BAB II TINJAUAN PUSTAKA Salah satu dari beberapa tanaman golongan Palm yang dapat menghasilkan minyak adalah kelapa sawit (Elaeis Guinensis JACQ). kelapa sawit (Elaeis Guinensis JACQ), merupakan komoditas non migas yang telah ditetapkan sebagai salah satu komoditas yang dikembangkan menjadi produk lain untuk ekspor. Buah kelapa sawit terdiri dari kulit (Evocarp), serabut (Mesocarp), cangkang (Endocarp), dan inti (Kernel). Sumatera Utara merupakan salah satu pusat perkebunan di Indonesia. Perkebunan di Sumatera Utara telah dibuka sejak penjajahan Belanda. Komoditi hasil perkebunan yang paling penting dari Sumatera Utara saat ini antara lain adalah kelapa sawit dan terdapat tiga Perkebunan Besar BUMN dan ratusan Perkebunan Besar Swasta. Pada tahun 2005, hampir semua komoditi perkebunan rakyat di Sumatera Utara mengalami peningkatan. Produksi kelapa sawit terus meningkat dari 2,2 juta ton pada tahun 2001 menjadi sekitar 3,6 juta ton pada tahun 2005 (BPS, 2005). 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 karotin, dan merupakan bahan pangan terbesar. Minyak yang terdapat di alam dibagi menjadi tiga golongan yaitu minyak mineral (Natural Oil), minyak nabati
(Edible Oil), dan minyak atsiri (Volatil Oil atau Esential Oil). Minyak yang terdapat pada hewani disebut sterol (Kolesterol) sedangkan pada tumbuhan (Fitosterol) yang mengandung asam lemak tak jenuh, sehingga umumnya berbentuk cair. Dimana minyak dari nabati ini dapat di golongkan menjadi tiga golongan yaitu: 1. Drying oil, yang akan membentuk lapisan keras bila mengering di udara misalnya minyak yang dapat digunakan untuk cat dan pernik, contoh minyak kemiri, jarak, kedelai dan lain lain 2. Semi drying oil seperti minyak jagung, biji kapas dan minyak bunga matahari 3. Non drying oil seperti minyak kelapa. Sifat sifat minyak kelapa sawit dipengaruhi oleh ikatan kimia unsur C, dan jumlah atom C yang membangun asam lemak tersebut, seadangkan sifat sifat fisik dipengaruhi oleh sifat sifat kimianya. Minyak sawit merupakan gliserida yang terdiri dari berbagai asam lemak, sedangkan titik cair gliserida tersebut tergantung pada kejenuhan asam. Semakin jenuh asam lemaknya semakin tinggi titk cair dari minyak sawit tersebut. Minyak sawit murni mempunyai titik cair 24,4 C - 40 C dan komposisi CPO dan PKO dapat dilihat pada tabel 2.1 dibawah 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 =CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 CO 2 H 7.0-11 0.5 2.0 (Sumber: Ketaren, 1986) Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan asam oleat ini adalah dari minyak sawit mentah. Kelapa sawit dewasa ini sedang dibudidayakan secara besarbesaran oleh pemerintah. Adapun sifat-sifat kimia dan fisika CPO adalah sebagai berikut : Sifat Kimia a. Bilangan iodin (mgl/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. Kandungan karbon (%) C 14 = 40-52 C 16 = 14-18 C 18 = 7-9 C 18 F 1 = 1-3 C 18 F 2 = 11-19 C 18 F 3 = 1 maks g. Bersifat hidrolisis h. Tidak stabil pada suhu kamar i. Mengandung zat warna alfa dan beta karotenoit (0,05-0,2 %) j. 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 = 1,4565-1,0445885 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
atau lemak menjadi asam lemak dapat dilakukan dengan beberapa proses kimia seperti, hidrolisa, hidrogenasi, 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 hidrolisis. Reaksi hidrolisis yang terjadi adalah : O CH 2 O C R CH 2 OH O CH O C R + 3H 2 O CH OH + 3 RCOOH O CH 2 O C R CH 2 OH Trigliserida Air Gliserol Asam Lemak Asam oleat dapat dihasilkan dari fraksinasi asam lemak yang diperoleh dari hidrolisis lemak. Dalam industri asam oleat banyak digunakan sebagai surface active, emulsifier, dan dalam produk-produk kosmetika. Sifat-sifat fisika dan kimia asam oleat adalah sebagai berikut : Sifat Fisika a. Berat molekul (kg/mol) = 280,45 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 2 b. Bilangan asam = 280,1 c. Larut dalam pelarut organik seperti alkohol (sumber : Daniel,1982) 2.2. PROSES PEMBUATAN ASAM OLEAT Pada prinsipnya pembuatan asam oleat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu : 1. Proses pemisahan gum (Degumming) 2. Proses hidrolisis minyak sawit mentah, dan 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 terpisah dari minyak, kemudian diteruskan dengan proses pemusingan (centrifusi). Caranya ialah dengan memasukkan uap air panas ke dalam minyak disusul dengan pengaliran air dan selanjutnya di sentrifisi sehingga bagian lender
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 centrifusi 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 Hidrolisis Minyak Sawit Mentah Minyak sawit mentah merupakan bahan baku pembuatan asam oleat. Asam oleat dihasilkan melalui proses hidrolisis asam lemak dari minyak sawit mentah dalam Splitting, proses ini dilakukan secara kontinu dan berlawanan arah pada temperatur dan tekanan tinggi, sehingga menghasilkan asam lemak dan gliserin yang berupa/sweet water. 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 hidrolisis yang sempurna. Sistem yang kontinu dan berlawanan arah dengan temperatur dan tekanan tinggi dan akan menghasilkan derajat hidrolisis yang tinggi. Keuntungan dari pemakaian proses hidrolisis ini adalah proses pemisahan asam lemak dengan gliserol lebih murni, sedangkan kerugiannya asam lemak terhidrolisis masih mengandung air dengan kandungan air yang cukup tinggi.
2.2.3. Proses Fraksinasi Asam Lemak Untuk menghasilkan asam lemak denagn kemurnian yang tinggi 98 %, maka dilakukan fraksinasi asam lemak yang merupakan hasil hidrolisis minyak sawit mentah. Ada 4 jenis proses fraksinasi asam lemak, yaitu : a. Proses fraksinasi kering (wenterizatio) Fraksinasi kering adalah suatu proses fraksinasi yang dilakukan didasarkan oleh 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 fractination) Fraksinasi basah adalah suatu fraksinasi menggunakan zat pembasah (weting agent) atau disebut juga proses hydrophilization atau detergent proses. Hasil fraksinasi dari proses ini sama dengan proses fraksinasi kering. c. Proses fraksinasi dengan menggunakan solvent (pelarut) / solvent fractination Adalah suatu proses fraksinasi dengan menggunakan pelarut yang digunakan adalah aseton. Proses ini lebih mahal dibandingkan denagan proses fraksinasi lainnya, karena menggunakan bahan pelarut serta tinggi biaya produksi. d. Proses fraksinasi dengan pengembunan (fractional Condensation) Proses fraksinasi ini merupakan suatu 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-asam oleat dari rancangan ini menggunakan fraksinasi dengan proses pengembunan, 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 CPO (T-01) Tangki bahan baku CPO yang dibeli dari luar dipompakan ketangki bahan baku yang dirancang sesuai dengan kapasitas dari asam oleat. Di dalam tangki ini suhu tetap dipertahankan 30 0 C dengan kemurnian CPO 98 %. 2.3.2. Proses Degumming Proses degumming terjadi di separator dengan suhu 30 0 C dan tekanan 1,013 bar. Proses degumming adalah tahap yang meliputi proses penghilangan lendir dan getah-getah dengan penambahan bahan H 3 PO 4 = 1 % dari bahan baku CPO. Bahan baku ini kemudian dipompakan ke tangki splitting (SP-01) dengan suhu 80 0 C. Proses ini dilakukan dengan cara dehidrasi gum agar bahan tersebut lebih mudah terpisah dari CPO, caranya ialah dengan memasukkan uap air panas ke dalam
minyak disusul dengan pengaliran air dan selanjutnya di sentrifisi sehingga bagian lender terpisah dari air. kemudian dilanjutkan dengan proses pemusingan (sentrifusi). Caranya ialah dengan pengaliran air dan selanjutnya disentrifusi sehingga bagian gum, lendir, dan kotoran terpisah dari CPO. 2.3.3. Proses Hidrolisa Spilitter adalah sebagai tempat berlangsungnya proses hidrolisis minyak sawit mentah. reaksi hidrolisis minyak sawit mentah dapat dituliskan sebagi berikut O CH 2 O C R CH 2 OH O CH O C R + 3H 2 O CH OH + 3 RCOOH O CH 2 O C R CH 2 OH Trigliserida Air Gliserol Asam Lemak Lemak masuk pada temperatur 75 0 C dari dasar menara. Sedangkan air masuk dari bagian atas menara. Perbandingan air masuk adalah 40-50% berat dari lemak. Tekanan splitting 50-55 atm dengan temperatur 225 0 C, reaksi berlangsung secara kontinu (terus menerus). Pada splitting terbentuk dua produk yaitu produk atas yang mempunyai titik didih tinggi menghasilkan asam lemak, sedangkan produk bawah yang mempunyai titik didih rendah akan menghasilkan gliserol. Asam lemak yang keluar dari splitting akan mengalir ke kolom flash tank pada tekanan 58,5 bar, sedangkan gliserol yang
keluar dari bawah mengalir ke flash tank gliserol pada tekanan yang sama ( Bailey,1982). 2.3.4. Flash Tank Asam Lemak Produk yang keluar dari splitting, kemudian mengalir ke flash tank asam lemak. Pada splitting produk yang keluar pada tekanan sangat tinggi, maka pada flash tank tekanan tersebut akan diturunkan, air yang ada akan diuapkan. Kondisi proses ini diekspansikan dari tekanan 1,013 bar dan suhu 225 0 C, komposisi yang keluar dari splitting adalah asam miristat, asam palmitat, asam stearat, asam oleat. (Dieckelmann dan Heinz,1988). 2.3.5. Kolom fraksinasi-01 Kolom fraksinasi-01 untuk pemisahan asam lemak antara fraksi berat dan fraksi ringan berdasarkan titik didih. Asam lemak yang berasal dari flash tank akan di pompakan ke kolom fraksinasi-01 kemudian dipanaskan pada suhu 225 0 Cdan tekanan 1 atm. Pada kolom fraksinasi-01 ini akan dipisahkan asam lemak antara fraksi ringan yaitu asam miristat, asam palmitat, H 2 O dan asam stearat sebagai produk atas dan fraksi berat yaitu asam stearat, asam oleat sebagai produk bawah. Produk atas sebagai fraksiringan pada fase uap akan dikondensasikan pada unit condenser-01 dan kemudian dipompakan ke tangki penyimpanan asam mirisitat (T- 02). Sedangkan produk bawah sebagai fraksi berat akan dipompakan ke fraksinasi- 02 untuk pemisah lanjutan dengan mendapatkan asam oleat.
2.3.6. Kolom Fraksinasi-02 Pada kolom fraksinasi-02 pemisahan lanjutan terjadi untuk mendapatkan asam oleat sebagai fraksi berat atau sebagai produk bawah. Umpan dari bagian bawah fraksinasi-01 akan di pompakan ke kolom fraksinasi-02 kemudian dipanaskan pada suhu 225 0 C dan tekanan 1 atm. Pada kolom fraksinasi-02 ini akan dipisahkan asam oleat sebagi fraksi ringan yaitu asam stearat dan asam oleat di produk atas dan asam palmitat sebagai fraksi berat yaitu asam oleat di produk bawah. Produk atas sebagai fraksi ringan pada fase uap akan dikondensasikan pada unit condenser-02 dan kemudian dipompakan ke tangki penyimpanan asam palmitat (T-04). Sedangkan produk bawah sebagai fraksi berat akan diturunkan suhunya menjadi 30 0 C di unit cooler-01 dan kemudian dipompakan ke tangki penyimpanan asam oleat(t-03). 2.3.7. Tangki Produk Asam Oleat Asam oleat yang berbentuk cair dengan suhu 260 0 C sebelum dipompakan ke tangki produk didinginkan di cooler. Titik beku dari CPO adalah 20-26 0 C, maka temperatur tangki adalah 30 0 C lebih tinggi dari titik bekunya. Tangki asam oleat dirancang dari stainless steel yang tahan korosi. Asam oleat yang dihasilkan dari kolom fraksinasi-02 dengan kemurnian 98% yang siap untuk dipasarkan atau dapat diolah menjadi produk lain.