## PENGARUH SUHU ADSORPSI DAN JUMLAH PENAMBAHAN KARBON AKTIF TERHADAP KECERAHAN SURFAKTAN DECYL POLIGLIKOSIDA DARI D-GLUKOSA DAN DEKANOL
Walad Wirawan, Rap Leanon, Zuhrina Masyithah Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jalan Almamater,Medan, 20155, Indonesia
Email: waladw@hotmail.com

## Abstrak
Alkil  poliglikosida  (APG)  merupakan  surfaktan  nonionik  yang  banyak  dibutuhkan  dan  berpotensi sebagai  surfaktan  yang  ramah  lingkungan.  Sumber  karbohidrat  sebagai  bahan  baku  APG, menyumbang  gugus  hidrofilik  dan fatty  alcohol sebagai  gugus  hidrofobik.  Beberapa  zat  yang  tidak diinginkan  seperti  zat  warna,  terbentuk  selama  sintesis  APG  dan  menghasilkan  warna  yang  gelap. Proses satu tahap dilakukan dengan mereaksikan langsung D-glukosa dan dekanol dengan rasio molar D-glukosa:dekanol  1:5  serta  jumlah  HCl  sebagai  katalis  sebanyak  0,5  %  berbasis  massa  D-glukosa selama 1 jam dengan suhu reaksi 95 o C. Selanjutnya dinetralkan dengan NaOH 50 % sampai pH 8-10. Kemudian dimurnikan dengan variasi jumlah penambahan karbon aktif sebanyak 1, 3, 5, 7, dan 9 % berbasis  massa  total  larutan  pada  variasi  suhu  adsorpsi  30,  40,  dan  50 o C,  kemudian  campuran disaring dan didistilasi dalam keadaan vakum. Produk dianalisis dengan menggunakan spektoroskopi Fourier  Transform  Infrared (FT-IR)  dan  spektrofotometer  UV-Vis.  Persen  transmisi  yang  tertinggi sebesar 44,90 % diperoleh pada suhu adsorpsi 50 o C dan jumlah penambahan karbon aktif 3 %.
Kata kunci : APG, D-glukosa, dekanol, karbon aktif , % transmisi

## Abstract
Alkyl  plyglycosides  (APG)  is a  nonionic  surfactant  which is  environmentally friendly.   Carbohidrate source as APG’s raw material supplied the hydrophilic group, and fatty alcohol acted as hydrophobic group.  Some  undesirable  compounds  formed  during  the  APG  synthesis  and  caused  dark  color.  In direct  synthesis,  D-glucose  reacts  directly  with  decanol  in  molar  ratio  of  D-glucose:decanol  is  1:5 and 0,5 % of HCl as catalist based on weight of D-glucose for 1 hour at reaction temperature about 95 o C. And then the solution is neutralized with NaOH 50 % on pH 8-10. Added activated carbon with variation 1, 3, 5, 7, and 9 % based on weight of solution at adsorption temperature with variation 30, 40, dan 50 o C, then filtrate and distilate the solution at vacuum condition.  Product is analized using spectroscopy  fourier  transform  infrared  (FT-IR)  and  spectroscopy  UV-Vis. The  highest percent  of transmittance  is  about  44,90  %  obtained  at adsorption  temperature 50 o C  and  amount  of  activated carbon 3 %.
Keywords : APG, D-glucose, decanol, activated carbon, % transmittance

## Pendahuluan
Dewasa ini, perkembangan industri kosmetik,  detergen,  produk-produk  perawatan diri  semakin  meningkat,  dimana  meningkatnya produk-produk tersebut mengakibatkan kebutuhan bahan aktif seperti  surfaktan semakin meningkat pula. Surfaktan ( surface active agent ) merupakan  salah  satu  oleokimia  turunan  yang merupakan senyawa aktif yang mampu menurunkan  tegangan  permukaan  dan  tegangan antaramuka  suatu  cairan.  Surfaktan  memiliki gugus  hidrofilik  (biasa  disebut  bagian  kepala, dan  yang  suka air)  dan hidrofobik  (yang  disebut bagian  ekor,  yang  tidak  suka  air),  sehingga surfaktan  dapat  digunakan  sebagai  bahan penggumpal,  pembusaan,  dan  emusifier  oleh
industri  farmasi,  kosmetik,  kimia,  pertanian  dan pangan serta industri produk perawatan diri [12].
Industri    surfaktan    di    Indonesia    masih terbatas,  sementara  itu  surfaktan    dibutuhkan dalam    jumlah    besar.  Kebutuhan  surfaktan Indonesia  pada  tahun  2006  adalah  95.000    ton, sekitar    45.000    ton,    masih    diimpor    dan diperkirakan  jumlah  impor  tersebut  setiap tahunnya  terus  berkembang  sejalan  dengan tumbuhnya industri kosmetik, industri  makanan, industri    minuman,    industri    farmasi,  industri tekstil  dan  industri  penyamakan  kulit [1].
Bahan  baku  surfaktan  dapat  terbuat  dari sumber  nabati  yang  bersifat renewable (dapat diperbaharui) dan biodegradable (mudah terurai),
proses  produksi  lebih  bersih    sehingga    sejalan dengan    isu    lingkungan  [1].  Salah    satu surfaktan    yang    dapat    diproduksi    dari  bahan nabati    adalah    APG    (Alkil  Poliglikosida)    dan surfaktan  APG  ini  telah  diklasifikasikan  di Jerman    sebagai  surfaktan  kelas  I  (satu)  yang ramah lingkungan. Untuk itu potensi pengembangan  dan produksi  surfaktan APG  ini masih    sangat    besar  mengingat  potensi  pasar yang cukup besar dalam berbagai industri, antara lain  industri  herbisida,  perawatan  badan, kosmetik dan bahan pembersih [8].
Proses  produksi  APG  dapat  dilakukan melalui  dua  prosedur  yang  berbeda,  yaitu prosedur  pertama  berbasis  bahan  baku  pati  dan fatty alcohol sedangkan prosedur kedua berbasis bahan baku dekstrosa (glukosa) dan fatty alcohol . Prosedur  pertama,  berbasis  pati- fatty  alcohol melalui  proses  butanolisis  dan  transasetalisasi, sedangkan  prosedur  kedua  yang  berbasis dekstrosa- fatty  alcohol hanya  melalui  proses asetalisasi  [11].  Dalam  skala  industri,  APG disintesis  melalui  sintesis  Fischer,  yaitu  reaksi asetalisasi  dengan  katalis  asam.  Pada  sintesis langsung,  glukosa  kering  direaksikan  langsung dengan fatty alcohol [5].
Permasalahan    utama    dalam    sintesis surfaktan  alkil  poliglikosida  yaitu  terbentuknya warna  gelap  yang  tidak  diinginkan.  Penggunaan bahan  baku    yang    berasal    dari    gula-gula sederhana  dalam  pembuatan  alkil  poliglikosida sangat mudah   terdegradasi   akibat   penggunaan suhu   tinggi  dan   keadaan   asam   maupun   basa selama  proses sintesis.  Proses  degradasi  inilah yang  menghasilkan produk samping yang  tidak diinginkan    karena  menghasilkan  warna  gelap. Perbedaan  kepolaran  dari  bahan  baku  sakarida dan  alkohol  lemak  juga  menyebabkan  ikatan antara  dengan  alkohol    lemak    sulit    berikatan, sehingga    glukosa  membentuk    sebuah    polimer ( polydextrose )    yang  berwarna    kuning    hingga coklat    tua    akibat    kondisi  asam,    panas    dan kandungan  air  yang  yang  cukup tinggi  selama proses    reaksi  [2].  Warna  gelap  juga  terbentuk dari  degradasi  glukosa  menjadi  hidroksil  metil furfural (HMF) [3].
Menurut Lueders (1991) untuk menghasilkan  alkil  glikosida  yang  cerah  dapat dilakukan  dengan  mengontakkan  larutan  alkil glikosida  dengan  karbon  aktif  pada  pH  netral atau basa [4].
Karbon  aktif  dibuat  dengan  mengaktifasi arang  dengan  tujuan  untuk memperbesar  luas permukaan   arang   dengan   membuka   pori-pori
yang  tertutup, sehingga  memperbesar  kapasitas adsorpsi    terhadap    zat    warna.  Karbon  aktif sebagai  bahan  pemucat    lebih    efektif      untuk menyerap    warna    dibandingkan    dengan bleaching  clay .  Penggunaan  karbon  aktif sebaiknya  menggunakan  yang  berbentuk  serbuk karena  memiliki  daya  serap  yang    lebih    bagus dibandingkan    dengan    karbon    aktif    yang berbentuk  granula [10].
Atas dasar pemikiran yang telah dipaparkan, maka  penulis  melakukan  penelitian  pengaruh suhu  dan  jumlah  penambahan  karbon  aktif terhadap kecerahan surfaktan decyl poliglikosida dari  D-glukosa  dan  dekanol,  serta  untuk mendapatkan  informasi  penting  terkait  suhu adsorbsi  dan  jumlah  penambahan  karbon  aktif dalam  proses  pembuatan  decyl  poliglikosida dengan proses asetalisasi.

## Metodologi Penelitian Bahan Baku dan Prosedur
Bahan  baku  utama  dalam  penelitian  ini adalah fatty  alcohol C 10 (dekanol),  yang diperoleh  dari  PT.  Ecogreen  Oleochemicals Batam,  D-glukosa,  asam  klorida,  natrium hidroksida dan karbon aktif dari Merck.
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah hot plate ,  labu  leher  tiga,  termometer, magnetic  strirer ,  refluks    kondensor,  pompa vakum.,  corong  buchner,  indikator  universal, rotary vacuum evaporator , serta peralatan gelas. Prosedur  reaksi  asetalisasi:  D-Glukosa ditambahkan  dekanol  dengan  rasio  mol  1:5  dan ditambahkan  0,5  %  HCl  sebagai  katalis  berbasis massa D-Glukosa pada suhu 95 o C selama 1 jam. Hasil  reaksi  didinginkan  hingga  suhu  70 o C kemudian  ditambahkan  NaOH  50  %  hingga  pH 8-10. Ditambahkan karbon aktif  sebanyak 1, 3, 5, 7,  9  %  pada  suhu  30-50 o C  selama  45  menit. Kemudian  hasil  reaksi  didinginkan  hingga  suhu kamar  dan  disaring  menggunakan  corong buchner dan pompa vakum. Selanjutnya didistilasi dengan rotary vacuum evaporator . Analisis pengukuran kecerahan APG menggunakan  spektrofotometr  UV-Vis  pada panjang  gelombang  470  nm.  Hasil  dengan kecerahan tertinggi dilakukan analisis identifikasi  gugus  fungsi  dengan  menggunakan spektroskopi FT-IR.

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh Suhu Adsorpsi terhadap Kecerahan Surfaktan APG
Pengaruh  suhu  adsorpsi  terhadap  kecerahan surfaktan APG ditunjukkan pada gambar 1. Pada gambar  1  dapat  dilihat  bahwa  kecenderungan terjadi  peningkatan  perolehan  persen  transmisi pada  suhu  adsorpsi  40  dan  50 o C.  Adapun kenaikan  perolehan  persen  transmisi  disebabkan oleh banyaknya HMF yang diadsorpsi pada suhu adsorpsi  40 dan  50 o C.  Menurut  Al-Ghouti  et  al (2005)  kenaikan  suhu  mengakibatkan  kenaikan kapasitas  adsorpsi  dan  laju  adsorpsi    [6]. Peningkatan  laju  adsorpsi  menyebabkan  gaya adsorpsi  yang  kuat  di  antara  sisi  aktif  adsorben dan  molekul  yang  berdekatan  dengan  fasa adsorbat  [9].  Peningkatan  suhu  adsorpsi  dapat menyebabkan  laju  adsorpsi  meningkat  sehingga mengakibatkan banyaknya HMF yang diadsorpsi.

## Gambar 1. Pengaruh Suhu Adsorpsi terhadap Kecerahan Surfaktan APG
Akan  tetapi  terjadi  penyimpangan  terhadap hasil yang diperoleh, dimana pada jumlah karbon aktif  5  %  dan  suhu  adsorpsi  40 o C  diperoleh persen transmisi sebesar 33,66 yang lebih rendah dibandingkan  dengan  pada  jumlah  karbon  aktif 5 % dan suhu adsorpsi 30 o C yaitu sebesar 34,56. Selain  itu  pada  jumlah  karbon  aktif    9  %  dan suhu  adsorpsi  50 o C  diperoleh  persen  transmisi sebesar  10,91  yang  lebih  rendah  dibandingkan dengan  pada  jumlah  karbon  aktif  1  %  dan  suhu adsorpsi  40 o C  yaitu  sebesar  12,72.  Hal  ini mungkin  disebabkan  oleh  suhu  yang  tidak terjaga konstan selama proses adsorpsi.

## Pengaruh Jumlah Penambahan Karbon Aktif terhadap Kecerahan Surfaktan APG
Pengaruh  jumlah  penambahan  karbon  aktif terhadap  kecerahan  surfaktan  APG  ditunjukkan pada  gambar  2.  Hasil  analisis  kecerahan surfaktan  APG  yang  diperoleh  berdasarkan persen  transmisi  berkisar  antara  10,01  –  44,90. Dari  gambar  2  dapat  dilihat  bahwa  penambahan
karbon aktif sebanyak 3 % mampu menghasilkan kerjernihan  yang  paling  tinggi  dengan  persen transmisi  tertinggi  sebesar  44,90.  Hal  ini disebabkan karena karbon aktif mampu menyerap HMF yang terbentuk [2].
Penambahan  karbon  aktif  di  bawah  3  % diperoleh  persen  transmisi  yang  lebih  rendah dibandingkan  dengan  penambahan  karbon  aktif 3  %.  Hal  ini  mungkin  disebabkan  oleh  jumlah karbon  aktif  yang terlalu  sedikit  sehingga masih banyak  HMF  yang  tidak  teradsorpsi  dan menyebabkan  tingkat  kecerahan  produk  yang rendah.  Sementara  pada  penambahan  karbon aktif  di  atas  3  %  diperoleh  penurunan  persen transmisi.  Hal  ini  disebabkan  karena  partikel karbon  aktif  berlebih  yang  tersisa  pada  produk, sehingga  menyebabkan  produk  menjadi  lebih gelap [3].

## Gambar  2.  Pengaruh  Jumlah  Penambahan Karbon  Aktif  terhadap  Kecerahan  Surfaktan APG
Partikel  karbon  aktif  berlebih  yang  tersisa pada  produk  membutuhkan  waktu  yang  lebih lama  untuk  mengadsorpsi  HMF.  Sementara dalam  penelitian  ini,  waktu  adsorpsi  relatif singkat  yaitu  selama  45  menit.  Sehingga  dalam waktu  adsorpsi  yang  relatif  singkat  tersebut, partikel  karbon  aktif  berlebih  yang  tersisa menyebabkan produk menjadi lebih gelap.
Bastian  (2011),  menggunakan  bahan  baku tapioka  dan  dodekanol  serta para  toluene sulfonic  acid (PTSA)  sebagai  katalis,  kemudian menggunakan  karbon  aktif  5  %  dan  NaBH 4 0,2 % sebagai adsorben dengan suhu adsorpsi 50 o C selama 45 menit dan dipucatkan menggunakan  H 2 O 2 2  %  dan  MgO  500  ppm, memperoleh  persen  transmisi  sebesar  63,68  [3], sementara pada penelitian ini yang menggunakan bakan  baku  D-glukosa  dan  dekanol  serta  HCl sebagai  katalis,  kemudian  menggunakan  karbon aktif 3 % sebagai adsorben dengan suhu adsorpsi
0 10 20 30 40 50 30 40 50 % T ran sm is i Suhu Adsorpsi ( ⁰C) 1% 3% 5% 7% 9% 0 10 20 30 40 50 1 3 5 7 9 % T ran sm is i Jumlah Penambahan Karbon Aktif (%) 30 40 50 o C o C o C o C o C o C
50 o C  selama  45  menit  memperoleh  persen transmisi sebesar 44,90.

## Analisis Identifikasi Gugus Fungsi
Spektroskopi  FT-IR  merupakan  alat  untuk mendeteksi  gugus  fungsi  suatu  senyawa  dengan spektrum infra merah dari senyawa organik yang memiliki  sifat  fisik  yang  khas.  Energi  radiasi inframerah  akan  diabsorpsi  oleh  senyawa organik  sehingga  molekulnya  akan  mengalami rotasi  atau  vibrasi.  Setiap  ikatan  kimia  yang berbeda  seperti  C-C,  C-H,  C=O,  O-H  dan sebagainya  mempunyai  frekuensi  vibrasi  yang berbeda  [3].  Adapun  hasil  spektrum  APG  yang diperoleh ditunjukkan oleh gambar 3.
Gambar  3.  Hasil  Spektrum  APG  dari  Hasil Optimum (a) Gugus Eter dan (b) Gugus OH
Terbentuknya gugus eter (C-O-C) menandakan bahwa sintesis antara glikosida dan alcohol lemak telah terbentuk dan struktur gugus hidrofobik telah terbentuk, sedangkan gugus OH menandakan gugus hidrofilik dari APG [7]. Dari gambar  dapat  dilihat  bahwa  gugus  eter  terdapat pada  serapan  jumlah  gelombang  1143  cm -1 dan gugus  OH  terdapat  pada  serapan  jumlah gelombang  3380  cm -1 .  Adapun  perbandingan hasil  peak  yang  didapat  pada  penelitian  ini dengan hasil penelitian terdahulu disajikan dalam tabel  1.  Dari  tabel  1 dapat  dilihat  bahwa  hasil karakteristik  peak  yang  didapat  sesuai  dengan penelitian  terdahulu.  Maka  dapat  disimpulkan bahwa sintesis APG telah berhasil dilakukan.
Tabel  1.  Perbandingan  Hasil  Karakteristik  Peak dari APG Gugus fungsi P 1 P 2 C-O-C 1122-1170 1143 OH 3200-3400 3380 P 1 = panjang gelombang hasil penelitian terdahulu (cm -1 ) [7] P 2 = panjang gelombang yang diperoleh (cm -1 )

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  dapat  dilihat  bahwa jumlah  penambahan  karbon  aktif  memberikan efek yang signifikan  terhadap kecerahan surfaktan  APG.  Adapun  hasil  optimum  dengan menggunakan  karbon  aktif  3  %  pada  suhu adsorpsi  50 o C  diperoleh  persen  transmisi sebesar 44,90.

## Daftar Pustaka
[1] Ani  Suryani,  Dadang,  Setyadjit,  Agus Sudirman  Tjokrowardojo,  Mochammad Noerdin  N.  Kurniadji,  Sintesis  Alkil Poliglikosida  (APG)  Berbasis  Alkohol Lemak  dan  Pati  Sagu  untuk  Formulasi Herbisida,  Jurnal  Pascapanen,  5(1)  2008  : hal. 10-20. [2] Februadi Bastian, Ani Suryani, Titi Candra Sunarti,  Peningkatan  Kecerahan  pada Proses  Sintesis  Surfaktan  Nonionik  Alkil
Poliglikosida (APG) Berbasis Tapioka dan Dodekanol, Reaktor, 14(2) 2012 : hal. 143- 150.
[3] Februadi  Bastian,  Pemurnian  Surfaktan Nonionik Alkil Poliglikosida (APG) Berbasis  Tapioka  dan  Dodekanol,  Tesis, Sekolah  Pascasarjana  Fakultas  Teknologi Industri Pertanian, IPB, Bogor, 2011.
[4] Herald Lueders, Method of Manufacturing Alkyloligoglycosides.  US.  Patent,  No. 4,990,605, 1991.
[5] Jolanda  Monique  Pestman,  Carbohydrate- Derived  Surfactants  Containing  an  N-
Acylated Amine Functionality: Fundamental Aspects and Practical Applications, Disertasi, Groningen Biomolecular  Sciences  and  Biotechnology University of Groningen, Groningen, 1998.
[6] M. Al-Ghouti, M. A. M. Khraisheh, M. N. M.  Ahmad,  S.  Allen,  Thermodynamic Behaviour an the Effect of Temperature on the  Removal  of  Dyes  from  Aqueous Solution  using  Modified  Diatomite:  A
(a) (b)
Kinetic  Study,  Journal  of  Colloid  and Interphase Science, 287, 2005 : hal. 6-13.
[7] M.  M.  A.  El-Sukkary,  Nagla  A.  Syed,
Ismail  Aiad,  W.  I.  M.  El-Azab,  Synthesis and  Characterization  of  some  Alkyl Polyglycosides Surfactants,
Journal
Surfactant  Detergent,  11,  2008  :  hal  129-
137.
[8] Mochammad  Noerdin  N.  K,  Perancangan Proses Produksi Surfaktan Non Ionik Alkil Poliglikosida  (APG)  Berbasis  Pati  Sagu dan  Dodekanol  serta  Karakterisasinya pada  Formulasi  Herbisida,  Tesis,  Sekolah Pascasarjana  Fakultas  Teknologi  Industri Pertanian, IPB, Bogor, 2008.
[9] Olushola  S.  Ayanda,  Olalekan  S.  Fatoki, Folahan A. Adekola, Erica Suana, Bhekumusa J. Ximba, Comparative
Performance  Evaluation  of  Activated Carbon  And  Fly  Ash/Activated  Carbon
Composite  for  Triphenyltin  Chloride
Removal  by  Adsorption,  International Journal  of  Nano  Corrosion  Science  and Engineering, 1(1) 2014 : hal. 1-12.
[10] Patrick  M.  Mc  Curry  Jr,  Carl  E  Pickens, Process for Preparation of Alkylglycosides, US. Patent, No. 4,950,743, 1990.
[11] Rizky  Oktavian,  Kajian  Kinerja  Surfaktan Alkil  Poliglikosida  (APG)  untuk  Aplikasi Enchaced Water Flooding, Skripsi,
Program  Sarjana  Fakultas  Teknologi
Pertanian IPB, Bogor, 2011.
[12] Siti  Aisyah,  Produksi  Surfaktan  Alkil Poliglikosida (APG) dan Aplikasinya pada Sabun  Cuci  Tangan  Cair,  Tesis,  Sekolah Pascasarjana  Fakultas  Teknologi  Industri
Pertanian, IPB, Bogor, 2011.