BAB II TINJAUAN PUSTAKA.

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Minyak Kelapa Dara (Virgin Coconut il) Minyak kelapa dara adalah minyak kelapa yang hanya bisa diperoleh dengan menggunakan daging kelapa segar atau disebut non-kopra. Karena proses rafinasinya (refining) tidak menggunakan bahan-bahan kimia dan pemanasan dengan suhu tinggi maka minyak ini natural, sehingga sangat stabil dengan shelf-life (masa awet) beberapa tahun ( 2009). Minyak kelapa berdasarkan kandungan asam lemaknya digolongkan ke dalam minyak asam laurat, karena kandungan asam lauratnya paling besar jika dibandingkan dengan asam lemak lainnya. Berdasarkan tingkat ketidakjenuhannya yang dinyatakan dengan bilangan iod (iodine value), maka minyak kelapa termasuk ke dalam golongan non drying oil, karena bilangan iod minyak tersebut berkisar antara 7,5-10,5 (ketaren, 1986). Minyak kelapa yang belum dimurnikan mengandung sejumlah kecil komponen bukan minyak, misalnya fosfatida, gum, sterol (0,06-0,08%), tekoferol (0,003%), dan asam lemak bebas (kurang dari 5%), sterol yang terdapat dalam minyak nabati disebut fitosterol dan mempunai dua isomer, yaitu betasitosterol ( C 29 H 50 ) dan stigmasterol (C 29 H 48 ). Sterol bersifat tidak berwarna, tidak berbau, stabil, dan berfungsi sebagai stabilizer dalam minyak. Tokoferol mempunyai tiga isomer, yaitu α-tokoferol (titik cair C), β-tokoferol (titik cair C). Persenyawaan tokoferol bersifat tidak dapat disabunkan, dan berfungsi sebagai anti oksidan (Ketaren, 1986). Warna coklat pada minyak yang mengandung protein dan karbohidrat bukan disebabkan oleh zat warna alamiah, tetapi oleh reaksi browning. Warna ini merupakan hasil reaksi dari senyawa karbonil dan terjadi terutama pada suhu tinggi. Zat warna alamiah yang terdapat pada minyak kelapa adalah karoten yang merupakan hidrokarbon tidak jenuh dan tidak stabil pada suhu tinggi. Perbedaan mendasar antara minyak kelapa yang dimurnikan dangan minyak kelapa dara terletak pada bau dan rasa. Minyak kelapa dara tetap memiliki bau dan rasa segar buah kelapa, sedangkan minyak kelapa yang di murnikan mempunyai rasa yang lemah disebabkan proses rafinasinya.

2 Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Asam lemak Rumus kimia Jumlah (%) Asam lemak jenuh: Asam kaproat Asam kaprilat Asam kaprat Asam laurat Asam miristat Asam palmitat Asam stearat Asam arachidat Asam lemak tidak jenuh: Asam palmitoleat Asam oleat Asam linoleat C 5 H 11 CH C 7 H 17 CH C 9 H 19 CH C 11 H 23 CH C 13 H 27 CH C 15 H 31 CH C 17 H 35 CH C 19 H 39 CH C 15 H 29 CH C 17 H 33 CH C 17 H 31 CH 0,0-0,8 5,5-9,5 4,5-9,5 44,0-52,0 13,0-19,0 7,5-10,5 1,0-3,0 0,0-0,4 0,0-1,3 5,0-8,0 1,5-2,5 (Sumber: ) 2.2 Asam Laurat Asam laurat atau asam dodekanoat adalah asam lemak jenuh berantai sedang (medium-chain fatty acids, MCFA) yang tersusun dari 12 atom C. Sumber utama asam lemak ini adalah minyak kelapa, yang dapat mengandung 50% asam laurat. Asam ini larut dalam pelarut polar, misalnya air, juga larut dalam lemak karena gugus hidrokarbon (metil) disatu ujung dan gugus karboksil di ujung lain. Rumus kimia dari asam laurat adalah CH 3 (CH 2 ) 10 CH. Adapun manfaat dari asam laurat adalah: 1. Dalam indutri pencuci, yaitu sebagai bahan pengikat atau surfaktan pembuat sampo, sabun mandi dan detergen. 2. Pada indutri kosmetik, yaitu sebagai pengental, pelembab, dan pelembut. 3. Pada industri makanan bayi, yaitu meningkatkan kecerdasan, menambah daya tahan dan stamina tubuh, mencengah dan mengatasi masalah gizi, seperti kurang vitamin, mengoptimalkan kecerdasan anak. 4. Sebagai antimicrobial pada indutri farmasi (melindungi tubuh dari virus, herves, HIV, protozoa amblia, dan bakteri clamidya). 5. Dalam industri parfum, sebagai pengikat atau surfaktan.

3 2.3 Sifat Sifat Asam Laurat Sifat-sifat fisika dan kimia asam laurat adalah Sifat fisika: 1. Berwarna putih 2. Berbentuk padatan pada suhu ruangan dengan bau yang khas 3. Rumus molekul C 12 H Titik beku : C 5. Titik didih : C pada tekanan 100mmHg 6. Densitas : 0,883 pada suhu 50 0 C 7. Tekanan uap : 1mmHg pada suhu C 8. Tekanan kritis : 6,91 9. Titik flash : > C (>235 0 F) 10. berat molekul : 200,23 kg/mol 11. Bilangan asam : Bilangan iodin : 0,2 maks 13. Stabil, dapat terbakar ( Sifat kimia: 1. Tidak larut dalam air 2. Larut dalam pelarut organik seperti alkohol 2.4 Proses Proses Pembuatan Asam Laurat Proses-proses pembuatan asam laurat dapat dilakukan dengan: 1. Metode kromatografi gas Metode kromatografi gas ini biasa di pakai pada pemisahan kandungankandungan asam lemak rantai pendek seperti asam laurat dan asam lemak kaprilat dalam suatu produk, karena asam laurat dan kaprilat merupakan asam lemak paling tinggi kandungannya dalam suatu produk. 2. Metode asiklorida Pada metode ini asam-asam lemak berantai pendek dibuat menggunakan pelarut piridina pada suhu bervariasi antara 50 hingga 80 0 Cselama 24 jam pada sebuah produk yang kemudian pada akhirnya produk yang akan dihasilkan yaitu asam

4 laurat yang akan berbentuk kristal, dalam metode ini juga menggunakan prinsip esterifikasi. 3. Metode fermentasi Komposisi asam lemak penyusun didalam coconut natural oil merupakan kandungan asam lemak yang tinggi yaitu asam laurat. Untuk metode fermentasi ini yaitu cara menghasilkan asam laurat dari minyak kelapa dara melalui proses feritasi dengan berbagai milkroba, metode ini juga dapat disebut sebagai metode mikrobiology karena melibatkan sejumlah mikroba didalam nya, metode ini menentukan bahwa kandungan asam laurat yang merupakan kandungan asam lemak tertinggi pada minyak kelapa murni diperoleh dari perlakuan suhu kamar dengan penambahan kultur starter streptococus thermophylus dan dari perlakuan fermentasi alami suhu 40 0 C. 4. Metode hidrolisis Yaitu metode cara menghasilkan asam laurat dengan cara pemisahan trigliserida menjadi asam lemak. 5 Metode isolasi metil laurat Dalam metode ini dimana CN awalnya ditransesterifikasi dengan metanol untuk menghasilkan metil ester dengan menggunakan NaH sebagai katalis. 6. Metode pemanasan Metode ini merupakan proses metil laurat yang akan dipisahkan dari metil ester berdasarkan perbedaan titik leleh. 7. Metode destilasi Fraksionasi Metode ini merupakan proses untuk mendapatkan produk akhir yaitu asam laurat dengan cara memisahkan metil laurat dari metil ester berdasarkan perbedaan titik didih. 8. Metode fraksinasi Metode fraksinasi merupakan suatu proses yang menghasilkan asam laurat dengan cara pemisahan asam lemak menjadi komponen-komponen asam lemak ringan yang kemudian akan dipisahkan lagi untuk mendapatkan hasil akhir yaitu asam laurat. Proses fraksinasi ini terbagi dalam 4 cara. yaitu:

5 a. Proses Fraksinasi Kering (Winterization) Fraksinasi kering adalah suatu proses fraksinasi yang didasarkan pada berat molekul dan komposisi dari suatu material. Proses ini lebih murah dibandingkan dengan proses yang lain, namun hasil kemurnian fraksinasinya rendah. (Sumber: b. Proses Fraksinasi Basah (Wet Fractination) Fraksinasi basah adalah suatu proses fraksinasi dengan menggunakan zat pembasah (Wetting Agent) atau disebut juga proses Hydrophilization atau detergent proses. Hasil fraksi dari proses ini sama dengan proses fraksinasi kering. (Sumber: c. Proses Fraksinasi dengan menggunakan Solvent (pelarut) / Solvent Fractination Ini adalah suatu proses fraksinasi dengan menggunakan pelarut. Dimana pelarut yang digunakan adalah aseton. Proses fraksinasi ini lebih mahal dibandingkan dengan proses fraksinasi lainnya karena menggunakan bahan pelarut. (Sumber: d. Proses Fraksinasi dengan Pengembunan (Fractional Condentation) Proses fraksinasi ini merupakan suatu proses fraksinasi yang didasarkan pada titik didih dari sustu zat / bahan sehingga dihasilkan suatu produk dengan kemurnian yang tinggi. Fraksinasi pengembunan ini membutuhkan biaya yang cukup tinggi namun proses produksi lebih cepat dan kemurniannya lebih tinggi. (Sumber: Berdasarkan kelemahan dan keunggulan dari proses pemisahan trigliserida yang telah disebutkan di atas, maka proses yang dipilih adalah pemisahan trigliserida dengan menggunakan metoda hidrolisa karena asam lemak yang dihasilkan mempunyai kualitas yang baik dan waktu operasi yang cukup singkat. Sedangkan untuk proses fraksinasi, maka pemisahan asam laurat dalam rancangan ini menggunakan fraksinasi dengan proses pengembunan karena produk asam laurat yang diinginkan adalah lebih besar 99,0 %, sehingga asam laurat yang dihasilkan lebih murni. Pada perancangan ini untuk mendapatkan asam laurat dari CN, terlebih dahulu trigliserida yang merupakan kandungan terbesar dari CN dipisahkan menjadi asam lemak dan gliserol. Pemisahan ini dapat dilakukan dengan dua cara, yakni:

6 1. Pemisahan trigliserida dengan menggunakan kaustik soda (NaH) 2. Pemisahan trigleserida dengan menggunakan metoda hidrolisa Pemisahan dengan menggunakan kaustik soda (NaH) memakan waktu yang cukup lama dan asam lemak yang dihasilkan tidak mempunyai kualitas yang baik. Sedangkan pemisahan dengan menggunakan metode hidrolisa, asam lemak yang dihasilkan mempunyai kualitas yang baik dan proses yang berlangsung cukup singkat. Setelah proses hidrolisis dilakukan, tahap selanjutnya adalah proses fraksinasi. 2.5 Dasar Rancangan Kapasitas Produksi dan Letak Pabrik Dasar rancangan perlu dibuat sebelum memulai merancang sebuah pabrik pembuatan asam laurat. Dari data BPS dilihat adanya peningkatan kebutuhan akan asam laurat setiap tahun maka perlu didirikan pabrik pembuatan asam laurat. Dari data menunjukkan produksi minyak kelapa tahun 2008 adalah ton dengan kandungan asam laurat ± 50%. Maka kapasitas produksi asam laurat yang akan ditentukan dalam rancangan ini harus dibawah 50% dari total produksi. Untuk lokasi pabrik, secara geogrifis sangat menentukan kemajuan serta kelangsungan dari industri tersebut, baik pada masa produksi maupun pada masa yang akan datang, karena hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus didasarkan pada perhitungan biaya dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi yaitu pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik Spesifikasi Produk dan Bahan Baku A. Minyak kelapa (CN) Sifat fisika: - Densitas relatif : 0,915-1,920 - Indeks bias pada 40 0 C : 1,4480-1, Kadar air (%) : 0,1-0,5 - Spesifik gravity pada 30/30 0 C : 0,5 - Titik beku : 24 0 C - Bilangan asam maks. : 13

7 - Bilangan penyabunan : 4,1 11,0 - Bilangan iod : 0,2 0,5 - Zat yang tak tersabunkan (%) : ,920 (AAPC, 2006) Sifat kimia: - Dapat dihidrolisa: CH 2 --C-R CH 2 H CH--C-R + 3H 2 CH-H + 3RCH CH 2 --C-R CH 2 H Trigliserida Air Gliserol Asam Lemak - Komposisi asam lemak: C 6:0 : 0,4 0,6 C 8:0 : 5,0 10,0 C 10:0 : 4,5 8,0 C 12:0 : 43,0 53,0 C 14:0 : 16,0 21,0 C 16:0 : 7,5 10,0 C 18:0 : 2,0 4,0 C 18:1 : 5,0-10,0 C 18:2 : 1,0-2,5 C 18:3 C 24:1 : < 0,5

8 Sifat-sifat Minyak dan Lemak A. Sifat Fisika (Ketaren, 1986) 1. Warna Zat warna dalam minyak terdiri dari 2 golongan, yaitu: zat warna alamiah dan warna dari hasil degradasi zat warna alamiah. 2. Kelarutan Minyak dan lemak tidak larut dalam air, kecuali minyak jarak (castor oil). 3. Titik cair dan polymerphism Asam lemak tidak memperlihatkan kenaikan titik cair yang linier dengan bertambahnya panjang rantai atom karbon. Asam lemak dengan ikatan trans mempunyai titik cair yang lebih tinggi daripada isomer asam lemak yang berikatan cis. Polymerphism pada minyak dan lemak adalah suatu keadaan dimana terdapat lebih dari satu bentuk kristal. Polymerphism sering dijumpai pada beberapa komponen yang mempunyai rantai karbon panjang dan pemisahan kristal-kristal tersebut sangat sukar. Namun demikian untuk beberapa komponen, bentuk dari kristal-kristal sudah dapat diketahui. Polymerphism penting untuk mempelajari titik cair minyak atau lemak dan asam-asam lemak beserta ester-ester. Polymerphism mempunyai peranan penting dalam berbagai proses untuk mendapatkan minyak atau lemak. 1. Titik didih Titik didih dari asam-asam lemak akan semakin bertambah besar dengan bertambahnya rantai karbon dari beberapa asam lemak tersebut. 2. Bobot jenis Bobot jenis dari minyak dan lemak biasanya ditentukan pada temperatur 25 0 C, akan tetapi dalam hal ini dianggap penting juga untuk diukur pada temperatur 40 0 C atau 60 0 C untuk lemak yang titik cairnya tinggi. Pada penentuan bobot jenis, temperatur dikontrol dengan hati-hati dalam kisaran temperatur yang pendek. 3. Indeks bias Indeks bias adalah derajat penyimpangan dari cahaya yang dilewatkan pada suatu medium yang cerah. Indeks bias pada minyak dan lemak dipakai untuk pengenalan unsur kimia dan pengujian kemurnian minyak/lemak.

9 Abbe refractometer mempergunakan alat temperatur yang dipertahankan pada 25 0 C. Untuk pengukuran indeks bias lemak yang bertitik cair tinggi, dilakukan pada temperatur 40 0 C atau 60 0 C, selama pengukuran temperatur harus dikontrol dan dicatat. Indeks bias ini akan meningkat pada minyak atau lemak dengan rantai karbon yang panjang dan juga dengan terdapatnya sejumlah ikatan rangkap. Nilai indeks bias dari asam lemak juga akan bertambah dengan meningkatnya bobot molekul, selain dengan naiknya ketidakjenuhan dari asamasam lemak tersebut. 4. Titik lunak Titk lunak dari minyak lemak ditetapkan dengan maksud untuk mengidentifikasi minyak atau lemak tersebut, dimana titik tersebut adalah temperatur pada saat permukaan dari minyak atau lemak dalam tabung kapiler mulai naik setelah didinginkan. 5. Titik lebur (melting point) Titik lebur pada minyak dan lemak akan semakin tinggi dengan semakin panjangnya rantai atom C. 6. Titik kekeruhan Temperatur pada waktu mulai terjadi kekeruhan, dikenal sebagai titik kekeruhan (Turbidity Point) 7. Titik asap, titik nyala dan titik api Pada minyak atau lemak dapat dilakukan penetapan titik asap, titik nyala dan titk api. Titik asap adalah temperatur pada saat lemak atau minyak menghasilkan asap tipis yang kebiru-biruan pada pemanasan. Titik nyala adalah temperatur pada saat campuran uap dan minyak dengan udara mulai terbakar. Sedangkan titik api adalah temperatur pada saat dihasilkan pembakaran yang terus menerus sampai habisnya contoh uji. 8. Shot melting point Shot melting point adalah temperatur pada saat terjadi tetesan pertama dari minyak atau lemak. Pada umumnya lemak atau minyak mengandung komponenkomponen yang berpengaruh terhadap titik cairnya. B. Sifat Kimia (Ketaren. 1986)

10 1. Hidrolisis Dalam proses hidrolisis, minyak/lemak akan diubah menjadi asam-asam lemak bebas. Proses hidrolisis dapat mengakibatkan kerusakan pada minyak/lemak karena terdapatnya sejumlah air pada minyak/lemak tersebut. Proses ini dapat menyebabkan terjadinya Hydrolitic Rancidity yang menghasilkan aroma dan rasa tengik pada minyak/lemak. Reaksi: CH 2 C R CH 2 H CH C R + 3H H CH + 3RCH CH 2 C R CH 2 H Trigliserida Air Gliserol Asam lemak bebas 2. ksidasi Reaksi ini menyebabkan ketengikan pada minyak/lemak. terdapatnya sejumlah 2 serta logam-logam seperti tembaga (Cu), seng (Zn) serta logam lainnya yang bersifat sebagai katalisator oksidasi dari minyak/lemak. Proses oksidasi ini akan bersifat sebagai katalisator pembentukan aldehid dan keton serta asam-asam lemak bebas yang akan menimbulkan bau yang tidak disenangi. Proses ini juga menyebabkan terbentuknya peroksida. Untuk mengetahui tingkat ketengikan minyak/lemak dapat ditentukan dengan menentukan jumlah peroksida yang terbentuk pada minyak/lemak tersebut. Reaksi:

11 H H R (CH 2 ) n C = C H + 2 H H asam lemak R (CH 2 ) n C C H peroksida R (CH 2 ) n C = + CH 2 H Aldehid Keton 3. Hidrogenasi Proses hidrogenasi sebagai suatu proses industri bertujuan untuk menjenuhkan ikatan rangkap dari rantai karbon asam lemak pada minyak atau lemak. Reaksi hidrogenasi ini dilakukan dengan menggunakan hidrogen murni dan ditambahkan serbuk nikel sebagai katalisator. Setelah proses hidrogenasi selesai, minyak didinginkan dan katalis dipisahkan dengan cara penyaringan. 4. Esterifikasi Reaksi esterifikasi bertujuan untuk merubah asam-asam lemak dari trigliserida dalam bentuk ester. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan melalui reaksi kimia yang disebut interestifikasi atau pertukaran ester yang didasarkan atas prinsip transesterifikasi friedel-craft. Dengan menggunakan prinsip ini, hidrokarbon rantai pendek dalam asam lemak seperti asam butirat dan asam kaproat yang menyebabkan bau tidak enak, dapat ditukar dengan rantai panjang yang bersifat tidak menguap. C. Asam laurat Sifat fisika : - Berat molekul : 200,23 kg/mol - Spesifik grafitiy : 0,883 - Titik beku : C - Titik didih : C pada mmhg - Flash point : > C

12 - Densitas : 0,883 - Bilangan asam : Bilangan iodin : 0,2 maks. Sifat kimia : - Tidak larut dalam air - Larut dalam pelarut organik seperti alkohol ( 2009) 2.6 Deskripsi Proses Pada Prinsipnya pembuatan Asam Laurat dibagi menjadi dua tahap yaitu : 1. Proses Hidrolisa minyak Kelapa, dan 2. Proses Fraksinasi Asam Lemak Minyak Kelapa yang merupakan bahan baku pembuatan asam Laurat ini dipanaskan dengan exchanger (HE-01) sampai temperatur C dan kemudian dipompakan ke kolom hidrolisa. Begitu juga pada air, sebelum direaksikan dengan minyak kelapa terlebih dahulu dipanaskan dengan exchanger (HE-02) sampai temperatur mencapai 90 0 C. Air dan minyak Kelapa yang sudah dipanaskan kemudian dihidrolisa dalam reaktor hidrolisa yang biasa disebut splitting, secara continue dan berlawanan arah pada temperatur dan tekanan yang tinggi sehingga menghasilkan asam lemak dan gliserin yang berupa sweet water. Sistem berlawanan arah pada temperatur C dan tekanan 54 bar (Bailey, 1964), akan mempercepat reaksi hidrolisa. Untuk mencapai kondisi operasi yang diinginkan, maka Steam bertekanan 60 bar diinjeksikan kedalam kolom hidrolisa. Minyak dipompa dari bagian bawah menara, sedangkan air dialirkan melalui puncak menara,. Perbandingan antara minyak kelapa dengan air yang direaksikan adalah % berat minyak (Bailey, 1964). Minyak disemburkan menembus campuran gliserin yang terakumulasi dibagian bawah menara, selanjutnya menembus campuran air dan minyak hingga mencapai hidrolisa yang sempurna.. Asam lemak yang keluar dari kolom hidrolisa berbentuk cairan yang kemudian diekspansikan ke flash tank asam lemak (FT-01) C, 1 atm. Gliserol yang keluar dibawah kolom menara

13 diekspansikan ke flash tank Gliserol (FT-02) 99 0 C, 1 atm dan kemudian dimasukkan ke tangki produk gliserol (Bailey, 1982). Untuk menghasilkan asam laurat dengan kemurnian yang tinggi > 99,55 % maka dilakukan fraksinasi asam lemak yang merupakan hasil hidrolisa minyak kelapa dengan air. Kolom fraksinasi I untuk pemisahan asam lemak antara fraksi berat dan fraksi ringan berdasarkan titik didih. Asam lemak yang berasal dari flash tank akan dipompakan ke kolom fraksinasi I kemudian di panaskan pada suhu C dan tekanan 1 atm pada bagian bawah kolom dan C dan tekanan 1 atm pada bagian atas kolom. Pada kolom fraksinasi I ini akan dipisahkan asam lemak fraksi ringan antara lain C 9 H 19, C 11 H 23, C 13 H 27, sebagai produk atas dan fraksi berat C 9 H 19, C 11 H 23, C 13 H 27 C 15 H 31, C 17 H 31, C 17 H 33, C 17 H 35, C 19 H 39 sebagai produk bawah. Produk atas sebagai fraksi ringan pada fase uap akan dikondensasikan pada unit kondensor I (CD-01) dan kemudian dipompakan ke Cooler I (C-01) sebelum disimpan ke tangki asam lemak III. Sedangkan produk bawah sebagai fraksi berat akan dipompakan ke kolom fraksinasi II untuk pemisahan lanjutan agar mendapatkan asam laurat. Kolom fraksinasi II ini bertujuan untuk memisahkan asam laurat dari produk bawah kolom fraksinasi I. Pemisahan ini dilakukan dengan temperatur C dan tekanan 1 atm pada bagian bawah dan C tekanan 1 atm pada bagian atas. Pada kolom fraksinasi II ini akan dipisahkan asam lemak fraksi ringan yaitu C 9 H 19, C 11 H 23, C 13 H 27, sebagai produk atas dan fraksi berat C 9 H 19, C 11 H 23, C 13 H 27 C 15 H 31, C 17 H 31, C 17 H 33, C 17 H 35, C 19 H 39 sebagai produk bawah. Produk atas sebagai fraksi ringan pada fase uap dikondensasikan pada unit kondensor I (CD-01) dan kemudian dipompakan ke Cooler II (C-01) sebelum disimpan ke tangki asam laurat. Sedangkan produk bawah sebagai fraksi berat akan dipompakan ke Cooler III (C-03) yang kemudian di simpan ke dalam tangki asam lemak I.