BAB II TINJAUAN PUSTAKA Salah satu dari golongan palem yang dapat menghasilkan asam oleat adalah kelapa sawit (Elaenisis guineensis jacq) yang terkenal terdiri dari beberapa varietas, yaitu termasuk dalam golongan subfamili cocoidese. Buah kelapa sawit terdiri dari kulit (evocarp), serabut (mesocarp), cangkang (endocarp), dan Inti (kernel). Tanaman sawit di Indonesia terdapat di daerah Sumatera Utara, Aceh, Sumatera Barat, Lampung, Riau Jawa Barat,dan Jambi (Darlin, 2004). 2.1 Minyak Sawit Minyak kelapa sawit yang dihasilkan dari kulit kelapa sawit dinamakan minyak sawit mentah (Crude Palm Oil). CPO ini mengandung sekitar 500-700 ppm karoten, dan merupakan bahan pangan terbesar. Minyak yang terdapat di alam dibagi menjadi tiga golongan yaitu minyak mineral (mineral oil), minyak nabati (edible oil), dan minyak atsiri (volatile oil atau essensial oil). Minyak yang terdapat pada hewani disebut sterol (kolesterol) sedangkan pada tumbuhan (fitosterol) yang mengandung asam lemak jenuh, sehingga umumnya berbentuk cair. Minyak nabati dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu (Bailey, 1989) : 1. Drying oil, yang akan membentuk lapisan keras bila mongering di udara misalkan minyak yang dapat digunakan untuk cat dan pernik contoh minyak kemiri, jarak, dan lain-lain.
2. Semi drying oil seperti minyak jagung, biji kapas dan minyak bunga matahari. 3. Non-drying oil seperti minyak kelapa dan minyak tanah. Sifat-sifat minyak kelapa sawit dipengaruhi oleh ikatan kimia unsur C, dan jumlah atom C yang membangun asam lemak tersebut, sedangkan sifat-sifat fisik dipengaruhi oleh sifat-sifat kimianya. Minyak merupakan gliserida yang terdiri dari berbagai asam lemak, sedangkan titik cair gliserida tersebut tergantung pada kejenuhan asam. Semakin jenuh asam lemaknya semakin tinggi titik cair dari minyak sawit tersebut. Minyak sawit murni mempunyai titik cair 24,4 0 C 40 0 C dan komposisi CPO dan PKO dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Komposisi minyak sawit mentah (CPO) dan minyak inti sawit (PKO) As. Lemak Rumus Kimia CPO (%) PKO (%) As.Kaprilat CH 3 (CH 2 ) 6 CO 2 H - 3,0-4,0 As.Kaproat CH 3 (CH 2 ) 8 CO 2 H - 3,0-7,0 As.Laurat CH 3 (CH 2 ) 10 CO 2 H - 46-52 As.Miristat CH 3 (CH 2 ) 12 CO 2 H 1,1-2,5 14-17 As.Palmitat CH 3 (CH 2 ) 14 CO 2 H 40-46 6,5-9,6 As.Stearat CH 3 (CH 2 ) 16 CO 2 H 3,6-3,7 1,0-2,5 As.Oleat CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CO 2 H 39-45 13-19 As.Linoleat CH 3 (CH 2 ) 4 7,0-11 0,5-2,0 =CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 O 2 H Sumber : Ketaren, 1986
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan asam oleat ini adalah dari minyak sawit mentah, karena kelapa sawit dewasa ini sedang dibudidayakan secara besar-besaran oleh pemerintah. Adapun sifat-sifat kimia dan fisika CPO adalah sebagai berikut : Sifat kimia a. Bilangan iodine (mgi 2 /1000 gr) = 52-54 b. Bilangan penyabunan (mg KOH/gr) = 198-205 c. Asam lemak bebas (%) = 2,5-4,5 d. Kelembaban (%) = 0,1 e. Pengaruh indeks pemutihan (%) = 2,3-2,4 f. Bersifat hidrolisi g. Tidak stabil pada suhu kamar h. Mengandung zat warna alfa dan beta karotenoit = (0,05-0,2%) i. Kandungan karoten = 297-313 Sifat Fisika a. Spesifik gravity (25 0 C/15,5 0 C) = 0,917-0,919 b. Density (gr/ml) = 0,8910 c. Massa jenis = 0,9 d. Indeks bias =1,4565-1,0445 e. Berat molekul = 200,31 f. Melting point ( 0 C) = 33-39 g. Boiling point ( 0 C), P =10 mmhg = 170
Asam lemak adalah senyawa organik yang merupakan penyusun lemak dan minyak, baik nabati maupun hewani. Untuk mengkonversi atau mengubah minyak-minyak atau lemak dapat dilakukan dengan beberapa proses kimia seperti, hidrolisa, hidrogenasi, hidrolisa, alkalisasi, dan sulfonasi. Asam oleat dapat dihasilkan dari fraksinasi asam lemak yang diperoleh dari proses pengubahan minyak menjadi asam lemak. Dalam hal ini proses yang digunakan adalah proses hidrolisa. Reaksi hidrolisa yang terjadi adalah : C 3 H 8 (OOCR) 3 + 3H 2 O C 3 H 8 (OH) 3 + 3RCOOH Asam oleat dapat dihasilkan dari fraksinasi asam lemak yang diperoleh dari hidrolisa lemak. Dalam industri asam oleat banyak digunakan sebagai surface active, emulsifier, dan produk-produk kosmetika. Sifat-sifat fisika dan kimia asam oleat adalah sebagai berikut: Sifat Fisika a. Berat molekul (kg/mol) = 282,45 b. Spesifik gravity = 0,895 c. Melting point ( 0 C) = 16,3 d. Boiling point ( 0 C) = 360
e. Tidak larut dalam air f. Mudah terhidrogenasi g. Merupakan asam lemak tak jenuh h. Tidak berwarna Sifat Kimia a. Rumus = C 18 H 34 O b. Bilangan asam = 280,1 c. Larut dalam pelarut organic seperti alkohol (Daniel, 1982) 2 2.2 Proses Pembuatan Asam Oleat Pada prinsipnya pembuatan asam oleat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu: 1. proses pemisahan gum (degumming) 2. proses hidrolisa minyak sawit mentah 3. proses fraksinasi asam lemak 2.2.1 Proses Pemisahan Gum (Degumming) Pemisahan gum merupakan proses pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air, dan resin. Biasanya proses ini dilakukan dengan dehidrasi gum atau kotoran lain, supaya bahan tersebut lebih mudah dari minyak, kemudian diteruskan dengan proses pemusingan (centrifusi). Caranya adalah dengan memasukkan uap air panas ke dalam minyak disusul dengan pengaliran air dan selanjutnya disentrifusi sehingga
bagian lendir terpisah dari air. Pada waktu proses sentrifusi berlangsung, ditambahkan bahan kimia yang dapat menyerap air misalnya asam mineral pekat atau garam dapur (NaCl). Suhu minyak pada waktu proses sentrifusi berpisah antara 32-50 0 C, dan pada suhu tersebut kekentalan minyak akan berkurang sehingga gum mudah terpisah dari minyak (Ketaren,1986). 2.2.2 Proses Hidrolisa Minyak Sawit Mentah Minyak sawit mentah merupakan bahan baku pembuatan asam oleat proses ini dihidrolisa dalam reaktor, hidrolisa biasa disebut dengan splitting dilakukan secara kontinu dan berlawanan arah pada temperatur dan tekanan tinggi, sehingga menghasilkan asam lemak dan gliserin. Sistem berlawanan arah terjadi pada temperatur 240 0 C dan tekanan 47-49 atm (Bailey, 1964). Minyak dipompakan dari bagian menara kira-kira 90 cm dari atas menara, sedangkan air dialirkan melalui puncak menara. Perbandingan antara minyak dan air yang direaksikan adalah 40-50% berat minyak (Bailey, 1964). Minyak disemburkan menembus campuran gliserin yang terakumulasi di bagian bawah menara, selanjutnya menembus campuran air dan minyak sehingga mencapai hidrolisa yang sempurna. Sistem yang kontinu dan berlawanan arah dengan temperatur dan tekanan tinggi dan akan menghasilkan derajat hidrolisa yang tinggi. Keuntungan dari pemakaian proses hidrolisa ini adalah proses pemisahan asam lemak dengan gliserol lebih murni, sedangkan kerugiannya asam lemak yang dihidrolisa masih mengandung air dengan kandungan air yang cukup tinggi.
2.2.3 Proses Fraksinasi Asam Lemak Untuk menghasilkan asam lemak dengan kemurnian yang tinggi (98%), maka dilakukan fraksinasi asam lemak yang merupakan hasil hidrolisa minyak sawit mentah. Ada 4 jenis proses fraksinasi asam lemak, yaitu: a. Fraksinasi kering adalah proses fraksinasi yang dilakukan berdasarkan pada berat molekul dan komposisi dari suatu material. Proses ini lebih murah dibandingkan dengan proses yang lain namun hasil kemurnian fraksinasinya kurang memberi mutu yang baik. b. Proses fraksinasi basah (wet frakcination) Fraksinasi basah adalah proses fraksinasi menggunakan zat pembasah (wetting agent) atau disebut juga proses hydrophilization atau detergent proses. Hasil fraksinasi dari proses ini sama dengan proses fraksinasi kering. c. Proses fraksinasi dengan menggunakan pelarut (solven) frakcination adalah proses fraksinasi menggunakan pelarut misalnya aseton. Proses ini lebih mahal dibandingkan dengan proses fraksinasi lainnya, karena menggunakan bahan pelarut serta tingginya biaya produksi. d. Proses fraksinasi dengan pengembunan (frakcination condensation) Proses fraksinasi ini merupakan proses fraksinasi yang didasarkan kepada titik didih dari suatu zat /bahan sehingga dihasilkan suatu produk dengan kemurnian yang tinggi. Fraksinasi pengembunan ini mempunyai biaya yang cukup tinggi, namun proses produksi lebih cepat dan kemurniannya lebih tinggi.
Berdasarkan dari keuntungannya, maka pemisahan asam oleat dari rancangan ini menggunakan fraksinasi dengan proses penggembunan, karena produk asam oleat yang diinginkan lebih kurang 98%, sehingga asam oleat yang dihasilkan bersifat murni. 2.3 Deskripsi Proses Pembuatan Asam Oleat Dari Minyak Sawit Mentah 2.3.1 Tangki Bahan Baku Minyak Sawit mentah Tangki bahan baku ini dirancang dengan kapasitas 2000 ton/tahun dari asam oleat. Tangki ini terbuat dari logam jenis stainless steel. Titik beku dari CPO adalah 20-26 0 C, maka temperatur dalam tangki adalah 35 0 C lebih tinggi dari titik bekunya. 2.3.2 Proses Degumming Proses degumming adalah tahap yang meliputi proses penghilangan lendir dan getah-getah dari bahan baku CPO. Bahan baku ini kemudian dipompakan ke heater (HE-101)dan dipanaskan hingga 80 0 C. CPO yang dipanaskan di dalam heater ini kemudian dialirkan ke separator (S-101) untuk proses penghilangan gum (lendir serta kotoran). Proses ini dilakukan dengan cara dehidrasi gum agar bahan tersebut lebih mudah terpisah dari CPO, kemudian dilanjutkan dengan proses pemusingan (centrifusi). Caranya adalah dengan memberikan uap air panas kedalam minyak disusul dengan pengaliran air dari puncak menara dan selanjutnya disentrifusi sehingga bagian gum, lendir, dan kotoran terpisah dari CPO.
2.3.3 Proses Hidrolisa Splitter (SP-101) adalah tempat berlangsungnya proses hidrolisa minyak sawit mentah. Reaksi hidrolisa minyak sawit mentah dapat dituliskan sebagai berikut : C 3 H 8 (OOCR) 3 + 3H 2 O C 3 H 8 (OH) 3 + 3RCOOH CPO masuk pada temperatur 35 0 C dari dasar menara, sedangkan air masuk dari bagian atas menara. Perbandingan air masuk adalah 40-50% berat dari lemak. Tekanan splitter 50-55 atm dengan temperatur 225 0 C dan reaksi berlangsung secara kontinu. Pada splitter terbentuk dua produk yaitu produk atas yang mempunyai titik didih rendah menghasilkan asam lemak, sedangkan produk bawah yang mempunyai titik didih tinggi akan menghasilkan gliserol. Asam lemak yang keluar dari splitter akan mengalir ke kolom flash tank asam lemak (FT-101) pada tekanan 54 atm. Sedangkan gliserol yang keluar dari bawah mengalir ke flash tank gliserol (FT-102) pada tekanan yang sama (Bailey, 1982).
2.3.4 Flash Tank Asam Lemak Produk yang keluar dari splitter, kemudian mengalir ke flash tank asam lemak (FT-101). Pada splitter produk yang keluar pada tekanan sangat tinggi, maka pada flash tank tekanan tersebut diturunkan sehingga air akan menguap. Kondisi proses ini diekspansikan dari tekanan 54 atm menjadi 40 atm dan suhu 100 0 C, Komposisi yang keluar dari splitter C 14 = 2%; C 16 = 4%; C 18 = 4%; C 18 F 1 = 4%; C 18 F 2 = 8%; C 18 F 3 = 1 maks (Dieekelmann dan Heisnz, 1998). 2.3.6 Kolom Fraksinasi-01 Pada kolom fraksinasi (KF-101) terjadi 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 (KF-101) kemudian dipanaskan pada suhu 255 0 C dan tekanan 1 atm. Pada kolom fraksinasi (KF-101) ini dipisahkan asam lemak antara fraksi ringan yaitu C 14, C 16, H 2 O dan 10,46% C 18 sebagai produk atas dan fraksi berat yaitu C 18, C 18 F 1, C 18 F 2, C 18 F 3 sebagai produk bawah. Produk atas sebagai fraksi ringan pada fase uap akan dikondensasikan pada condenser (CD-102) dan kemudian dipompakan ke tangki penyimpanan asam palmitat (T-102). Sedangkan produk bawah sebagai fraksi berat akan dipompakan ke fraksinasi (KF-102) untuk pemisah lanjutan dengan mendapatkan asam oleat. 2.3.7 Kolom Fraksinasi-02 Pada kolom fraksinasi (KF-102) terjadi pemisahan lanjutan terjadi untuk mendapatkan asam oleat sebagai fraksi ringan dan asam linoleat sebagai fraksi
berat. Umpan dari bagian bawah fraksinasi (KF-101) dipompakan ke kolom fraksinasi(kf-102) kemudian dipanaskan pasa suhu 370 0 C dan tekanan 1 atm. Pada kolom fraksinasi (KF-102) ini akan dipisahkan asam oleat sebagai fraksi ringan yaitu 1% C 18, 98 %C 18 F 1 dan 1% C 18 F 2 pada produk atas dan asam linoleat sebagai fraksi berat yaitu C 18 F 1, C 18 F 2, C 18 F 3 pada produk bawah. Produk atas sebagai fraksi ringan pada fase uap dikondensasikan pada condenser(cd-103) dan kemudian dipompakan ke tangki penyimpanan asam oleat (T-103). Sedangkan produk bawah sebagai fraksi berat akan diturunkan suhunya menjadi 86 0 C di cooler (C-101) dan kemudian dipompakan ke tangki penyimpanan asam linoleat (T-104). 2.3.8 Tangki Produk Asam Oleat Asam oleat yang berbentuk cair dipompakan ke tangki produk (T-103). Tangki produk dirancang dengan temperatur lebih tinggi dari titik beku asam oleat yaitu 86 0 C. Tangki asam oleat dirancang dari stainless steel yang tahan korosi. Asam oleat yang dihasilkan dari kolom fraksinasi (KF-102) dengan kemurnian 98% siap dipasarkan untuk dapat diolah menjadi produk lain.