BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak Kelapa Sawit (RBDP) Refined, Bleached and Deodorized Palm il (RBDP) adalah minyak sawit yang telah mengalami proses penyulingan untuk menghilangkan asam lemak bebas serta penjernihan untuk menghilangkan warna dan penghilangan bau. Proses pengolahan kelapa sawit menjadi minyak goreng sawit dimulai dari proses pengolahan tandan buah segar menjadi crude palm oil (CP). Setelah kelapa sawit berubah menjadi CP, maka proses selanjutnya adalah mengolah CP menjadi minyak goreng sawit. Secara garis besar proses pengolahan CP menjadi minyak goreng sawit, terdiri dari dua tahap yaitu tahap pemurnian (refinery) dan pemisahan (fractionation). Tahap pemurnian terdiri dari penghilangan gum (degumming). Pemucatan (bleaching) dan penghilangan bau (deodorization). Tahap pemisahan terdiri dari proses pengkristalan (crystalization) dan pemisahan fraksi. Pada proses ini terjadi pemanasan CP untuk mempermudah pemompaan CP ke tangki berikutnya.. Hasil dari proses ini disebut DP (Degummed Palm il). DP yang dihasilkan dari proses degumming dipompa menuju dryer dengan kondisi vakum. Setelah dari dryer, DP dipompakan ke reaktor yang terlebih dahulu melewati static mixer kemudian turun ke slurry tank. Di dalam slurry tank, terjadi pemanasan lagi sampai temperatur Cdan penambahan H3P4 dan CaC3. Slurry il dari slurry tank akan mengalir turun bleacher. Dari bleacher minyak dialirkan dan dipompakan ke niagara filter untuk filtrasi. Hasil dari filtrasi ini adalah DBP (Degummed Bleached Palm il) yang selanjutnya dialirkan ke intermediate tank (tangki siwang) untuk tahap deodorizing. DBP yang berasal dari tangki siwang dialirkan menuju ke deaerator. Dari deaerator, DBP dipompakan ke Spiral Heat Exchanger (SHE). Dalam proses ini terjadi penambahan panas dengan temperatur C. Dari SHE minyak dialirkan ke flash vessel turun ke packed column. Setelah dari packed column, minyak dialirkan menuju deodorize. Dalam proses ini terjadi penghilangan zat-zat

2 yang dapat menimbulkan bau seperti keton dan aldehid dengan pemanasan pada temperatur C. DBP yang sudah hilang baunya dipompakan kembali ke SHE untuk mengalami pertukaran panas. Dalam hal ini minyak sudah dalam bentuk RBDP (Refined Bleached Palm il). RBDP kemudian mengalami pertukaran panas lagi dengan CP pada PHE. Dari PHE, RBDP dialirkan ke Plate Cooler Water (PCW) selanjutnya RBDP difiltrasi. Kemudian di analisa di laboratorium, jika sesuai dengan spesifikasi maka RBDP bisa dialirkan langsung ke tangki penampungan atau ke tangki kristalisasi sesuai dengan kualitasnya untuk diproses pada tahap fraksinasi. Minyak sawit terdiri dari gliserida campuran yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang. Dua jenis asam lemak yang paling dominan dalam minyak sawit yaitu asam palmitat, C16:0 (jenuh), dan asam oleat, C18:1 (tidak jenuh). Umumnya, komposisi asam lemak minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Sawit Nama Asam Lemak Rumus Asam Lemak Komposisi Laurat C12:0 0,2 % Myristat C14:0 1,1 % Palmitat C16:0 44,0 % Stearat C18:0 4,5 % leat C18:1 39,2 % Linoleat C18:2 10,1 % Lainnya - 0,9 % [Sumber: Iyung Pahan.2008] 2.2 Virgin Coconut il (VC) Virgin Coconut il terbuat dari daging kelapa segar. Menurut Codex Alimentarius, VC diperoleh dari daging buah kelapa yang sudah tua tetapi masih segar yang diproses tanpa pemanasan, tanpa penambahan bahan kimia apapun, diproses dengan cara sederhana sehingga diperoleh minyak kelapa murni yang

3 berkualitas tinggi. Keunggulan dari VC ini adalah jernih, tidak berwarna, tidak mudah tengik dan tahan hingga dua tahun (Andi, 2005). Komponen utama VC adalah asam lemak jenuh sekitar 90% dan asam lemak tak jenuh sekitar 10%. Asam lemak jenuh VC didominasi oleh asam laurat yang memiliki rantai C12. VC mengandung ± 53% asam laurat dan sekitar 7% asam kapriat. Keduanya merupakan asam lemak jenuh rantai sedang yang biasa disebut Medium Chain Fatty Acid (MCFA), sedangkan menurut Price(2004), VC mengandung 92% lemak jenuh, 6% lemak mono tidak jenuh dan2% lemak poli tidak jenuh. Yang terdapat dalam VC seperti yang disajikan dalam table 2.2 dibawah ini. Tabel 2.2 komposisi Asam Lemak virgin coconut oil (VC) Asam Lemak Rumus Kimia Jumlah (%) a. Asam lemak jenuh Asam Kaproat C5H11CH 0,4 Asam Kaprat C9H19CH 6 Asam Laurat C11H23CH 46 Asam Miristat C13H27CH 19,9 Asam Palmitat C15H31CH 9,8 Asam Stearat C17H35CH 3,4 Asam Kaprilat C7H17CH 6,8 b.asam Lemak Tak Jenuh Asam leat C17H33CH 6,4 Asam Linoleat C17H31CH 1,3 Dari tabel 2.2 dapat kita lihat bahwa VC memiliki kandungan Asam Laurat yang sangat tinggi, dimana Asam Laurat ini sangat perlu dalam proses pembuatan sabun transparan yang berfungsi untuk menghaluskan dan melembabkan kulit. 2.3 Sabun Sejarah Sabun.

4 Sabun pertama kali dibuat dari lemak yang dipanaskan dengan abu. Sekitar tahun 2800 SM para ahli arkeologi dari kota Babylonia kuno menemukan bejana dari tanah liat yang didalamnya terdapat sabun. Pada tahun yang sama yaitu sekitar tahun 2800 SM, orang Mesir kuno sudah mandi dengan menggunakan sabun. Hal ini diketahui dari dokumen Ebers Papyrus tentang orang Mesir, yaitu tahun 1500 SM yang mengatakan bahwa sabun yang mereka pakai pada saat itu berasal dari campuran minyak hewan dan minyak tumbuhan dengan campuran garam. Mereka menggunakan sabun selain untuk mandi jug untuk perawatan kulit. Pabrik sabun pertama kali berdiri pada abad ke-7 di Negara Eropa (Italia, Spanyol, dan Perancis). Dalam proses pembuatannya mereka dijaga ketat oleh tentara, karena formulanya dianggap rahasia. Kemudian sekitar tahun 1608 pembuatan sabun dikembangkan oleh negara Amerika. Sabun pertama kali dipatenkan pada tahun 1791 oleh seorang kimiawan dari Perancis yang bernama Nicholas Leblanc. Dimana pada saat itu Leblanc membuat sabun dari soda abu (Natrium Karbonat) dari garam. Setelah Leblanc berhasil membuat sabun dari soda abu, lalu teman Leblanc yang berasal dari Negara Perancis membuat sabun dari lemak, gliserin dan asam lemak. Setelah itu ahli kimia berkebangsaan Belgia, bernama Ernest Solvay membuat sabun secara modern dengan proses ammonia. Pada abad ke-19 sabun menjadi barang yang mahal, sehingga dikenakan pajak yang tinggi. Kemudian setelah pajak untuk produksi sabun dan biaya produksi sabun semakin murah, sabun menjadi satu hal yang umum bagi masyarakat karena produksi sabun semakin meningkat dan berkembang. Setelah itu pada tahun 1970an sabun cair ditemukan Pembentukan Sabun Pembentukan sabun di bagi menjadi dua bagian, yaitu: - Safonifikasi : Reaksi asam lemak dengan NaH/KH - Reaksi asam lemak dengan metal/logam akan menghasilkan metallic soap. Adapun jenis-jenis reaksinya yaitu:

5 - 2R C H + Zn > (RC) 2 Zn + H 2-2R C H + NaH > 2 R C Na + H 2 caustic soda sabun (keras) - R C H + KH > 2R C K + H 2 caustic potash sabun (lunak) Untuk memperoleh kembali asam lemak, sabun yang terbentuk direaksikan dengan HCL. R C Na + HCl > R C H + NaCl sabun asam lemak Jenis jenis Sabun Sabun berdasarkan jenisnya terbagi menjadi tiga, yaitu : 1. Sabun paqoe. Sabun paqoe adalah jenis sabun yang biasa digunakan sehari hari yang memiliki tampilan tidak transparan. 2. Sabun Translucent. Sabun translucent dari segi penampakan tampak cerah dan tembus cahaya tapi tidak yerlalu bening dan agak berkabut sehingga agak transparan. 3. Sabun Transparan. Sabun transparan penampakannya lebih berkilau dan lebih bening sehingga sisi belakang sabun transparan jelas terlihat dari sisi depannya. Sabun transparan ini biasanya digunakan sebagai sabun kecantikan dan ornament sehingga sabun transparan relative lebih mahal dibandingkan dengan sabun opaque atau sabun translucent.

6 2.4 Sifat sifat bahan baku dan produk Spesifikasi bahan yang digunakan dalam pembuatan sabun transparan sebagai berikut : Sifat sifat bahan baku 1. Refined Bleached and Deodorized Palm il (RBDP) Sifat sifat : Densitas, g/ml 50 o C : Indeks refraksi, n D 50 : Angka Penyabunan, mgkh/g minyak : Kemurnian : 98,5 % (BPS,2007) 2. Virgin Coconut il (VC) Titik cair ( o C) : Densitas (60 o C) : 0,890-0,895 Berat spesifik (40 o C/air pada 20 o C) : 0,908-0,921 Bilangan penyabunan : (Andi, 2005) 3. Kalium Hidroksida (KH) Sifat sifat : Berat molekul : 56,10 gr/mol Spesifik grafity : 2,044 Titik leleh : C Titik didih : C

7 . Densitas : 1,5143 g/cm 3 Tekanan uap C : 1064 mmhg Komposisi : KH 30 % berat Air 70 % berat (Perry, 1997) 4. Gliserin Berat Molekul : 92,09 g/mol Densitas : 1,26 g/ cm 3 Titik didih : C Titik leleh : 17,9 0 C Indeks bias, 20 0 C : 1, Tekanan uap, C : 26 KPa Viskositas, 20 0 C : 1495 cp Specific gravity, 25/25 0 C : 1, 2620 Panas penguapan, 55 0 C : 88,12 J/mol Flash point : C Fire point : C (Perry, 1997) 5. Asam Sitrat Densitas : 1, kg/m 3 Titik lebur : 426 K (153 C) Temperatur penguraian termal : 448 K (175 C) 6. Etanol Berat Molekul : 46,07 g/mol

8 Densitas : 0,789 g/cm 3 Titik Didih : 78,4 0 C Titik Leleh : 114,3 0 C Keasaman (pk a ) : 15,9 Viskositas : 1,200 cp (20 C) 7. Gula Berat molekul : 180,18 gr/mol Spesific gravity : 1,544 Suhu lebur : 146 C Kelarutan dalam air : 82 gr/100 ml (17,5 C) Tidak mudah atau sedikit larut dalam alkohol. Pada bentuk kristal monohidratnya berwarna putih. 8. Pewangi Pewangi merupakan bahan yang ditambahkan dalam suatu produk kosmetik dengan bertujuan untuk menutupi bau yang tidak enak dari bahan lain dan untuk memberikan wangi yang menyenangkan terhadap pemakainya. Jumlah yang ditambahkan tergantung kebutuhan tetapi biasanya 0,5-5% untuk campuran sabun. Pewangi yang biasa dipakai adalah Essential il dan Fragrance ils. Pewangi yang digunakan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Transparan ini adalah Essential ils Sifat-sifat Produk 1. Sabun Transparan Penampilan : Padat Warna gas/uap : Kuning muda Pelarutnya : NaH Warna larutan terhadap pelarut : Putih Titik leleh : F ph : 7 9,5 Rumus molekul : RCH

9 ( Sabun.com,2007) 2. Gliserol Berat Molekul : 92,09 g/mol Densitas : 1,26 g/ cm 3 Titik didih : C Titik leleh : 17,9 0 C Indeks bias, 20 0 C : 1, Tekanan uap, C : 26 KPa Viskositas, 20 0 C : 1495 cp Specific gravity, 25/25 0 C : 1, 2620 Panas penguapan, 55 0 C : 88,12 J/mol Flash point : C Fire point : C (Perry, 1997) 2.5 Proses Pembuatan Sabun Netralisasi Asam Lemak Proses ini disebut proses netralisasi asam lemak karena pada proses ini menggunakan asam lemak sebagai bahan baku disamping kaustik soda. Baik asam lemak jenuh maupun tidak keduanya digunakan untuk memproduksi sabun transparan. Di dalam pabrik, asam lemak yang telah dipisahkan dari gliserida di dalam kolom Splitting, diumpankan ke multi Heat Exchanger, menggunakan pompa piston, dan dipanaskan sampai suhu C dengan menggunakan steam. Disamping itu kaustik soda juga dipanaskan dan diumpankan melalui pompa piston yang sama namun pada head yang berbeda. Perbandingan antara kaustik soda dan asam lemak dinyatakan dengan bilangan asam dari asam lemak umpan. Sebanyak 1,2-1,4% NaCl ditambahkan ke dalam reaksi untuk mengontrol viscositas larutan. Garam NaCl adalah larutan elektrolit yang biasa digunakan untuk mempertahankan viskositas sabun transparan tetap rendah. Ketiga komponen ini diumpankan ke Turbodisperser.

10 Turbodisperser, mixer, pompa untuk sirkulasi dan tangki Netralisasi merupakan bagian terpenting pada proses ini. Asam lemak dan kaustik soda dicampur dalam Turbodisperser yang dilengkapi pengaduk. Kualitas campuran dipengaruhi oleh pengadukan. Dari Turbodisperser campuran sabun transparan, asam lemak dan Kaustik Soda dialirkan ke dalam mixer yang dilengkapi dengan jaket pendingin melalui bagian bawah mixer. Hasil pencampuran berupa asam lemak dan kaustik soda yang tidak bereaksi kemudian akan dikeluarkan lagi dari saluran di bagian samping mixer untuk diumpankan kembali ke Turbodisperser dengan bantuan pompa sirkulasi. Sementara oleh sistem kontrol Netralisasi, sabun yang masuk ke mixer diteruskan ke holding mixer. Sistem pengontrol ini digunakan oleh Mazzoni (Spitz, 1995). Dari Holding Mixer, sabun transparan yang telah terbentuk dikeringkan. Pada hasil akhir akan diperoleh % asam lemak dalam produk sabun transparan. Mazzoni memperkenalkan sistem yang lain pada proses pembuatan sabun transparan melalui Netralisasi asam lemak ini, yaitu dengan menggunakan Na 2 C 3 akan membentuk C 2 menurut persamaan reaksi sebagai berikut : 2NaH + C 2 Na 2 C 3 + H 2 Natrium Hidroksida Karbondioksida Natrium Karbondioksida Air Gas C 2 yang terbentuk dipisahkan dengan gas separator dimana gas C 2 dihilangkan dengan steam. Disamping memisahkan C 2, gas separator juga dapat memisahkan senyawa-senyawa volatile lain yang terdapat pada sabun transparan, sehingga dihasilkan sabun transparan yang lebih murni. Proses netralisasi asam lemak dengan Na 2 C 3 dan NaH ini dikenal dengan nama Mazzoni CC, sementara proses yang terdahulu yakni Netralisasi asam lemak dengan menggunakan NaH dengan nama Mazzoni. Secara keseluruhan proses Netralisasi asam lemak ini dinyatakan dalam persamaan reaksi sebagai berikut :

11 RC 2 H + NaH RC 2 Na + H 2 Asan lemak Natrium Hidroksida Sabun Air Saponifikasi Trigliserida Langsung Proses ini dilakukan dengan jalan mereaksikan trigliserida (lemak/minyak) dengan basa secara langsung untuk menghasilkan sabun transparan. Proses saponifikasi ini hampir sama dengan proses menggunakan ketel, hanya saja proses ini dilakukan secara kontiniu sementara proses dengan ketel memakai sistem batch. Langkah pertama dari proses saponifikasi ini adalah pembentukan sabun transparan dimana trigliserida ( lemak/minyak), basa kalium dipanaskan didalam Tangki Saponifikasi dan diaduk pada suhu 80 0 C dan tekanan 1 atm. Lebih dari 95% lemak berhasil disaponifikasikan pada proses ini. Disini hasil saponifikasi terbentuk dua produk, yaitu sabun dan gliserol. Reaksi yang terjadi selama proses penyabunan yaitu : CH 2 C R CH 2 H K C R CH C R 3 KH CH- H K C R CH 2 C R CH 2 H K C R Trigliserida Kalium Hidroksida Gliserol Sabun Produk yang keluar dari Tangki Saponifikasi adalah sabun. Kemudian sabun dimasukkan ke dalam Tangki Mixer untuk menambahkan zat aditif lainnya. Kemudian dilanjutkan dengan perlakuan selanjutnya berupa pencetakan, packing, dan sabun transparan yang siap untuk di pasarkan Saponifikasi Metil Ester Asam Lemak Metil ester asam lemak dihasilkan dari reaksi-esterifikasi trigliserida (lemak/minyak) dengan metanol yang membebaskan gliserin. Seperti pada proses

12 saponifikasi asam lemak, gliserin tidak terlibat dalam proses saponifikasi, hal ini akan mempermudah proses pemurnian sabun. Pemisahan metil ester asam lemak dengan gliserin dilakukan melalui proses destilasi. Metilester asam lemak kemudian direaksikan dengan kaustik soda didalam sebuah reaktor alir turbulen pada suhu C sehingga dihasilkan produk sabun dengan konversi asam lemak yang cukup tinggi. Metanol yang terdapat dalam campuran reaksi dipisahkan dengan menggunakan flash drum, produk sabun yang telah bebas dari metanol dialirkan ke reaktor alir turbular kedua melalui pompa vakum untuk menyempurnakan reaksi. Hasilnya berupa sabun yang dikeringkan pada pengering vakum untuk menghasilkan lembaran-lembaran sabun (Spitz, 1990). Proses ini hampir sama dengan proses saponifikasi asam lemak, perbedaan terletak pada adanya metanol yang dihasilkan dalam proses saponifikasi metil ester asam lemak. Secara umum persamaan reaksi dari proses ini dinyatakan sebagai berikut (Riegel, 1985) : Trigliserida RMe + Gliserida RC 2 Me + NaH RC 2 Na + MeH Metil ester natrium hidroksda sabun Metanol 2.6 Pemilihan Proses Dalam proses pembuatan sabun transparan dipilih proses pembuatan sabun dengan proses Saponifikasi langsung Trigliserida. Proses saponifikasi adalah suatu proses pembuatan sabun yang berlangsung dengan mereaksikan asam lemak dengan alkali yang menghasilkan gliserol atau air dan sejenis sabun transparan berupa garam karboksil. Perbandingan ketiga proses saponifikasi dapat dilihat pada tabel 2.3. Tabel 2.3 Perbandingan ketiga proses saponifikasi berdasarkan keunggulan dan kelemahan masing- masing proses. Jenis Proses Keungulan Kelemahan

13 Saponifikasi Trigliserida Langsung Saponifikasi Asam Lemak 1. Adanya Gliserol terlibat dalam Proses. 2. Trigliserida langsung digunakan tanpa proses. 3. Temperatur dan tekanan yang digunakan tidak begitu tinggi (T = 80 C, P = 1 atm). 4. Tidak ada Limbah 5. Biaya pemeliharaan lebih murah. 6. Prosesnya sederhana. 1. Asam Lemak langsung digunakan tanpa proses. 2. Tidak ada Limbah. 3. Konversi reaksi 97 % (thmer,1967) Konversi reaksi 95 % (Spitz, 1995) 1. Tidak ada gliserol terlibat dalam proses. 2. Temperatur dan tekanan yang digunakan begitu tinggi untuk proses fat splitting ( T= 120 C, P= 2 atm). 2. Biaya pemeliharaan mahal. 3. Prosesnya rumit. 1. Adanya Gliserol terlibat 1. Adanya Proses dalam proses. pendahuluan yaitu 2. Temperatur dan tekanan reaksi inter esterifikasi. Saponifikasi Metil yang dibutuhkan tidak 2. Biaya pemeliharaan Ester begitu tinggi. mahal. (T = 60 C, P = 1 atm) 3. Prosesnya rumit. 3. Konversi reaksi 98 % 4. Ada limbah. (thmer, 1967).

14 Keuntungan yang diperoleh dari proses Saponifikasi langsung trigliserida ini adalah : a. Penanganan operasinya lebih mudah karena hanya meenggunakan beberapa tangki, seperti Tangki Saponifikasi, Tangki mixing, Tangki bahan baku dan Tangki produk. b. Tidak membutuhkan suhu dan tekanan yang tinggi. c. Pemeliharaan lebih murah. d. Minyak yang terkonversi lebih banyak menjadi sabun transparan, yaitu sekitar 95 % dibandingkan dengan proses Saponifikasi asam lemak. 2.7 Deskripsi Proses Sejumlah minyak kelapa sawit (RBDP) 99,85 % dari tangki umpan (T- 01) dan Virgin Coconut il (VC) 99,95 % darj tangki (T-02) dipompakan ke tangki saponifikasi (TS) bersama dengan larutan KH 30 % (TM-01) yang berfungsi menetralisir asam pada proses saponifikasi yang berlangsung pada suhu 80 0 C dan tekanan 1 atm selama 2 jam. Panas yang diperoleh berasal dari saturated steam dengan kondisi C pada tekanan 1 atm. Sabun yang berbentuk pasta keluar dari tangki saponifkasi kemudian dimasukkan ke Separator untuk memisahkan sabun dengan gliserol dan air. Hasil pemisahan dialirkan ke cooler (C) untuk menurunkan temperatur menjadi 40 0 C, kemudian dialirkan ke tangki mixer (T-02). Dilakukan penambahan zat aditif berupa Etanol 96% sebanyak 3.580,492 kg/jam yang berfungsi untuk menjernihkan larutan sabun, ditambahkan Gliserin sebanyak 2.826,705 kg/jam dari tangki penyimpanan (T-05) yang berfungsi untuk melembutkan, melembabkan kulit serta mencegah iritasi. Kemudian penambahan asam sitrat sebanyak 565,341 kg/jam dari gudang penyimpanan bahan baku (G-01) yang berfungsi sebagai zat pengawet dan menurunkan kadar alkali, sehingga menghasilkan ph yang seimbang (7). Dan yang terakhir adalah penambahan pewangi (essential oil) sebanyak 1.319,129 kg/jam dari tangki penyimpanan (T-06) yang berfungsi memberi wangi aromatik pada sabun transparan. Diberi penambahan warna (E129/FD&C No.40) sebanyak 565,341 kg/jam dan gula sebanyak 942,235 kg/jam dari gudang penyimpanan bahan baku (G-01)

15 yang berfungsi untuk memberi warna pada sabun transparan dan memberikan warna lebih mengkilat. Sabun yang keluar dari tangki mixer (TM-02) disebut sabun transparan setengah jadi. Sabun transparan setengah jadi ini lalu dialirkan ke bagian penanganan produk yaitu dimasukkan ke dalam mesin pencetakan pada temperatur 40 0 C dengan tekanan 1 atm. Setelah dicetak sabun transparan didinginkan pada suhu kamar sebelum dilakukan pengepakan. Dan yang terakhir sabun transparan yang sudah jadi, dikemas dan di pak dan selanjutnya akan dibawa ke gudang produk sebelum di ekspor.