BAB I PENDAHULUAN 1. 1 Latar Belakang Penelitian Salah satu parameter mutu asam stearat blended bermutu premium, adalah heat stability/kestabilan warna, selain warna, bilangan iodium dan komposisi asam lemak pembentuknya. Guna memperoleh heat stability (h/s) yang lebih stabil digunakan bahan baku minyak dan lemak yang sudah mengalami refinery, dimana kandungan impurities atau bahan pengotor (bahan yang sensitif mengalami oksidasi oleh adanya oksigen dan panas, sehingga berwarna makin gelap), yaitu : 1). bahan tersabunkan (sap matter), seperti sterol dan asam lemak bebas (ffa), 2). bahan tidak tersabunkan (unsap matter), seperti pigmen, hidrokarbon, aldehid dan/atau keton, 3). disamping ikatan rangkap (double bond) dan air telah diturunkan sampai batas nilai tertentu, misalnya Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS), agar hidrogenasi penuh asam lemak fat ini effisien dan diperoleh asam lemak dengan sifat plastis yang jauh lebih baik yang ditandai nilai bilangan iodium (IV) dan warna lebih rendah atau kestabilan warna yang tinggi. Bahan baku ini digunakan pada pembuatan asam stearat melalui hidrolisa, hidrogenasi dan distillasi. Secara alami bahan baku ini juga mengandung sejumlah asam lemak rantai pendek dari C 8, C 10, C 12 (< C 12 ) dan C 14, selain impurities di atas, yang mempengaruhi kestabilan warna asam lemak dan bersifat labil terhadap oksidasi dan panas (Ketaren, 1986). Bahan baku ini baku saat dikonversi menjadi asam lemak lewat hidrolisa, mengandung bahan pengotor yang sama di atas ditambah tigliserida yang tidak terhidrolisa sekitar 2 % berat dan gliserol yang tidak terpisah dengan baik pada proses yang sama (Flora Sawita Chemindo, 2008). Menekan bahan pengotor di atas cenderung menekan warna dan bilangan iodium asam lemak yang dihasilkan lewat hidrogenasi (Patterson, H. B.W, 1994) termasuk hidrogenasi SRBDPSFA (Splitted RBPS Fatty Acid) yang telah dihidrolisa.untuk digunakan sebagai umpan distillasi. Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS), adalah salah satu bahan baku yang digunakan PT. Flora Sawita Chemindo untuk pembuatan asam stearat blended (asam lemak C 16-18 dengan komposisi asam laurat C 12 = 1 % maks, asam miristat C 14 = 1 % maks, asam palmitat C 16 = 56 63 %, asam stearat C 18 = 37 42 %, asam aracidat C 20 = 0,5 % maks) bermutu premium dari sisi warna,
bilangan iodium dan h/s, dibandingkan dengan asam stearat blended yang berbeda dari minyak kelapa sawit dan minyak inti sawit (Flora Sawita Chemindo, 2008). Mutu asam stearat berbasis RBDPS dari PT. Flora Sawita Chemindo (versi Feld und Hahn) belum dapat dihasilkan secara stabil sesuai Tabel 1.1 dari sisi parameter mutu kestabilan warna atau h/s off specs, walau dibuat dengan mutu bahan baku intermediate HSRBDPSFA (Hydrogenated Splitted RBPS Fatty Acid) yang relatif sama dengan bilangan iodium atau iodine value (IV) 0,80 g/100 g dan cara perbaikan kondisi operasi distillasi yang relatif sama, untuk membuat h/s relatif in specs sesuai Tabel 1.1. Penggunaan umpan HSRBDPSFA ini, disamping menekan jumlah ikatan rangkap, untuk mendapatkan komposisi di atas juga untuk menekan zat warna dalam asam stearat (berbasis RBDPS) dan diharapkan h/s-nya bisa lebih rendah dan stabil, sesuai standar mutu produk ini. Fakta menunjukkan, kenaikan IV pada umpan HSRBDPSFA di atas 0,80 g/100 g menghasilkan asam stearat blended yang off specs. Mengingat hal ini dan fungsi hidrogenasi asam lemak (menekan IV dan menaikkan stabilitas warna), diperkirakan nilai IV yang lebih rendah pada HSRBDPSFA (umpan proses distillasi), diharapkan bisa mencapai standar mutu produk ini, khususnya h/s. Iodine Value asam lemak yang lebih rendah, adalah indikasi jumlah double bond yang lebih rendah dan semakin sulit mengalami oksidasi oleh oksigen dan panas (merusak warna asam lemak lebih gelap), sehingga h/s lebih rendah dan stabil. Ini yang mendasari variasi IV umpan yang lebih rendah untuk diteliti pengaruhnya terhadap h/s produk ini dan ini juga diperkirakan sebagai pengaruh mutu umpan terhadap mutu produk ini. Tabel 1.1 Mutu Spesifik Asam Stearat berbasis RBDPS No Item Analisa Standar Mutu 1 Warna 5 ¼, Lovibond 0,1R / 0,8Y maks 2 Bilangan iodium, g / 100 g 0,20 maks 3 Heat Stability 5 ¼, Lovibond 0,6 R/6,0Y maks Sumber : Flora Sawita Chemindo, 2008. Heat stability off specs menyebabkan yield (tingkat perolehan) asam starat ini lebih rendah, hingga 85 % (suhu bagian bawah kolom pemisah utama turun mencapai 213 o C) (normal yield, adalah 93 % pada suhu bagian bawah kolom pemisah utama 220 222 o C), karena dilakukan dengan memisahkan bahan
pengotor pada fraksi ringan (lower boiling point), hingga 5 % (normal 1,5 3 %) dan residue (higher boiling point), hingga 10 % (normal 5,5 %) dari total umpan (perhatikan Gambar 2.1 dan 2.4). Ini berdampak pada kehilangan C 16-18 pada kedua fraksi ini, sangat riskan pada komposisi C 18 di bawah 37 % (range 37-42 %). Semua ini sesuai prinsip kesetimbangan massa pada proses distillasi Ini juga berdampak luas pada : penurunan target dan mengganggu jadwal produksi secara menyeluruh, karena secara umum tidak bisa dihasilkan dalam satu siklus produksi normal (Flora Sawita Chemindo, 2008). Klimaks hal ini menyebabkan pendapatan perusahaan jadi lebih rendah, akibat penurunan harga, daya saing dan Fraksi ringan Asam lemak C 16-18 Sisa Asam lemak C 16-18 Umpan Drier Precut Pemisah Utama Fraksi ringan, Asam lemak C 16-18, Asam lemak C 16-18, Sisa C 16-18, Gambar -1.1. Diagram Balok Distillasi Pembuatan/Pemurnian Asam Stear (PT. Flora Sawita Chemindo versi Feld und Hanh) jual pada pasar oleokimia, permintaan produk ini, kepuasan pelanggan dan konsumsi energi yang lebih tinggi serta tingkat produksi (yield) dan harga produk utama asam stearat ini (USD 750,-/ton), terbesar dari yield dan harga fraksi ringan (USD 500,- /ton) dan residue (USD 400,-/ton) (Flora Sawita Chemindo,2008). Heat stability yang in specs sesuai Tabel -1.1 dalam satu siklus produksi normal, dapat menghilangkan dampak klimaks h/s yang off specs. Bahan pengotor pada umpan asam lemak kasar dapat dipisahkan dengan proses distillasi untuk memperbaiki stabilitas warna dan bau distillat asam lemak. Bahan pengotor seperti asam lemak (< C 12 ) dan C 14, hidrokarbon, aldehid dan keton
dipisahkan sebagai fraksi ringan (low boilers) pada kolom fraksinasi dan bahan pengotor seperti sterol, pospatida, gliserol dan trigilerida yang tidak terhidrolisa dipisahkan sebagai fraksi berat (high boilers) atau residue (Brocmann, 1987). Mutu umpan dan kondisi suhu, tekanan dan keseimbangan massa pada distillasi mempengaruhi mutu asam lemak distillat yang dihasilkan (Hermann, 1990). Kondisi yang berbeda menghasilkan mutu distillat asam lemak yang berbeda. Fakta dan rujukan ini mendasari langkah perbaikan yang telah dicoba dilakukan dan optimasi yang akan dilakukan untuk memisahkan bahan pengotor pada kondisi distillasi yang sesuai untuk menghasilkan mutu distillat asam stearat yang spesifik sesuai Tabel 1.1. Kenaikan fraksi ringan yang dilakukan hingga 5 % harus dibarengi dengan kenaikan suhu pada precut column pada tekanan vakum (perlu dicatat dalam hal ini, kondisi operasi berubah) untuk memisahkan lebih banyak bahan yang sensitif terhadap perubahan warna lebih gelap (akibat oksidasi oleh oksigen dan panas), seperti zat warna, asam laurat C 12, miristat C 14, aldehid dan/atau keton (dalam HSRBDPSFA), hingga lebih rendah jumlahnya dalam asam stearat, agar pada akhirnya diharapkan h/s-nya in specs dan lebih stabil. Tindakan ini juga harus dibarengi dengan pengurangan yield distillat asam stearat (yang sangat tidak diharapkan), di bawah 93 %. Hal ini disebabkan kenaikan suhu pada precut column berdampak pada kenaikan suhu bottom main distiller (diatas suhu normalnya) yang menyebabkan h/s merangkak naik. Dalam hal ini suhu harus diturunkan lebih rendah, agar h/s cenderung turun (perlu dicatat lagi kondisi operasi berubah lagi pada main distiller column, lebih rendah). Jadi kenaikan suhu bottom main distiller menyebabkan kecenderungan warna dan h/s asam lemak ini merangkak naik atau sebaliknya. Suhu sebagai driving force dalam hal ini, disamping untuk memisahkan asam stearat dan residue. Fakta pengalaman ini sesuai dengan pernyataan (Brocmann et al. 1987) tentang akselerasi kerusakan asam lemak yang dipengaruhi oleh suhu. Pada kasus ini mutu umpan diperkirakan belum sesuai dengan mutu produk asam lemak yang diharapkan (Tabel 1.1), dan yang pasti kondisi pemurnian distillasi belum sesuai. Dalam hal ini sangat diharapkan yield fraksi ringan 1,5 3 % dan asam stearat 93 % pada kondisi pemisahan distillasi yang relatif tetap normal. Hal ini menguatkan sangat perlu ditemukan bahan baku intermediate HSRBDPSFA dan kondisi pemisahan distillasi yang sesuai dan optimum, agar h/s in
specs (perubahan mutu bahan baku intermediate akan menyebabkan perubahan kondisi distillasi). Produk yang sama dihasilkan oleh PT. Musim Mas Mabar Medan (dengan versi Lurgi GmbH) dengan h/s in specs dan relatif stabil melalui tahap proses relatif sama. Perbedaan pada proses distillasi, yaitu sisa asam stearat pada residue dipisahkan (3 % dari umpan) lagi menjadi jenis produk lain, untuk menekan jumlah impurities yang didaur ulang pada proses ditillasi, dengan resiko yield asam stearat berkurang ± 3 %. Guna menghasilkan asam lemak C 6-10 sebagai fraksi ringan pada distillasi asam lemak CCNO (Crude Coconut Oil), PT. Ecogreen - Belawan melakukan modifikasi jalur fraksi ringan untuk memisahkan asam lemak C 6 lebih banyak dari fraksi ringan C 6-10, sehingga warna atau kestabilan C 6-10 menjadi lebih baik. Dengan dengan demikian, memisahkan lebih banyak bahan pengotor dan sesuai, menjadi kunci dari upaya menekan warna atau menaikkan kestabilan warna asam stearat dengan distillasi. Pernyataan di atas mendasari rencana : 1). modifikasi pada fasilitas distillasi PT. Flora Sawita Chemindo (Gambar -1.1) dengan memisahkan distillat -2 sebagai produk samping dan menjadi Gambar-1.2 di bawah. Distillat -2 yang dikembalikan ke drier, adalah asam lemak C 16-18 (4,0 % dari jumlah umpan) dengan mutu setingkat mutu asam lemak rubber grade (warna 1,5R/8,0Y dan bilangan iodium 3,0 g/100 g maksimum)(flora Sawita Chemindo, 2008). Memisahkan distillat -2 berarti mengurangi bahan pengotor pada umpan masuk, sehingga lebih effisien dan mutu produk utama yang dibuat diharapkan lebih tinggi. 2). memvariasikan mutu (bilangan iodium) bahan baku intermediate (bilangan iodium tinggi berdampak pada kestabilan warna yang rendah atau h/s yang tinggi) dan 3). memvariasikan kondisi operasi distillasi (khususnya suhu bagian bawah kolom pemisah utama, sebab suhu bagian ini menjadi driving force pada distillasi dan sangat berpengaruh pada tingkat perolehan juga kestabilan warna asam stearat). 4). Kecepatan alir umpan juga perlu di variasikan di atas 5 ton/jam, mengingat ada indikasi kenaikan bilangan iodium atau h/s diatas angka ini. Ini bertujuan untuk mempelajari kapasitas maksimum yang bisa diperoleh pada kondisi operasi yang relatif baru dan tetap (jika IV umpan divariasikan lebih rendah) dan cara terbaik menambah kecepatan alir umpan, agar distillat tidak off
specs saat kapasitas dinaikkan. Hal ini mengingat, perbedaan rasio distillat produk Fraksi ringan Asam lemak C 16-18 Asam lemak C 16-18 rubber grade Umpan Drier Precut Pemisah Utama Asam lemak C 16-18, Sisa C 16-18, Fraksi ringan, Asam lemak C 16-18, Gambar -1.2. Rencana Modifikasi Fasilitas Distillasi Pembuatan/Pemurnian Asam Stearat PT. Flora Sawita Chemindo. akan menghasilkan mutu distillat yang berbeda pula (rasio distillat relatif tetap dengan mutu bahan baku dan pada kondisi yang sama). Kenaikan kecepatan alir umpan menyebabkan rasio distillat menjadi lebih kecil, sehingga jumlah fraksi ringan yang dipisahkan, lebih kecil. Fraksi ringan juga lebih banyak terikut ke distillat asam stearat (titik didih fraksi ringan lebih rendah dari titik didih asam stearat). Hal ini akan berdampak pada warna atau h/s-nya yang lebih besar atau off specs (perlu dicatat fraksi ringan, adalah salah satu penyebab ketidak stabilan warna atau h/s asam lemak, semakin sedikit jumlah pada asam lemak, semakin stabil). Pada batas tertentu kenaikan kecepatan alir umpan ini, masih diimbangi dengan kenaikan jumlah pemisahan fraksi ringan dan distillat asam stearat untuk mendapatkan yield yang sesuai dan mutu yang in specs, namun jika sudah mencapai batas maksimum kenaikan umpan tidak bisa dilakukan lagi. Kapasitas maksimum distillasi sudah tercapai. Kenaikan kecepatan alir umpan di atas batas maksimum akan membuat mutu off specs. 1.2 Permasalahan Penelitian Masalah yang harus dipecahkan dalam penelitian ini, adalah menemukan mutubahan intermediate HRBDPSFA dan kondisi yang optimum untuk menekan jumlah bahan pengotor fraksi ringan (light component) pada kolom fraksinasi (kolom Precut) dan fraksi berat (heavy component) pada kolom distillasi atau kolom pemisah
utama yang sesuai untuk mendapatkan heat stability yang optimum dan stabil pada distillat asam stearat berbasis RBDPS. Hal ini dapat dilakukan dengan memvariasikan : a. Kecepatan alir umpan (feed rate) b. Bilangan iodium umpan (feed Iodine value) c. Suhu bagian bawah kolom pemisah main distiller (bottom main distiller). 1. 3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan heat stability yang stabil pada asam stearat berbahan baku RBDPS pada kondisi pemisahan yang relatif tetap. 1.4. Hipotesis Penelitian Penurunan bilangan iodium umpan dapat menurunkan bilangan iodium, warna dan menaikkan stabilitas warna distillat asam stearat yang lebih baik. Kenaikan perlahan suhu bottom main distiller pada tekanan vakum dapat memisahkan impurities dan menurunkan jumlahnya pada distillat asam stearat, sehingga bilangan iodium dan warna lebih rendah, tingkat kestabilan warnanya lebih tinggi dan stabil. Kenaikan kecepatan alir umpan yang perlahan dan seimbang dapat mengendalikan perubahan warna, bilangan iodium dan kestabilan warna distillat asam stearat yang lebih baik dan stabil. Kombinasi ketiga dan interaksi dua antar dua serta interaksi antar ketiga perlakuan di atas akan dapat menghasilkan optimasi produk utama distillat asam stearat berbasis RBDPS yang stabil sesuai dengan standar mutu yang ditetapkan. 1.5 Manfaat Penelitian Jika tujuan penelitian di atas dapat dicapai, maka daya saing mutu asam stearat berbasis RBDPS dapat lebih ditingkatkan, yaitu mutu distillat asam stearat ditingkatkan sesuai standar mutu juga kapasitas dan tingkat perolehan produk yang sama dalam satu siklus produksi serta kenaikan keuntungan. Prinsip dasar penelitian ini juga dapat dipergunakan dalam menyelesaikan masalah yang menyangkut heat stability asam lemak atau minyak dan lemak, upaya
menaikkan kapasitas produksi produk utama dan keuntungan serta mengurangi jumlah produk samping dengan bahan baku minyak atau lemak yang berbeda.