Saponifikasi – Proses Pembuatan Sabun dengan Ultrasonik

Saponifikasi adalah proses kimia pembuatan sabun. Ini adalah reaksi di mana bahan baku lemak atau minyak (trigliserida) bereaksi dengan reaktan alkali untuk membentuk sabun. Ultrasonication meningkatkan katalisis transfer fase yang menghasilkan peningkatan kecepatan reaksi, konversi yang lebih lengkap dan menghindari penggunaan reagen basa yang berlebihan seperti kalium hidroksida (KOH) atau natrium hidroksida (NaOH). Hidrolisis alkali yang dimulai secara ultrasonik dapat dengan mudah diimplementasikan dalam pembuatan sabun komersial. Reaktor ultrasonik untuk saponifikasi menghasilkan output yang lebih tinggi dalam waktu yang lebih singkat tanpa menggunakan katalis apa pun atau mengurangi jumlah katalis yang digunakan.

Saponifikasi yang Dipromosikan Secara Ultrasonik

Studi Kasus Saponifikasi Ultrasonik

Berbagai penelitian telah menunjukkan bahwa sonikasi mempromosikan saponifikasi trigliserida menjadi sabun. Saponifikasi ultrasonik mempercepat dan meningkatkan konversi sambil menghemat atau menghindari penggunaan katalis. Hal ini membuat saponifikasi ultrasonik menjadi metode produksi yang sangat efisien.

Inisiasi Ultrasonik Hidrolisis Alkali Trigliserida (Saponifikasi) Tanpa Katalis Fase

Mercantili et al. (2013) mempelajari efek ultrasonikasi pada hidrolisis alkali trigliserida, yang dikenal sebagai saponifikasi. Mereka menggunakan sonikasi untuk memulai hidrolisis alkali minyak bunga matahari. Kalium hidroksida (KOH) digunakan sebagai basa alkali. Ditunjukkan bahwa ultrasound efektif sebagai sumber daya untuk memulai dan mendorong reaksi, bahwa hasil reaksi yang tinggi dapat dicapai hanya dalam 15 menit dari total aplikasi daya saat bekerja pada suhu sekitar, dan bahwa tidak ada produk sampingan yang terdeteksi yang dihasilkan selama reaksi. Perbandingan bak ultrasonik dan ultrasonocator tipe probe menunjukkan probe ultrasonik menjadi teknik yang unggul. Studi ini menunjukkan bahwa saponifikasi ultrasonik menghasilkan konversi yang baik tanpa perlu katalisis transfer alkali atau fase yang berlebihan.

Hidrolisis alkali triasilgliserol

Reaksi Transfer Fase yang Dipromosikan Secara Ultrasonik untuk Saponifikasi

Bhatkhande et al. (1998) menunjukkan bahwa sonikasi minyak nabati seperti minyak kedelai dapat secara efisien saponifikasi menggunakan KOH berair dan PTC yang berbeda pada suhu kamar. Tingkat saponifikasi dipelajari dengan menggunakan nilai saponifikasi sebagai referensi. Optimasi berbagai parameter seperti waktu, pemilihan katalis transfer fase, jumlah katalis yang digunakan, jumlah KOH dan jumlah air dilakukan dengan menggunakan sonikasi dan pengadukan. Untuk mempelajari efek USG, saponifikasi juga dilakukan pada suhu 35ºC dalam kondisi yang berbeda, yaitu pengadukan, sonikasi, pengadukan dan sonikasi, dan pemanasan pada suhu 100ºC. Ditemukan bahwa saponifikasi fase cair-cair heterogen dari minyak nabati yang berbeda menggunakan KOH / CTAB berair dipercepat secara signifikan pada 35ºC di bawah sonikasi dan pengadukan.

Ultrasonicators Kinerja Tinggi

Hielscher Ultrasonics memasok peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk produksi laboratorium, percontohan, dan industri. Ultrasonicators yang kuat dan andal digunakan untuk berbagai reaksi sonokimia seperti saponifikasi. Ultrasonicator tipe probe Hielscher dapat digunakan dalam mode batch dan inline. Semua parameter proses penting – amplitudo, tekanan, suhu – dapat dikontrol secara tepat dan memastikan hasil yang dapat direproduksi.
Kontrol digital secara otomatis merekam parameter proses dan menyimpannya pada kartu SD terintegrasi. Pra-pengaturan dan kontrol browser jarak jauh membuat proses sonikasi sangat sederhana dan ramah pengguna.
Untuk banyak reaksi sonokimia, suhu tertentu harus dipertahankan, sehingga kontrol suhu penting. Ultrasonicators digital Hielscher hadir dengan thermo-couple dan kontrol suhu. Sel aliran berjaket memungkinkan pembuangan panas.
Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher's memungkinkan untuk operasi 24/7 untuk tugas yang berat dan untuk lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

• Bhatkhande, BS; Samant, Shriniwas D. (1998): PTC yang dibantu ultrasound mengkatalisis saponifikasi minyak nabati menggunakan alkali berair. Ultrasonik Sonochemistry Vol. 5, Edisi 1, 1998. 7-12.
• Mercantili, Laura; Séamus, Frank Davis; Higson, PJ (2014): Inisiasi Ultrasonik Hidrolisis Alkali Trigliserida (Saponifikasi) Tanpa Katalisis Fase. Jurnal Surfaktan dan Deterjen Vol. 17, Isssue 1, Jan 2014. 133-141.

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Sonochemistry

Ultrasonografi daya diterapkan pada proses kimia seperti sintesis dan katalisis (juga disebut sono-sintesis dan sono-katalisis, masing-masing) untuk memulai dan mengintensifkan reaksi. Berbagai aplikasi iradiasi ultrasonik dalam sintesis organik telah diselidiki dan dikembangkan secara mendalam untuk produksi industri. Perlakuan sonokimia dapat meningkatkan laju reaksi, hasil, dan selektivitas produk yang diinginkan dalam kondisi yang jauh lebih ringan. Ini membuat perawatan ultrasonik menjadi teknik pemrosesan yang efektif dan ramah lingkungan. Katalisis transfer fase berbantuan ultrasonik (PTC) terbukti menjadi metode yang jauh lebih efisien dan efektif untuk reaksi organik dibandingkan dengan reaksi yang sama pada kondisi diam. Misalnya, reaksi Cannizarro yang dikatalisis oleh katalisis transfer fase yang dibantu ultrasonik dipercepat secara signifikan menghasilkan konversi yang cepat. Contoh menonjol lainnya adalah transesterifikasi trigliserida (yaitu minyak nabati, lemak hewani) dan metanol dengan adanya KOH sebagai katalis dan ultrasonografi daya. Transesterifikasi ultrasonik menghasilkan biodiesel berkualitas tinggi yang diproduksi dalam konversi cepat dan proses yang sangat efisien dan ekonomis.

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya

Saponifikasi

Saponifikasi menggambarkan reaksi kimia yang menghasilkan sabun. Dalam proses saponifikasi, minyak nabati atau lemak hewani diubah menjadi garam asam lemak – "sabun" – dan gliserol, yang merupakan alkohol. Reaksi membutuhkan larutan basa alkali (misalnya, NaOH atau KOH) dalam air dan juga panas untuk memulai reaksi.
Langkah-langkah reaksi saponifikasi adalah sebagai berikut:

1. Serangan nukleofilik ester asam lemak oleh hidroksida
2. Keluar dari penghapusan grup
3. Deprotonasi

Reaksi saponifikasi digunakan secara komersial untuk menghasilkan sabun dan pelumas.
Sementara sabun keras natrium hidroksida dan sabun lunak kalium hidroksida digunakan untuk pembersihan sehari-hari, ada juga sabun khusus yang diproduksi menggunakan hidroksida logam lainnya. Misalnya, sabun lithium dan sabun kalsium digunakan sebagai gemuk pelumas. Ada juga “sabun kompleks” terdiri dari campuran sabun logam.

hidrolisis

Hidrolisis melibatkan reaksi bahan kimia organik dengan air untuk membentuk dua atau lebih zat baru dan biasanya berarti pembelahan ikatan kimia dengan penambahan air. Ester dapat dibelah kembali menjadi asam karboksilat dan alkohol dengan reaksi dengan air dan basa. Sabun dihasilkan oleh hidrolisis ester lemak atau minyak.

Basis Alkali

Reaktan basa alkali (alkali) diperlukan untuk saponifikasi minyak dan lemak. Trigliserida direaksikan dengan basa – natrium atau kalium hidroksida – Untuk menghasilkan gliserol dan garam asam lemak, yang disebut "sabun". Kalium hidroksida adalah senyawa anorganik dengan rumus KOH, dan biasa disebut kalium kaustik. Natrium hidroksida (NaOH) adalah basa kuat prototipikal lainnya. Ketika natrium hidroksida digunakan, sabun keras diproduksi, sedangkan penggunaan kalium hidroksida menghasilkan sabun lunak.

Reaktan vs Reagen

Reaktan adalah zat yang digunakan atau dikonsumsi dalam reaksi kimia. Dibandingkan dengan reagen, reaktan dibutuhkan dalam jumlah yang lebih besar. Reagen adalah zat yang digunakan untuk memulai reaksi, untuk mendukung reaksi dan dikonsumsi dalam reaksi, berbeda dengan katalis yang tidak dikonsumsi dalam reaksi.

Saponifikasi – Pertanyaan yang Sering Diajukan

• Bagaimana proses saponifikasi? Saponifikasi adalah proses kimia di mana lemak atau minyak bereaksi dengan alkali (biasanya natrium hidroksida) untuk menghasilkan sabun dan gliserol. Reaksi ini melibatkan hidrolisis trigliserida menjadi garam asam lemak dan gliserol.
• Jenis reaksi apa yang dimaksud dengan saponifikasi? Saponifikasi adalah jenis reaksi hidrolisis di mana ikatan ester dalam lemak atau minyak dipecah oleh alkali.
• Mengapa disebut saponifikasi? Ini dinamai karena produk akhirnya, sabun, dan kemampuannya untuk membuat sabun melalui hidrolisis ikatan ester dalam trigliserida.
• Apa tujuan dari saponifikasi? Tujuan utamanya adalah untuk memproduksi sabun, surfaktan yang banyak digunakan untuk membersihkan dan mencuci.
• Apakah saponifikasi hidrolisis? Ya, saponifikasi adalah jenis hidrolisis khusus yang melibatkan penguraian lemak atau minyak oleh alkali menjadi gliserol dan garam asam lemak (sabun).
• Apa mekanisme saponifikasi? Ini melibatkan serangan nukleofilik ion hidroksida pada karbonil karbon ikatan ester dalam trigliserida, yang mengarah pada pembentukan alkohol (gliserol) dan sabun.
• Mengapa pencampuran penting untuk saponifikasi? Pencampuran yang efisien memastikan kontak menyeluruh antara reaktan, mendorong reaksi yang lebih lengkap dan seragam, penting untuk mencapai hasil yang optimal. Mixer ultrasonik Hielscher dapat meningkatkan proses ini melalui kavitasi dan gaya geser yang intens.
• Apa itu contoh saponifikasi? Mencampurkan natrium hidroksida dengan minyak kelapa di hadapan reaktor ultrasonik Hielscher untuk menghasilkan sabun dan gliserol mencontohkan saponifikasi.
• Apa produk utama saponifikasi? Produk utama adalah sabun (garam natrium atau kalium asam lemak) dan gliserol.
• Mengapa nilai saponifikasi penting? Nilai saponifikasi menunjukkan jumlah alkali yang dibutuhkan untuk menyaponifikasi sejumlah lemak atau minyak tertentu, membantu menentukan berat molekul asam lemak yang dikandungnya.
• Apakah saponifikasi dapat dibalik? Dalam kondisi khas, saponifikasi tidak dapat dibalik karena sifat stabil sabun yang terbentuk.
• Apa kebalikan dari saponifikasi? Esterifikasi, di mana air dan alkohol bereaksi dengan asam karboksilat untuk membentuk ester dan air, adalah proses sebaliknya.
• Apakah saponifikasi membutuhkan panas? Meskipun tidak diperlukan, panas dapat mempercepat proses saponifikasi dengan meningkatkan gerakan molekul dan kecepatan reaksi.
• Apakah saponifikasi eksotermik atau endotermik? Saponifikasi adalah reaksi eksotermik, melepaskan panas saat berlangsung.
• Apakah saponifikasi basa atau asam? Ini adalah reaksi basa, karena melibatkan aksi basa (alkali) pada ester (lemak/minyak).
• Bagaimana cara menghentikan saponifikasi? Menambahkan asam untuk menetralkan alkali menghentikan reaksi, secara efektif menghentikan proses saponifikasi.
• Apa yang terjadi setelah saponifikasi? Setelah reaksi lengkap, campuran biasanya terdiri dari sabun dan gliserol, yang dapat dimurnikan atau diproses lebih lanjut tergantung pada tujuan penggunaan.
• Apakah saponifikasi alami? Ya, saponifikasi alami dapat terjadi ketika lemak bersentuhan dengan logam alkali tanah dalam pengaturan geologis tertentu atau ketika orang-orang kuno mencampur lemak hewani dengan abu dalam metode pembuatan sabun tradisional.
• Mengapa minyak zaitun digunakan dalam saponifikasi? Minyak zaitun disukai dalam saponifikasi karena kandungan asam oleatnya yang kaya, yang menghasilkan sabun pelembab yang lembut dengan sifat pembersihan yang baik dan busa yang stabil.
• Bagaimana cara mengubah lemak menjadi sabun? Lemak diubah menjadi sabun melalui saponifikasi dengan memanaskannya dengan larutan alkali yang kuat, biasanya natrium hidroksida, yang memecah lemak menjadi garam asam lemak (sabun) dan gliserol.
• Minyak mana yang memiliki nilai saponifikasi tinggi? Minyak kelapa memiliki nilai saponifikasi yang tinggi, menunjukkan proporsi molekul asam lemak yang lebih kecil yang lebih tinggi, membuatnya sangat reaktif dengan alkali untuk menghasilkan sabun.
• Apa yang terjadi pada minyak selama saponifikasi? Selama saponifikasi, minyak dihidrolisis oleh alkali menjadi garam gliserol dan asam lemak, yang terakhir membentuk sabun.
• Apa lemak terbaik untuk sabun? Lemak (lemak sapi) dan minyak kelapa dianggap sebagai beberapa lemak terbaik untuk pembuatan sabun karena sifat berbusa dan pengerasannya dalam produk sabun akhir.
• Bagaimana cara menyaponifikasi minyak tanpa alkali? Minyak saponifikasi tanpa alkali tidak mungkin dilakukan untuk pembuatan sabun tradisional; Namun, pembersih seperti sabun dapat dibuat menggunakan surfaktan dan pengemulsi alih-alih saponifikasi berbasis alkali.