DESTILASI ASAM LEMAK IR. M. YUSUF RITONGA
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENDAHULUAN 1.1 Pengenalan Minyak Dan Lemak Minyak dan lemak merupakan ester asam lemak dan gliserol atau gliserin. Dalam sain dikenal juga dengan nama trigliserida. Dalam ilmu kimia dasar, strukturnya digambarkan sebagai berikut :
O H2C – O – C R1 O HC – O – C R2 O H2C – O – C R3 Rumus molukulnya dikenal sebagai C3H5(COOR)3 jika gugus alkil adalah sama. Minyak dan lemak merupakan senyawa organik yang sangat penting terdapat dalammakanan, karena dapat langsung dicerna dalam tubuh manusia menjadi sumber energi. Minyak dan lemak tidak hanya dikenal sebagai sumber makan bagi manusia, tetapi merupakan bahan baku lilin, margarin, ditergent, kosmetika, obat-obatan dan pelumas.Tentunyan diolah dengan proses yang berbeda.Untuk digunakan dasar indusri sebagai bahan kosmetika dan konsumer produk trigliserida harus dihidrolisa yang menghasilkan asam lemak dan gliserin. Asam lemak lanjut dihidrogenasi menjadi alkohol. Keduanya asam lemak dan alkohol merupakan bahan baku pembuatan berbagai jenis kosmetik dan consumer product. Minyak dan lemak dibedakan berdasarkan titik lelehnya. Minyak merupakan cairan pada suhu kamar, sedangkan lemak membeku berupa padatan atau semi padatan. Perbedaan ini tidak begitu mencolok, tergantung keadaan alam dan iklim tempat minyak dan lemak berada.
Trigliserida atau gliserida yang terbentuk dari asam lemak januh dengan rantai yang panjang, memiliki titik didih atau titik cair lebih tinggi daripada asam-asam lemak jenuh rantai pendek. Demikian juga dengan asam-asam lemak tak jenuh. Titik cair asam-asam lemak yang tedapat dalam minyak dan lemak ditampilkan pada TABEL.1 berikut ini. TABEL.1. Titik cair berbagai asam lemak pada minyak dan lemak.
Jenis
Jumlah
asam
atom C
Nama umum dan rumuskimia
Titik cair 0C
Lemak Asam
4
Asam butirat
(C3H7COOH)
- 7,9
Lemak
6
Asam karoat
(C5H11COOH)
- 3,4
Jenuh
8
Asam kaprilat (C7H15COOH)
16,7
12
Asam laurat
(C11H23COOH)
44,2
14
Asam muislat
(C13H27COOH)
54,4
16
Asam palmitat (C15H31COOH)
62,9
18
Asam stearat
69,9
18
Asam oleat
Asam emak Tak
(C17H35COOH)
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 18
Jenuh
Asam linoleat CH2(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7
18
16,3
- 5
Asam linolenat CH3CH27CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
- 11
Pada lemak dan minyak berasal dari tumbuh-tumbuhan terutama biji-bijian terdapat lechitinyang dapat menyebabkan lendir. Minyak yang berasak dari tanaman yang mengandung klorofil akan berwarna kehijauan. Besarnya kandungan bahan ini tidak sama, kendati diperoleh dari tanaman yang sejenis, tergantung tempat tanaman dibudidayakan. Bahan-bahan yang terkandung dalam lemak dan minyak, bukan hanya lichtindan klorofil. Sesungguhnya masih cukup bantak bahan impuritis terkandung dengan jumlah yang
berbeda, oleh sebab iotu pengolahan lemak dan minyak adalah spesifik tergantung sifat alami minyak dan lemak dan hasil akhiryang diinginkan. 1.2. Penggolongan Minyak dan Lemak Perbedaan fisis sangat erat hubungannya susunan asam lemak, sehingga ddibedakan atas tiga jenis, yaitu : a. minyak tak mengering, adalah minyak/ lemak yang memiliki bilangan Iod (IV) dibawah 100. Minyak kelapa, minyak sawit dan minyak inti sawit dimasukkan dalam golongan ini. b. minyak semi mengering, adalah minyak/lemak yang memiliki bilangan iod sekitar 100-130. Asam lemaknya terutama asam lemak tak jenuh, diantaranya linoleat dan asam linolenat. Yang termasuk golongan ini adalah minyak kacang kedele. c. minyak mengering, adalah minyak/lemak yang memiliki bilangan iod diatas 130. asam lemaknya terutama asam lemak tak jenuh dan sedikit sekali asam lemak jenuh, diantaranya asam oleat, asam linoleat dan asam linolenat, biasanya jenis minyak ini dipakai sebagai bahan baku pembuatan cat. Asam lemak jenuh lebih stabil dibandingkan asam lemak tidak jenuh, akibatnya titik leleh asam lemak jenuh lebih tinggi. Kestabilan asam lemak jenuh mudah dipengaruhi oleh temperatur. Tingkat sifat mengering minyak/lemak selain ditentukan oleh jumlah ikatan rangkap asam lemaknya juga dipengaruhi oleh posisi ikatan rangkap tersebut pada eantai asam lemak yang terikat pada gliserida, sehingga dikenal asam lemak yang berkonjugasi dan tidak berkonjugasi. Jenis minyak yang memiliki asam lemak tidak jenuh yang tinggi memiliki sifat mengering yang kuat bila dibandingkan dengan minyak memiliki asam lemak tidak jenuh yang tinggi tetapi tidak berkonjugasi. Berikut ditampilkan asam lemak tak berkonjugasi dan berkonjugasi.
H
H
H
H
H - C - C = C - C - H H
H
Tak berkonjugasi
H
H
H
H
H
H
H - C - C = C - C = C - C - H H
H berkonjugasi
Penggolongan minyak dan lemak seperti ini sangat diperlukan, karena sangat mempengaruhi produk hasil hidrolisa trigliserida dan destilasi asam lemak. Dalam hal ini salah satu parameter utama untuk menghidrolisa trigliserida adalah bilangan iod (IV), disamping parameter lain. Hal ini disebabkan bilangan iod sangat dipengaruhi performa proses hidrolisa trigliserida dan destilasi asam lemak. Hal ini akan dibahas lebih mendalam pada pokok bahasan hidrolisa trigliserida.
1.3. komponen pembentukan trigliserida. Komponen utama pembentuk minyak atau lemak adalah trigliserida. Bahan ini merupakan hasil esterifikasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak yang menghasilkan tiga molekul air dan satu molekul trigeliserida.
C3H5(OH)3 + RCOOH Gliserol
as. Lemak
C3H5(COOR)3 + 3H2O Trigliserida
air
Disamping trigliserida, secara alami minyak atau lemak juga mengandung digliserida dan monogliserida. Kedua jenis ini terdapat secara alami pada minyak dan lemak. Kandungan air pada minyak dan lemak mentah menyebabkan hidrolisa terhadap trigliserida membentuk di dan mono gliserida dengan bantuan enzim lipase pada daging buah. Pembentukan kedua bahan ini akan semakin erat bila suhu lingkungan semakin meningkat. Demikian juga bila waktu hidrolisa bertambah. Reaksi kimia berikut menggambarkan tahap pembentukan di dan mono gliserida.
a. b.
trigliserida + air digliserida + as. Lemak bebas C3H5(OOCR)3 + H2O C3H5(OH)(OOCR)2 + RCOOH digliserida + air monogliserida + as.lemak bebas C3H5(OH)(OOCR)2 + H2O C3H5(OH)2(OOCR) + RCOOH
Berdasarkan reaksi di atas, kandungan air pada minyak atau lemak dapat menyebabkan kandungan as. Lemak bebas dan dua gliserida terakhir cendrung bertambah. Ini juga berarti kandungan impuritis pada minyak dan lemak cendrung bertambah. Beberapa jenis impuritis lain yang terdapat pada minyak dan lemak, adalah : a. as. Lemak bebas (free fatty acid) b. senyawa pospatida c. senyawa tak tersabunkan d. senyawa peroxida e. senyawa sterol f. sedikit logam (trace metals) g. senyawa penyebab warna (colour bodies) h. senyawa pestisida Bahan impuritis atau by product di atas harus dikurangi pada tingkat tertentu agar dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam lemak yang digunakan pada destilasi asam lemak atas golongan asam lemak blended dan asam lemak murni. Berikut ditampilkan komposisi beberapa minyak dan lemak untuk menggambarkan perbedaan kandungannya dan sebagai dasar pertimbangan pemilihan bahan baku pembuatan asam lemak untuk didestilasi. Tabel 2. Komposisi terigliserida pada beberapa minyak dan lemak. As. lemak Minyak kelapa sawit Minyak inti sawit Minyak kelapa (%) (%) As. Kaprilat –4 As. Kaproat –7 -
As. As. As. As. As. As.
Laulat Mirislit Palmitat Stearat Oleat linoleat
1,1 – 2,5 40 – 46 3,6 – 4,7 39 – 45 7 - 11
46 – 52 14 – 17 6,5 – 9 1,0 – 2,5 13 – 19 0,5 – 2
6,3 7,3 17,5 8,3 10,2 0,2
1.4. Pengolahan awal minyak (pretreatment) Dari ketiga golongan minyak dan lemak yang telah diuraikan di depan pada pokok bahasan 1.2, minyak kelapa, minyak kelapa sawit dan minyak inti sawit merupakan pilihan utama sebagai bahan baku pembuatan asam lemak. Ketiganya memiliki bilangan iod di bawah 100 serta distribusi jumlah atom C pada masing-masing lebih menyebar mulai dari C6 sampai C20 (lihat kembali tabel 2). Denganbilangan iod 100, proses hidrolisa akan dapat berjalan lebih effisien karena reaktor hidrolisa (spliter) dapat dioperasikan sepanjang tahun. Hal ini disebabkan senyawa polimer yang terbentuk selama proses hidrolisa tidak banyak berpengaruh dibandingkan jika menggunakan minyak dan lemak dengan bilangan iod diatas 100. Senyawa polimer yang terbentuk lebih banyak dapat mengurangi efektivitas perpindahan panas selama proses hidrolisa, sehingga tidak ekonomis. Pada dasarnya minyak kelapa (Crude Coconut Oil) dan minyak inti sawit (Crude Palm Kernel Oil) yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam lemak lewat jalur hidrolisa sudah diolah pada tingkat tertentu, untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan fraksifraksi asam lemak, Crude coconut oil (CNO) dan crude palm kernel oil (CPKO) harus diolah lebih dahulu, sehingga memenuhi kualitas yang lebih baik. Pada pengolahan awal ini proses yang dilakukan melalui dua tahap, yaitu : a. proses degumming b. proses pemucatan Proses degumming bertujuan untuk mengurangi senyawa pospolipida, protein, stack, tsace metal Fe, Cu; garam-garam Ca dan Mg serta garam-garam pospolipida. Proses ini berlangsung pada suhu + 1200C dan tekanan 25 mbar dengan menggunakan asam pospat (H3PO4). Proses degumming juga bertujuan untuk mengurangi pemakaian tanah pemucat atau campuran tanah pemucat dengan arang aktif pada proses pemucatan. Dengan melalui step ini upaya mengurangi dengan efektif senyawa pospolipida atau klarefit dan sejumlah zat-zat pewarna (colour bodies) lain akan dapat dicapai. Warna hasil pengolahan awal ini ditetapkan pada range 1,5R – 2R, sehingga layak digunakan sebagai bahan bakar pembuatan fraksifraksi asam lemak yang berkualitas internasional. Pemakaian tanah pemucat untuk masing-masing CNO dan CPKO berbeda jumlahnya. Umumnya pemakaian tanah pemucat untuk pemucatan CNO lebih besar dibandingkan pada pemucatan CPKO, karena kandungan impuritisnya lebih besar. Pemakaian tanah pemucat pada proses pemucatan berkisar 5% dari jumlah minyak yang diolah. Angka ini bisa berubah jika minyak yang digunakan mengandung komposisi yang berbeda. 1.5. Hidrolisa trigliserida Hidrolisa trigliserida dari CNO atau CPKO merupakan awal dari pembuatan asam lemak, fatty alkohol, surfaltant, detergen, kosmetik, konsumer product dan farmasi. Hidrolisa ini
menjadi sangat penting dalam industri oleokimia, karena dengan proses lanjutan yang spesifik dapat dihasilkan bahan-bahan di atas dapat diproduksi. Hidrolisa CNO atau CPKO berlangsung menurut reaksi sebagai berikut: C3H5(OH)(OOCR)2 + RCOOH 1. C3H5(OOCR)3 + H2O trigliserida digliserida as. Lemak C3H5(OH)2(OOCR) + RCOOH 2. C3H5(OH)(OOCR)2 + H2O digliserida monogliserida as. Lemak C3H5(OH)3 + RCOOH 3. C3H5(OH)2(OOCR) + H2O monogliserida gliserida as. Lemak Keseluruhan reaksi di atas akan memenuhi persamaan reaksi sebagai berikut : C3H5(OH)3 + 3RCOOH C3H5(OOCR)3 + 3H2O Hidrolisa ini berlangsung pada reaktoer yang disebut spliter, dengan menggunakan trafo bertekanan 63 bar. Asam lemak yang dihasilkan dikeluarkan dari bagian atas reaktor berdasarkan perbedaan berat jenis, sedangkan gliserin yang dihasilkan dikeluarkan dari bagian bawaah reaktor. Derajat hidrolisa atau splitting degree proses hidrolisa CNO atau CPKO bisa mencapai 98%. Untuk memperoleh gambaran umum hasil hidrolisa CO atau CPKO, berikut dilanjutkan data-data sebagai berikut : Tabel –3 a. b. c. d.
derajat hidrolisa pemakaian steam kadar gliserin (%berat) bilangan asam asam lemak (AV) e. kadar air asam lemak (%berat) f. warna asam lemak (Red / Yellow) g. komposisi asam lemak (%berat) C6 = C8 = C10 = C12 =
1,0 % 9,1 % 6,3 % 47,3 %
CNO 98%
BAHAN BAKU CPKO 98%
17% (min) 264 (min)
16% (min) 248 (min)
1,5% (max)
1,5% (max)
2,5R (max)
2,5R (max)
C14 = C16 = C18 = C20 =
17,5 % 8,3 % 10,2 % 0,2 %
Asam lemak dari hasil hidrolisa di atas, tidak hanya mengandung trigliserida pada TABEL-3, tetapi tetap mengandung impuritis atau by product dalam jumlah kecil. Dengan penjelasan ini kualitas asam lemak hasil hidrolisa sangat menentukan kualitas fraksi-fraksi asam lemak dari proses destilasi.
Untuk lebih memahami proses hidrolisa CNO dan CPKO secara umum, di bawah ini digambarkan diagram blok proses pretreatment dan hidrolisa.
AS. LEMAK B. EARTH/A.CARBON H3PO4 DRIER CNO/ CPKO
RETENTION VESSEL
PROSES DEGUMMING DAN PEMUCATAN UNIT – A
KE UNIT DISTILASI SPLI TER
STEAM BERTEKANAN 63 BAR GLISERIN WATER KEUNITPETREAT MEN GLISERIN
PROSESHIDROLISA UNIT – B
Gbr 1. Blok diagram proses degumming, pemucatan dan hidrolisa CNO/CPKO Bahan baku CNO, sebelum dihidrolisa selalu terlebih dahulu harus diolah pada unit-A. Berbeda dengan CPKO yang tidak selalu harus diolah pada unit-A. Hal ini disebabkan CNO secara alami memang lebih banyak mengandung impuritis dibandingkan dengan CPKO, sehingga jarang memenuhi kualitas CNO yang layak dihidrolisa untuk menghasilkan fraksifraksi asam lemak yang bermutu tinggi. DISTILASI ASAM LEMAK 2.1 Tujuan Distilasi Asam Lemak. Seperti telah diungkapkan pada hidrolisa CNO dan CPKO, bahwa sebagian impuritis pada CNO dan CPKO tetap terikut dalam asam lemak. Impuritis ini harus dipisahkan untuk mendapatkan fraksi-fraksi asam lemak yang berkwalitas tinggi. Distilasi asam lemak, disamping terutama untuk memisahkan fraksi-fraksi asam lemak, juga untuk memisahkan impuritis dari fraksi-fraksi asam lemak. Fraksi-fraksi asam lemak yang diperoleh pada distilasi asam lemak terbagi atas dua fraksi utama, yakni fraksi asam lemak C6-10 dan fraksi asam lemak C12-18. Sekitar 30% impuritis bertitik didih diatas 270oC pada tekanan 8 mbar serta sebagian kecil asam lemak beratom C2O, yang lazim disebut fraksi residue, dapat dihidroksi ulang pada splitter
2.2. Uraian Proses Distilasi Diagram blok proses distilasi asam lemak atas dua bagian fraksi C6-10 dan C12-18 dapat digambarkan sebagai berikut
As.lemak
as. Lemak DRIER
residu mentah
mentah
KOLOM DISTILA SI - I
as. lemak
KOLOM DISTILA SI - II
C12-18 + residu
Gambar 2. Diagram blok proses distilasi asam lemak Pada kenyataannya distilasi asam lemak (brude fatty acid) bisa lebih kompleks dari blok diagram di atas. Keadaan ini tergantung pada permintaan proses. Artinya kedua fraksi utama asam lemak C6-10 dan C12-18 dapat dipisahkan atas fraksi-fraksi tunggal pembentuknya, yaitu asam lemak C6, C8, C10, C12, C14, C16, dan C18. Untuk tujuan ini, kolom distilasi yang dipakai lebih banyak dari blok diagram di atas dengan spesifikasi alat yang berbeda tentunya. Kendati demikian prinsip utama tujuan proses distilasi asam lemak tidak berbeda. Umumnya proses distilasi asam lemak dimulai dengan pengeringan. Pada proses pengeringan ini, air yang terkandung pada asam lemak dikurangi sampai tingkat tertentu hingga tidak mengganggu proses distilasi. Dengan melalui proses pengeringan ini, air yang terkandung pada asam lemak dapat dikurangi sampai lebih dari sebagian besar kandungan awal. Kadar air asam lemak yang layak untuk proses distilasi sekitar 2% berat. Pengeringan asam lemak tidak hanya bertujuan untuk mengurangi kadar air, tetapi juga untuk mengurangi kandungan impuritis yang bertitik didih sekitar 100oC pada tekanan 8 mbar. Impuritis yang bertitik didih di atas 100oC, dikurangi sampai pada tingkat tertentu pada suhu sekitar 235oC pada tekanan sekitar 48 mbar pada kolom pertama. Kondisi ini juga merupakan temperatur yang ideal untuk memisahkan asam lemak C6-10 dengan campuran asam lemak C12-18 dengan residu. Sebagian kecil air yang terkandung pada asam lemak ditekan sampai tingkat tertentu. Dengan kondisi ini pula, dapat diharapkan kwalitas asam lemak C6-10 sebagai berikut : a. bilangan asam (AV) = 255 - 370 b. bilangan Iod (IV) = 1.0 (maksimum) c. warna = 0.5 – 1.0 R d. kadar air (%berat) = 0.1 % (maksimal) e. komposisi (%berat) C6 = 5% (maksimal) C8 = 56 –58% C10 = 37 – 39% C12 = 1.0 (maksimal)
Pada kolom pertama asam lemak C6-10 yang dihasilkan besarnya (secara kwantitatif) berkisar 7 – 9 % dari bahan baku asam lemak yang dipergunakan. Jika asam lemak berasal dari hidrolisa CPKO. Harga diatas akan berubah menjadi 13-15% dari asam lemak yang dipergunakan, jika asam lemak berasal dari hidrolisa CNO. Secara alami kandungan C6-10 pada CNO lebih banyak 0.67-0.86 dari jumlah C6-10 pada CPKO. Kwantitas ini memberikan sedikit dampak terhadap perencanaan pabrik proses distilasi asam lemak berbahan baku asam lemak dari hidrolisa CNO. Perbedaan ini dapat diperhatikan pada diagram alir proses distilasi asam lemak dari hidrolisa CNO dan CPKO pada gambar 3. dan gambar 4. Berbeda dengan asam lemak C6-10 dari asam lemak CPKO, asam lemak C6-10 dari asam lemak CNO akan berkwalitas lebih rendah, jika jumlah C6 yang lebih banyak pada asam lemak CNO tidak dipisahkan dan dikurangi pada jumlah tertentu. Khususnya terhadap penampilan warna dan kandungan ikatan rangkap pada rantai atom C asam lemak C6-10 cenderung menurunkan kwalitas alkohol dari asam lemak (fatty alkohol). Untuk menghasilkan asam lemak C6-10 dari asam lemak CNO yang setara dengan kwalitas asam lemak C6-10 dari asam lemak CPKO, jumlah asam lemak C6 yang harus diambil berkisar 0.15-0.4% dari asam lemak yang dipergunakan. Pada fraksi inilah sebagian besar impuritis penyebab warna dipisahkan. Tentu saja bercampur sedikit dengan asam lemak C6-10 dalam jumlah kecil. Asam lemak C12-18 yang bercampur dengan residu dikeluarkan dari bagian bawah kolom distilasi dan selanjutnya dipisahkan pada kolom kedua. Pemisahan pada kolom ini berlangsung pada suhu 188-266oC dan tekanan 15-18 mbar. Pada kolom ini impuritis yang masih terkandung pada C12-18 dipisahkan dari bagian atas dan bawah kolom distilasi. Dengan proses ini diharapkan dapat dihasilkan asam lemak C12-18 dengan spesifikasi sebagai berikut : a. b. c. d. e.
bilangan asam (AV) = 355-370 bilangan Iod (IV) = 0.1 (maksimum) warna = 0.82 (maksimum) kadar air (% berat) = 0.1% (maksimum) komposisi (% berat) = 0.1 % C8 C10 = 1.0 % (maksimum) C12 = 53-56 % C14 = 19-21 % C16 = 10-11 % C18 = 12-14 % C20 = 0.1 % (maksimum)
8
19
5D5
21
5D6
5D4
5G3
5G5
11
PR 5-0266
TIC 5-0123
5G15-2
22
5G9
TR 5-0115
16
PR 5-0118
5D2
5D1 4
LAH 5-0103
TR 5-0105
LIC 5-0102
TIC 5-0104
PR 5-0122
WC 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
5G11
TR 5-0268
13
WC
9 TIC 5-0259
5D3
TR 5-0261
41
WCT PR 5-0255
5D7
TR 5-0241
TR 5-0125
44 43
7
6
30 S TR 5-0255
5F2 TR 5-0100
TR 5-0121
5E1
5G15-3
12
40
18
WC WC
TR 5-0188
TR 5-0100
TIC 5-0262
5E8
LC 5-0135
LAH 5-0263
5F3
5E11
10 5G4 TRC 5-0214
TIC 5-0111
LIC 5-0271
5G13
FR 5-0127
3
45
FRC 5-0123
5G3
5E9
5E4
5G12
WCT 565
5E10
35 2
5G2
FRC 5-0110
25
5
28
31
37
36
5G1 22
24 23
29 33
39
15 1
28
34
26
27
RESIDUE TO TANK 10T14 OR TANK 10T16
RESIDUE CO SH FAT 2101 FAT TRAP
8
21
19
5D5
5D6
5D4
5G3
5G5
11
PR 5-0266
TIC 5-0123
5G15-2
22
5G9
TR 5-0115
16
PR 5-0118
5D2
5D1 4
LAH 5-0103
TR 5-0105
LIC 5-0102
TIC 5-0104
PR 5-0122
WC 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
5G11
TR 5-0268
13
WC
9 TIC 5-0259
5D3
TR 5-0261
41
WCT PR 5-0255
5D7
TR 5-0241
TR 5-0125
44 43
7
6
30 S TR 5-0255
5F2 TR 5-0100
TR 5-0121
5E1
5G15-3
12
40
18
WC WC
TR 5-0188 TIC 5-0262
5E8
LC 5-0135
TR 5-0100
LAH 5-0263
5F3
5E11
10 5G4 TRC 5-0214
TIC 5-0111
LIC 5-0271
5G13
FR 5-0127
3
45
FRC 5-0123
5G3
5E9
5E4
5G12
WCT 565
5E10
35 2
5G2
FRC 5-0110
25
5
28
31
37
36
5G1 22
24 23
29 33
39
15 1
28
34
26
27
RESIDUE TO TANK 10T14 OR TANK 10T16
RESIDUE CO SH FAT 2101 FAT TRAP
Impuritis yang dipisahkan pada bagian bawah kolom kedua berupa : a. digliserida b. monogliserida c. asam lemak C18-20 d. trigliserida e. colour bodies Gliserida yang terkandung pada residu, merupakan bagian yang tidak terkonversi seutuhnya menjadi asam lemak dan gliserin pada hidrolisa trigliserida CNO atau CPKO, oleh sebab ini fraksi residu ini dapat diolah kembali menjadi asam lemak dan gliserin. Disamping memenuhi kwalitas asam lemak C12-18, residu yang dihasilkan merupakan pembatas pada distilasi ini. Proses pemisahan asam lemak C12-18 dengan fraksi residu baru ideal jika harga bilangan asamnya lebih kecil atau sama dengan 10 dan jumlah residu yang dihasilkan berkisar sebanyak 3% dari asam lemak yang digunakan. Jika jumlah residu lebih besar dari 3%, maka proses ini menjadi sedikit kurang fisible. Keadaan ini akan menyebabkan kapasitas produksi menurun, akibat asam lemak C12-18 yang dihasilkan akan semakin berkurang dan rentang waktu pengolahan kembali residu menjadi lebih pendek. Hidrolisa residu dan distilasi asam lemak dari residu secara keseluruhan lebih mahal dan jumlah perolehan produk adalah relatif jauh lebih kecil. 2.3. Tekanan vakum Pada uraian ringkas proses distilasi asam lemak pada pokok bahasan 2.2, kondisi tekanan selalu dibawah 1 atm. Besar tekanan vakum rata-rata dibawah 50 mbar. Terdapat 2 hal pokok yang melatar belakangi kondisi vakum ini, antara lain : 2.3.1. effisiensi pemakaian energi 2.3.2. meningkatkan mutu asam lemak yang dihasilkan. Untuk lebih memahami kedua hal di atas, masing-masing dibahas pada subpokok bahasan tersendiri. 2.3.1. Effisiensi pemakaian energi. Proses distilasi pada prinsipnya adalah pemisahan suatu bahan cair atas komponen-komponennya atas perbedaan titik didihnya. Untuk tujuan ini tentu saja bahan cair tersebut harus dipanaskan, diuapkan lalu dipisahkan pada suhu dan tekanan tertentu, sesuai dengan produk yang diinginkan. Penguapan bahan cair tentu saja menyangkut titik didih dan tekanan lingkungan bahan cair yang diuapkan atau dipisahkan dan ini berarti menyangkut energi panas yang dibutuhkan untuk penguapan. Sekarang timbul pertanyaan : “bagaimana tekanan vakum dapat menurunkan pemakaian energi panas pada proses distilasi asam lemak ?” Jawabannya sangatlah sederhana. Secara alami bahan cair dapat mendidih pada suhu yang berbeda-beda. Bisa lebih tinggi atau lebih rendah dari titik didihnya pada tekanan atmosfer. Bagaimana hal ini bisa jadi kenyataan ? Tekanan lingkungan bahan cair diatur lebih rendah atau lebih tinggi dari tekanan udara luar. Jika tekanan lingkungan dibuat lebih rendah dari satu atmosfer, bahan cair akan mendidih dan menguap pada suhu yang lebih rendah. Sebaliknya bahan cair akan mendidih dan menguap pada suhu yang lebih tinggi, jika
tekanan lingkungan dibuat lebih tinggi dari tekanan udara luar (1 atm). Apakah artinya ini, jika dikaitkan dengan pemakaian energi panas untuk menaikkan dan menurunkan suhu bahan cair pada proses penguapan ?. dari penjelasan sederhana di atas, dapat disimpulkan pemakaian energi panas akan semakin kecil jika tekanan lingkungan bahan cair dibuat semakin rendah. Penjelasan di ataslah yang mendasari distilasi asam lemak dilakukan pada tekanan vakum. Jauh di bawah tekanan satu atmosfer. Akan tetapi hal ini tidak terlepas dari kwalitas produk distilasi asam lemak yang akan dibahas pada subpokok bahasan berikut. Tekanan vakum pada proses distilasi asam lemak dicapai dengan menggunakan peralatan mekanis seperti ejektor atau pompa vakum yang menjadi bagian dari peralatan proses distilasi yang berlangsung secara berkesinambungan. Dengan peralatan ini tekanan vakum dapat dicapai sampai 5 mbar pada kolom distilasi, saat telah dibebani oleh penguapan bahan cair dan 10 s/d 70 mbar pada saat dibebani oleh penguapan pada kolom yang berbeda. 2.3.2. Meningkatkan mutu asam lemak. Asam lemak yang dihasilkan pada proses distilasi asam lemak dibedakan atas fraksi-fraksi C6-10 dan C12-18 serta fraksi tunggal masing-masing asam lemak yang membentuk brude fatty acid (asam lemak kasar) dari hidrolisa trigliserida CNO, seperti asam lemak C6, C8, C10, C12, C14, C16, dan C18. Proses distilasi asam lemak kasar pada tekanan vakum bertujuan untuk meningkatkan kwalitas asam lemak tersebut di atas. Bagaimana tujuan di atas dicapai ?. Bukankah proses distilasi hanya untuk memisahkan asam lemak kasar atas komponen-komponen pembentuknya ?. Sekilas proses distilasi asam lemak kasar, hanya untuk memisahkan atas komponen-komponen pembentuknya dengan tingkat persentase tertentu. Memang inilah yang menjadi tujuan utama distilasi asam lemak kasar. Tetapi hal ini saja tidak cukup, karena masih terdapat beberapa faktor lain yang menunjang mutu fraksi-fraksi asam lemak, sehingga lebih kompetitif di pasar industri oleokimia, untuk kebutuhan pembuatan kosmetik, detergent dan sebagainya. Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan di atas, kita kembali pada materi penyusun trigliserida minyak kelapa kopra (crude coconut oil). Selain komposisi fraksi –fraksi asam lemak, faktor-faktor berikut perlu mendapat perhatian. Pada proses distilasi asam lemak terdapat beberapa faktor yang harus dikontrol dengan baik untuk memisahkan kwalitas fraksi asam lemak yang baik, adapun faktor-faktor tersebut ialah : a. kadar air pada tiap fraksi distilasi. b. warna pada tiap fraksi distilasi. c. ikatan rangkap pada asam lemak jenuh. Disamping komposisi asam lemak pembentuk tiap fraksi asam lemak serta besar bilangan asamnya (acid value). Dua faktor terakhir di atas yakni warna dan ikatan rangkap pada fraksi distilasi, merupakan faktor yang dapat berubah secara fisis dan kimiawi pada saat proses distilasi berlangsung. Terutama jika proses pemisahan berlangsung pada tekanan udara atmosfer. Pada proses distilasi dengan tekanan atmosfer, terdapat udara yang cukup banyak di dalam peralatan. Udara, dalam hal ini oksigen yang cukup yang terdapat di dalam udara akan mengoksidasi ikatan jenuh asam lemak serta ikatan tidak jenuh
pada asam lemak. Pembentukan ikatan rangkap ini dimungkinkan karena suhu proses destilasilebih tinggi pada tekanan atmosfer. Dengan adanya ikatan rangkap pada fraksi-fraksi destilasi asam lemak, warna fraksi destilasi cenderung bertambah. Kecenderungan bertambahnya ikatan rangkap dan warna pada tiap fraksi akan semakin besar bila temperatur pemisahan semakin tinggi. Dengan tekanan vakum, destilasi asam lemak dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah. Dengan tekanan vakum, kadar oksigen di dalam peralatan pemisah dapat ditekan serendah mungkin, sehingga dapat menekan reaksi oksidasi ikatan jenuh pada asam lemak menjadi ikatan rangkap. Pada akhirnya dapat menekan warna pada produk destilasi asam lemak dari minyak kelapa kopra. Inilah yang paling pokok yang mendasari proses pemisahan asam lemak dengan destilasi, dilakukan pada tekanan vakum. Faktor kadar air, berpengaruh secara tidak langsung pada perubahan warna dan ikatan rangkap fraksi destilasi asam lemak. Jumlah kadar air di atas 1,5 % pada asam lemakkasar, membutuhkan suhu destilasi yang lebih tinggi. Kendatipun proses destilasi berlangsung pada tekanan vakum, kenaikan suhu tetap memungkinkan perubahan-perubahan (kenaikan). Warna dan ikatan rangkap pada product destilasi asam lemak. Dengan demikian kenaikan kadar air pada asam lemak kasar dapat menaikan warna dan ikatan rangkap pada fraksi destilasi asam lemak. Tidak hanya kedua faktor ini mengalami kenaikan, proses pemisahan pun dapat terganggu. Kelancaran dang kapasitas produksi dapat berkurang sampai 50%, di samping terjadi penyimpangan komposisi asam lemak pembentuk fraksi destilasi asam lemak akibat kenaikan kadar air pada umpan asam lemak. Dengan penjelasan singkat di atas penulis yakin para pembaca dapat memahami alasan proses pemisahan asam lemak dari minyak kelapa sawit dari minyak kelapa kopra dengan proses destilasi bertekanan vakum. BILANGAN ASAM PRODUK DESTILASI 3.1. BILANGAN ASAM FRAKSI TUNGGAL ASAM LEMAK Dalam proses destilasi, mengontrol secara berkesinambungan nilai bilangan asam fraksi-fraksi destilasi asam lemak sangat diperlukan untuk menjaga kualitas produk destilasi asam lemak. Pengontrolan dapat dilakukan melalui hasil analisa laboratorium secara berkala maupun secara teoritis dari formulasi yang ada. Pengontrolan bilangan asam dengan cara terakhir ini mutlak perlu dilakukan jika pengontrolan lewat hasil analisa laboratorium tidak dapat dilakukan, karena kerusajkan analisa bilangan asam. Menentukan bilangan asam fraksi destilasi asam lemak secara praktis sangat mudah dilakukan. Besar bilangan asam lemak tergantung dari dua hal pokok, yaitu : 1. komposisi asam lemak 2. bilangan asam fraksi tunggal asam lemak. Secara alami bilangan asam lemak dengan rantai karbon lebih pendek adalah lebih besar, dibanding asam lemak dengan rantai karbon lebih panjang, karena berat molekulnya lebih kecil. Sehingga jika asam lemak merupakan campuran beberapa asam lemak, bilangan asam campuran cenderung bertambah besar jika komposisi lebih ringan cenderung bertambah banyak. Kecenderungan berkurangnya bilangan asam merupakan indikasi berkurangnya komposisi asam lemak lebih ringan atau bertambahnya komposisi asam lemak lebih berat (heavy component).
Besarnya bilangan asam untuk asam lemak fraksi tunggal dapat ditentukan sebagai berikut : AV = 56,108 BM Dimana : AV = bilangan asam fraksi tunggal asam lemak BM = berat molekul asam lemak tunggal. Berikut ini diberikan bilangan asam fraksi tunggal . Tabel 3.1. Bilangan Asam Fraksi Tunggal Asam Lemak No Asam lemak 1. C6 – fatty acid 2. C8 – fatty acid C10- fatty acid 3. C12- fatty acid 4.
asam lemak (pure fatty acid) AV (bilangan asam) 483 389 326 280
3.2. BILANGAN ASAM CAMPURAN ASAM LEMAK Produk destilasi asam lemak dapat berupa campuran C6-10 artinya terdiri dari sejumlah tertentu fraksi tunggal asam lemak C6, C8, C10 dan sejumlah kecil asam lemak C12 seperti dicantumkan pada spesifikasi C6-10 asam lemak. Produk asam lemak yang lain dapat berupa C12-18 asam lemak artinya terdiri dari sejumlah teretntu fraksi tunggal asam lemak C10 (sangat sedikit), C12, C14, C16, C18 dan sejumlah kecil C20, seperti dicantumkan pada spesifikasi C12-18 asam lemak. Bilangan asam campuran asam lemak dapat ditentukan secara teoritis dengan formula berikut : AV = (A x a) + (B x b) + (C x c) + (D x d) Dimana : A, B, C dan D = bilangan fraksi tunggal asam lemak. A, b, c dan d = komposisi masing-masing fraksi tunggal dalam campuran (dalam % berat). DAFTAR PUSTAKA 1. Lurgi. GmBh,” operasi manual fatty acid distilation”, frankfurt, 1989. 2. S. kataren, “Minyak dan lemak pangan “’ Universitas indonesia press, jakarta, 1986. 3. Siid chemie indonesia, “highly active bleaching eart for processing of fats and oils”, cimapag, 1994. 4. Lurgi GmBh, “ spliting process of fats and oils”, frank furt, 1990. 5. Seminar bleaching eart, siid chemie indonesia, medan , 1994. 6. Lurgi, GmBh, “ manual prosess of hidrolisys crude palm kernel oil”, frankfurt, 1990.
