalam air (O/W)
b. Emulsi air dalam minyak (W/O) Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan  mudah  bersenyawa  dengan  air,  sedangkan gugus  lipofilik  bersifat  non  polar  dan  mudah bersenyawa dengan minyak. Penambahan surfaktan  dalam  larutan  akan  menyebabkan turunnya  tegangan  permukaan.  Setelah  mencapai konsentrasi  tertentu,  tegangan  permukaan  akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi  membentuk  misel.  Konsentrasi terbentuknya  misel  ini  disebut Critical  Micelle Concentration (CMC).  Tegangan  permukaan akan  menurun  hingga  CMC  tercapai.  Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan akan konstan yang  menunjukkan  bahwa  antar  muka  menjadi jenuh  dan  terbentuk  misel  yang  berada  dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya  [2].
Berdasarkan  gugus  hidrofiliknya,  surfaktan diklasifikasi menjadi empat golongan  yaitu :
1. Surfaktan anionik
2. Surfaktan kationik
3. Surfaktan nonionik
4. Surfaktan amfoter
Untuk  menentukan  kegunaan  dari  suatu surfaktan, maka biasanya terlebih dahulu ditentukan  nilai  HLB  ( Hydrophile  Lipophile Balance ).  Hidrofilik Bahan (industri minuman) nilai HLB(16 – 18) Deterjen nilai HLB ( 12 – 16 ) Pengemulsi  o/w  (mayonnaise,  body  lotion),  nilai HLB   ( 9 - 12 )  Lipofilik
Produk kosmetika nilai HLB (7 - 9)
Pengemulsi  w/o  (margarin,  mentega),  nilai  HLB
(0 - 6)
 Industri pulp dan kertas, nilai HLB (0 -18)

## Surfaktan Alkanolamida
Amida  asam  lemak  pada  industri  oleokimia dapat  dibuat  dengan  mereaksikan  amina  dengan trigliserida,  asam  lemak  atau  metil  ester  asam lemak  [7].  Alkanolamida  merupakan  kelompok surfaktan  nonionik  yang  berkembang  dengan pesat.  Disamping  itu  alakanolamida  dapat dipergunakan  pada  rentang  pH  yang  luas, biodegradable,  lembut dan bersifat non iritasi dan surfaktan  alkanolamida  juga  sangat  kompatibel dengan jenis surfaktan lainnya

## Metodologi Penelitan

## Alat
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini antara  lain  labu  leher  tiga,  refluks  kondensor, termometer, erlenmeyer, corong pisah, gelas ukur, gelas kimia, neraca analitik, pipet tetes, hot plate , magnetic stirrer dan tensiometer du Nouy.

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  asam  oleat,  n-metil  glukamina,  natrium metoksida,  heksana,  butanol,  asam  sitrat  serta Indicator  Phenolphthalein,  Isopropyl  Alkohol, KOH,  Etanol  dan  HCl  sebagai  bahan  untuk analisa.

## Prosedur Reaksi Amidasi
Asam  oleat  sebanyak  20  ml  dimasukkan  ke dalam  labu  leher  tiga.  Ditambahkan  pelarut heksana, butanol dengan rasio pelarut : asam oleat (v/v)  2:1,  5:1,  8:1.  Ditambahkan  n-metil glukamina  dengan  variasi  rasio  mol  asam  oleat  : n-Metil  glukamina  1:2  kemudian  di  masukkan katalis  sodium metilat  dengan  kosentrasi    0,4  (% b/b).  Dipanaskan  dengan  labu  leher  tiga  dengan pemanas hot plate pada variasi temperatur operasi 90 o C,  110 o C,  130 o C,  dan  diaduk  dengan kecepatan  putar  150  rpm.  Kemudian  direaksikan
dengan  waktu  3  jam.  Setelah  itu  campuran disiapkan untuk dimurnikan.

## Prosedur Pemurnian
Campuran produk dilarutkan dengan heksana, butanol  dengan  rasio  pelarut  campuran  produk (v/v)  2:1,  5:1,  8:1.  Campuran  ditambahkan  asam sitrat  10%  sebanyak  5  ml  untuk  mengendapkan katalisnya dan endapan yang terbentuk dipisahkan dengan  filtrasi.  Produk  oleoil  n-Metil  glukamina yang  bercampur  dengan  pelarut  dipisahkan dengan  memanaskan  produk  pada  90 o C  agar pelarut  menguap.  Produk  yang  mengandung  n- metil  glukamina  berlebih  selanjutnya  dicuci dengan  aseton  sebanyak  dua  kali  volume campuran  produk  yang  akan  melarutkan  metil glukamina. Produk oleoil n–metil glukamina akan diperoleh  sebagai  lapisan  bawah,    sedangkan  n- metil  glukamina  berlebih  akan  larut  bersama aseton sebagai produk atas.

## Analisa Hasil Produk Surfaktan

## Penentuan  Bilangan  Asam  (Porim  Test Methods, 1995)
Kedalam  erlemeyer  dimasukkan  sampel sebanyak  2  gr.  Ditambahkan  10  ml  Isopropil alkohol dan homogenkan. Ditambahkan Phenolpthalein  sebanyak  3  tetes  kemudian dititrasi  dengan  larutan  KOH  0,1  N  sampai berwarna merah muda.

## Penentuan Bilangan Penyabunan (ASTM D5558 Standard Test  Methods, 1995)
Ditimbang  sebanyak  3  gr  sampel  dan dimasukkan  ke  dalam  erlemeyer  250  ml. Ditimbang  secara  perlahan  -  lahan  50  ml  KOH 0,5  N  alkohol  dengan  pipet  tetes.  Erlenmeyer dihubungkan  dengan  refluks  kondensor  dan sampel  dididihkan  dengan  hati-hati  sampai sampel  tersabunkan  dengan  sedikit  air.  Larutan didinginkan  dan  bagian  dalam  refluks  kondensor dibilas dengan sedikit air. Ditambahkan Phenolphtalein 3 tetes,  kemudian dititrasi dengan HCl  0,5 N sampai merah muda menghilang.

## Penentuan Bilangan pH
Kalibrasi pH meter dengan larutan buffer pH. Elektroda  yang  telah  dibersihkan  dicelupkan  ke dalam  sampel.  Nilai  pH  pada  skala  pH  meter dibaca dan dicatat

## Penentuan Nilai Hydrophile Lipophile Balance
(HLB) Penentuan nilai Hydrophile-Lipophile
Balance (HLB)  berguna  untuk  mengetahui kegunaan surfaktan yang dihasilkan.Penentuan ini dilakukan  dengan  metode  Griffin  Rumus  yang digunakan : HLB =  20 x ....................................... (1)
S =Bilangan penyabunan ( Saponification number ) A =Bilangan Asam ( Acid value )
Analisa Tegangan Permukaan dan FT-IR Penentuan tegangan pemukaan larutan dilakukan  dengan  menggunakan  tensiometer  du Nouy.  Sementara  penentuan  gugus  fungsi  yang terdapat  dalam  produk  surfaktan  oleoil  n-metil glukamina  dilakukan  dengan  menggunakan  alat spektrofotometri FT-IR.

## Hasil Dan Pembahasan
Pengaruh  Temperatur  Reaksi  Terhadap  % Konversi Asam Oleat
Gambar  1. Pengaruh  Temperatur  Reaksi Terhadap % Konversi Asam Oleat pada Rasio Pelarut 2:1 (v/v) dan Waktu 3 jam
Pengamatan sintesis oleoil n-metil glukamina terlihat  pada  gambar  1  menunjukkan  bahwa temperatur  reaksi  110 o C  memberikan  konversi terbaik  yaitu  mencapai  73,38  %,  persen  konversi terendah pada 90 o C sementara pada 130 o C persen konversi  yang  didapat  lebih  tinggi  daripada temperatur 90 o C.
Pengaruh Rasio Pelarut Terhadap % Konversi Asam Oleat
Gambar 2. Pengaruh Rasio Pelarut Terhadap  %  Konversi  Asam  Oleat  pada Temperatur Reaksi 110 o C dan Waktu 3 jam
Pengamatan sintesis oleoil n-metil glukamina  terlihat  pada  gambar  2    menunjukkan bahwa  rasio  pelarut  terhadap  asam  oleat  sebesar 2:1 (v/v) memberikan perfoma terbaik. Perbandingan kedua jenis pelarut organik dimana reaksi  amidasi  asam  oleat  dengan  n-metil glukamina  memberikan  hasil  yang  baik  pada
10 30 50 70 90 90 110 130 Hexana Butanol Temperatur  ( o C) % K o n v e r sI 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2;1 5;1 8;1 % K o n v e r si Rasio Pelarut 2:1 (v/v) Hexana Butanol
pelarut heksana. Penggunaan heksana mempunyai beberapa  keunggulan  antara  lain  toksisitas heksana  lebih rendah  serta heksana  bersifat inert, sehingga tidak mereduksi campuran produk.
Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap % Konversi Asam Oleat Gambar 3. Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap  %  Konversi  Asam  Oleat  pada Temperatur  Reaksi  110 o C  dan  Rasio  Pelarut 2:1 (v/v)
Hasil  penentuan  waktu reaksi  yang  optimum pada sintesis oleoil n-metil glukamina ditunjukkan  pada  gambar  3.  Percobaan  ini  juga menunjukkan  bahwa  waktu terbaik adalah  3  jam. Hal  ini  disebabkan  karena  lebih  panjangnya waktu katalis untuk mereaksikan substrat sehingga  reaksi dapat berjalan optimal.
Analisa  Karateristik  Produk  Surfaktan  Oleoil n –Metil Glukamina
Bilangan  Asam,  Penyabunan  dan  pH  Produk Surfaktan Oleoil n-Metil Glukamina
Dari  hasil  penelitian  bilangan  asam  produk yang  terbaik  adalah  6,204  %.  Hasil  pengukuran bilangan penyabunan dari produk surfaktan oleoil n-metil  glukamina  adalah  9,88.  Produk  surfaktan oleoil n-metil glukamina yang dihasilkan memeliki  derajat  keasaman  (pH)  sebesar  10,67 nilai  pH  produk  surfaktan  oleoil  n-metil glukamina  bersifat  basa  karena  adanya  unsur  N dari gugus amida.

## HLB  (Hydrophile  Lipophile  Balance)  Produk Surfaktan Oleil  n-Metil Glukamina
Nilai HLB produk surfaktan oleoil n-metil glukamina adalah 11,53. Nilai HLB ini menunjukan  bahwa  surfaktan  oleoil  n-metil glukamina  dapat  digunakan  sebagai  pengemulsi o/w,  surfaktan  ini  dapat  larut  dalam  air  dan dipakai untuk membuat emulsi minyak dalam air.
Hubungan  Penurunan  Tegangan  Permukaan dan Rasio Pelarut Terhadap Jenis Pelarut Kondisi operasi reaksi amidasi yang memberikan  %  konversi  tertinggi  adalah  pada rasio pelarut 2:1, jenis pelarut heksana, temperatur 110 o C dan waktu 3 jam, yaitu sebesar 38,15  dyne/cm  atau  52,99  %.  Kondisi  ini  dipilih
karena  memberikan  jumlah  senyawa  amida terbesar dalam produk.
Gambar  4.  Hubungan  Penurunan  Tegangan Permukaan dan Rasio Pelarut Terhadap Jenis Pelarut  Pada  Temperatur 110 0 C  dan Waktu  3 Jam

## Hasil Analisa Spektrum FT-IR
Reaksi  antara  asam  oleat  dan  n-metil glukamina  pada  temperatur      110 o C  dengan katalis  natrium  metoksida  (NaOCH 3 )  pada konsentrasi  0,4  (b/b)  dapat  membentuk  senyawa Oleoil  n-metil  glukamina.  Senyawa  amida  yang terbentuk dapat berfungsi sebagai surfaktan.

## Gambar 5. Analisa FT-IR
Puncak  resapan  pada  daerah  bilangan gelombang  1411,89 cm -1 yang  menunjukkan adanya  gugus  CN  untuk  senyawa  amida. Kemudian  diikuti  puncak  resapan  pada  derah bilangan  gelombang  648,08  cm -1 menunjukkan adanya  gugus  N-H  pada  daerah  bilangan gelombang  ini menunjukkan  mengandung  gugus amida.
Resapan  pada  bilangan  gelombang    3336,85 cm -1 menunjukkan adanya gugus OH . Gugus OH terdapat  pada  senyawa  oleoil  n-metil  glukamina dan n-metil glukamina.
Muncul  resapan  pada  daerah  bilangan gelombang  2924,09  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  CH  dan  munculnya  resapan  pada  daerah bilangan  gelombang  648,08 cm -1 menunjukkan adanya gugus CH 2 [6] .

## Kesimpulan
1. Perbandingan  kedua  jenis  pelarut  organik dimana  reaksi  amidasi  asam  oleat  dengan  n-
10 20 30 40 50 60 70 80 1 2 3 % K o n v e r si Waktu  Reaksi (Jam) Hexana Butanol 0 10 20 30 40 50 60 2;1 5;1 8;1 Hexana Butanol P en u ru n a n T eg a n g a n p er m u k a a n Rasio Pelarut v/v
metil glukamina memberikan hasil yang baik pada  pelarut  heksana.  Penggunaan  heksana mempunyai  beberapa  keunggulan  antara  lain toksisitas heksana lebih rendah serta heksana bersifat  inert,  sehingga  tidak  mereduksi campuran produk.
2. Pengamatan sintesis Oleoil n-metil glukamina ini menunjukkan bahwa temperatur reaksi 110 o C memberikan konversi  terbaik  yaitu  mencapai  73,38  %,  % konversi  terendah  pada  90 o C  yaitu  hanya 65,55  %  sementara  pada  130 o C  %  konversi yang didapat lebih tinggi daripada temperatur 90 o C yaitu 71,68 %.
3. Karakteristik surfaktan oleoil n–metil glukamina  yang  diperoleh  antara  lain bilangan  asam  sebesar  6,204,  bilangan penyabunan 9,88 dan nilai pH 10,67.
4. Nilai  HLB  sebesar  11,53.  Nilai  HLB menunjukkan surfaktan oleoil n-metil glukamina dapat digunakan sebagai pengemulsi  o/w  atau  detergen  dimana  HLB detergen 11- 15.
Daftar Pustaka
[1]  Badan  Pusat  Statistik, Jumlah  Produksi Crude  Palm  Oil  (CPO)  Dan  Jumlah  Lahan
Kelapa Sawit Sumatera Utara,  2012. [2]  Genaro, R.A., 1990, Rhemingtons
Pharmaceutical Science , 18 th , Mack Printing Company, Easton, Pennsylvania, USA, 267
[3]  Holmberg,  Krister, Natural  Surfactans, Colloid Dan Interface Science,  6 : 148 -159, 2001
[4]    Johnson,  R.W.  dan  Fritz,  E.,  1989, Fatty Acids  in  Industry,  Process,  Properties, Derivates, Applications, Marcell Dekker Inc.,
New York.
[5]   Maugard, T., Remaud-Simeon, M., Petre, D. dan  Monsan,  P.,  1997, Lipase-catalysed
Synthesis of Biosurfactants by Transacylation  of  N-Methyl-Glucamine  and
Fatty-Acid  Methyl  Esters ,  Tetrahedron,
53(22): 7629 – 7634.
[6]   Noerdin,  daslin. Eluisidasi  struktur  senyawa organik dengan cara spektroskopi ultralembayung  dan  inframerah.  Penerbit
Angkasa, Bandung, 1985. [7]   Zuhrina Masyithah, 2010,  Optimasi Sintesis Surfaktan  Alkanolamida  Dari  Asam  Laurat Dengan Dietanolamida Dan n-Metil Glukamina  Secara  Enzimatik,  Disertasi, Departemen  Kimia,  FMIPA,  Universitas
Sumatera Utara.