2 tinjauan pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm...

17
2 Tinjauan Pustaka 2.1. Tanaman nyamplung (Calophyllum inophyllum) Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) termasuk dalam marga Calophylum yang mempunyai sebaran cukup luas di dunia yaitu Madagaskar, Afrika Timur, Asia Selatan dan Tenggara, Kepulauan Pasifik, Hindia Barat, dan Amerika Selatan. Di Indonesia, nyamplung tersebar mulai dari Sumatera Barat, Riau, Jambi, Sumatera Selatan, Lampung, Jawa, Kalimantan Barat, Kalimantan Tengah, Sulawesi, Maluku, hingga Nusa Tenggara Timur dan Papua. Selain itu pohon ini juga ditemui, di wilayah Malaysia, Filipina, Thailand, dan Papua Nugini. Berikut merupakan taksonomi tanaman nyamplung Divisi : Spermatophyla Sub Divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Bangsa : Guttiferales Suku : Guttiferae Marga : Calophyllum Jenis : Calophyllum inophyllum L Pohon ini biasa tumbuh di tepi sungai atau pantai yang berudara panas dengan ketinggian hingga 200 m dari permukaan laut. Dapat berfungsi sebagai wind braker. Tanaman ini tumbuh subur dalam hutan-hutan tropis di Indonesia. Ciri-ciri pohon nyamplung antara lain batangnya berkayu, bulat, warna coklat, daunnya tunggal, bersilang berhadapan, bulat memanjang atau bulat telur. ujung daun tumpul, pangkal membulat, tepinya rata. Daun bertulang menyirip itu panjangnya 10-21 cm, lebar 6-11 cm dengan tangkai 1,5-2,5 cm. Bunga nyamplung biasanya majemuk dan berbentuk tandan. Sementara buahnya bulat seperti peluru, dengan diameter 2,5-3,5 cm, berwarna hijau, dan berubah cokelat jika kering. Biji buah bulat, tebal, keras, berwarna coklat. Pada inti terdapat minyak berwarna kuning. Tinggi pohon nyamplung lebih kurang 20 meter dan berakar tunggang. Seperti terlihat pada (Gambar 2.1) Setiap pohon nyamplung menghasilkan sekitar 250 kg biji.

Upload: hamien

Post on 08-Jul-2018

222 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

2 Tinjauan Pustaka

2.1. Tanaman nyamplung (Calophyllum inophyllum)

Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) termasuk dalam marga Calophylum yang

mempunyai sebaran cukup luas di dunia yaitu Madagaskar, Afrika Timur, Asia Selatan dan

Tenggara, Kepulauan Pasifik, Hindia Barat, dan Amerika Selatan. Di Indonesia, nyamplung

tersebar mulai dari Sumatera Barat, Riau, Jambi, Sumatera Selatan, Lampung, Jawa,

Kalimantan Barat, Kalimantan Tengah, Sulawesi, Maluku, hingga Nusa Tenggara Timur dan

Papua. Selain itu pohon ini juga ditemui, di wilayah Malaysia, Filipina, Thailand, dan Papua

Nugini.

Berikut merupakan taksonomi tanaman nyamplung

Divisi : Spermatophyla

Sub Divisi : Angiospermae

Kelas : Dicotyledonae

Bangsa : Guttiferales

Suku : Guttiferae

Marga : Calophyllum

Jenis : Calophyllum inophyllum L

Pohon ini biasa tumbuh di tepi sungai atau pantai yang berudara panas dengan ketinggian

hingga 200 m dari permukaan laut. Dapat berfungsi sebagai wind braker. Tanaman ini

tumbuh subur dalam hutan-hutan tropis di Indonesia. Ciri-ciri pohon nyamplung antara lain

batangnya berkayu, bulat, warna coklat, daunnya tunggal, bersilang berhadapan, bulat

memanjang atau bulat telur. ujung daun tumpul, pangkal membulat, tepinya rata. Daun

bertulang menyirip itu panjangnya 10-21 cm, lebar 6-11 cm dengan tangkai 1,5-2,5 cm.

Bunga nyamplung biasanya majemuk dan berbentuk tandan. Sementara buahnya bulat

seperti peluru, dengan diameter 2,5-3,5 cm, berwarna hijau, dan berubah cokelat jika kering.

Biji buah bulat, tebal, keras, berwarna coklat. Pada inti terdapat minyak berwarna kuning.

Tinggi pohon nyamplung lebih kurang 20 meter dan berakar tunggang. Seperti terlihat pada

(Gambar 2.1) Setiap pohon nyamplung menghasilkan sekitar 250 kg biji.

Page 2: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Gambar 2.1. Bagian-bagian tanaman nyamplung

Kelebihan nyamplung sebagai bahan baku biofuel adalah rendemen minyak nyamplung

tergolong tinggi dibandingkan jenis tanaman lain (jarak pagar 40-60%, Sawit 46-54 %; dan

Nyamplung 60-65 %) dan dalam pemanfaatannya tidak berkompetisi dengan kepentingan

pangan. Minyak biji nyamplung memiliki daya bakar dua kali lebih lama dibandingkan

minyak tanah. Dalam test untuk mendidihkan air, minyak tanah yang dibutuhkan 0,9 ml,

sedangkan minyak biji nyamplung hanya 0,4 ml; mempunyai keunggulan kompetitif di masa

depan antara lain biodiesel nyamplung dapat digunakan sebagai pencampur solar dengan

komposisi tertentu, bahkan dapat digunakan 100 % apabila teknologi pengolahan tepat,

kualitas emisi lebih baik dari solar, dapat digunakan sebagai biokerosen pengganti minyak

tanah.

Manfaat lain dari bagian tanaman nyamplung adalah kayunya yang termasuk kayu

komersial, dapat digunakan untuk bahan pembuatan perahu, balok, tiang, papan lantai dan

papan pada bangunan perumahan dan bahan kontruksi ringan. Getahnya dapat disadap untuk

mendapatkan minyak yang diindikasikan berkhasiat untuk menekan pertumbuhan virus HIV.

Daunnya mengandung senyawa costatolide-A, saponin dan acid hidrocyanic yang berkhasiat

Page 3: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

sebagai obat oles untuk sakit encok, bahan kosmetik untuk perawatan kulit, menyembuhkan

luka seperti luka bakar dan luka potong. Bunganya dapat digunakan sebagai campuran untuk

mengharumkan minyak rambut. Bijinya setelah diolah menjadi minyak bermanfaat untuk

pelitur, minyak rambut dan minyak urut, berkhasiat juga untuk obat urus-urus dan rematik.

Dalam biji tersebut juga mengandung senyawa inocalophyllin yang diduga dapat meng-

inhibisi HIV (Ya-Ching Shen, 2003).

2.2. Biodiesel

Bahan bakar diesel adalah bahan bakar yang dihasilkan dari proses destilasi bertingkat yang

kemudian dapat digunakan untuk bahan bakar mesin diesel. Mesin diesel untuk pertama

kalinya dibuat oleh Rudolph Diesel. Kemudian pada tahun 1890 mesin pertamanya diuji

coba menggunakan minyak biji kacang sebagai bahan bakarnya. Namun kemudian

penggunaan solar lebih marak dibandingkan dengan penggunaan minyak nabati sendiri.

Biodiesel didefinisikan sebagai metil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau

hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel

(Vicente dkk, 2006). Sedangkan minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau

pengempaan biji sumber minyak (oilseed), yang kemudian disaring dan dikeringkan (untuk

mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah atau crude oil (Soeradjaja,

2005). Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar fosfor

(degumming) dan asam-asam lemak bebas (dengan netralisasi dan steam refining) disebut

dengan refined fatty oil atau straight vegetable oil (SVO) (Soeradjaja, 2005a).

SVO didominasi oleh trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi

dibandingkan dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat, misalkan pada Castor Oil

(Conceicao, 2005)). Oleh karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin

diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya

penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan bakar untuk

menurunkan harga viskositas. Viskositas (atau kekentalan) bahan bakar yang sangat tinggi

akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar.

Aliran bahan bakar yang rendah akan menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang

baik. Buruknya atomisasi berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin, dan

emisi gas buang.

Pada umumnya, orang lebih memilih untuk melakukan proses kimiawi pada minyak mentah

atau refined fatty oil/SVO guna menghasilkan metil ester asam lemak (fatty acid methyl ester

Page 4: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

- FAME) yang memiliki berat molekul lebih kecil dan viskositas setara dengan solar

sehingga bisa langsung digunakan dalam mesin diesel konvensional. Biodiesel umumnya

diproduksi dari refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada

dasarnya bertujuan mengubah [tri, di, mono] gliserida berberat molekul dan berviskositas

tinggi yang mendominasi komposisi refined fatty oil menjadi asam lemak methil ester

(FAME). Perbedaan viskositas antara minyak mentah atau refined fatty oil dengan biodiesel

juga bisa digunakan sebagai salah satu indikator dalam proses produksi biodiesel. (Knothe,

2005).

2.2.1. Sintesis biodiesel

Sintesis biodiesel membutuhkan bahan baku minyak nabati yang dapat dihasilkan dari

berbagai tanaman yang mengandung asam lemak seperti kelapa sawit (Crude Palm Oil /CPO

), jarak pagar (Jatropha Curcas), kelapa, kemiri, srikaya, sirsak, dan kapuk. Indonesia

merupakan negara kedua penghasil CPO kelapa sawit di dunia dan berpotensi untuk

mengembangkan biodiesel sebagai pengganti petrodiesel.

Reaksi transesterifikasi trigleserida dari minyak nabati memerlukan reagen berupa alkohol

dan memerlukan katalis pada prosesnya berupa basa kuat seperti KOH. Metanol lebih

banyak digunakan untuk proses transesterifikasi karena harganya yang murah, walaupun

demikian penggunaan etanol, dan atau propanol masih dapat dimungkinkan pada proses

transesterifikasi ini. Transesterifikasi adalah merupakan suatu reaksi kesetimbangan.

Sehingga untuk mendorong reaksi agar bergerak ke kanan atau menghasilkan metil ester

maka perlu digunakan alkohol dalam jumlah berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan

harus dipisahkan.

Katalis yang digunakan dapat berupa senyawa asam kuat maupun basa kuat. Namun jika

digunakan katalis asam, proses transesterifikasinya akan memakan waktu relatif lebih lama,

sekitar 10 jam. Penggunaan katalis basa akan lebih mempercepat laju reaksi, dibutuhkan

waktu sekitar 2 jam untuk proses transesterifikasinya. Kekurangan dari penggunaan katalis

basa adalah dapat bereaksi dengan asam lemak bebas yang terdapat dalam minyak

membentuk suatu sabun. Hal ini akan mengurangi rendemen biodiesel yang dihasilkan. Perlu

dilakukan proses untuk mengurangi kadar asam lemak bebas dalam minyak terlebih dahulu

apabila minyak yang akan digunakan memiliki kadar asam lemak bebas yang cukup tinggi.

Page 5: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Proses transesterifikasi menghasilkan produk sampingan berupa gliserol yang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku sabun yang berperan sebagai moistourising. Reaksi

transesterifikasi diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.2. Reaksi trans-esterifikasi

Pada proses produksi biodiesel skala laboratorium, reaktan yang digunakan berupa metanol

atau etanol. Sedangkan jenis katalis yang digunakan berupa basa kuat seperti KOH atau

NaOH.

2.3. Bahan Baku Biodiesel

Energi biomassa dari tumbuhan telah banyak digunakan sebagai bahan bakar oleh

masyarakat, seperti kayu bakar. Namun penggunaan minyak nabati sebagai bahan baku

biodiesel baru dilakukan oleh Rudolph Diesel pada tahun 1890. Banyak jenis minyak nabati

yang dapat dimanfaatkan menjadi biodiesel, seperti minyak kelapa sawit, minyak jarak

pagar, minyak jarak kepyar, serta minyak biji nyamplung.

2.3.1. Minyak sawit

Salah satu dari beberapa tanaman golongan palm yang dapat menghasilkan minyak adalah

kelapa sawit (Elaeis guinensis JACQ). Minyak kelapa sawit dapat dihasilkan dari inti kelapa

sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit (palm kernel oil) dan sebagai hasil samping

adalah bungkil inti kelapa sawit (palm kernel meal atau pallet).

Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas dari minyak kelapa sawit adalah air, kotoran,

asam lemak bebas, bilangan peroksida, daya pemucatan, titik cair, kandungan gliserida

padat, refining loss, plasticity, dan spreadability, sifat transparan, kandungan logam berat,

dan bilangan penyabunan. Kelapa sawit mengandung kurang lebih 80 % perikarp dan 20%

Page 6: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

buah yang dilapisi kulit yang tipis; kadar minyak dalam perikarp sekitar 34-40 %. Minyak

kelapa sawit adalah lemak semi padat yang mempunyai komposisi yang tetap. Komposisi

minyak sawit diperlihatkan oleh Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1. Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit dan minyak inti sawit

Jenis asam lemak Minyak kelapa sawit (%) Minyak inti sawit (%)

Asam kaprilat - 3-4

Asam kaproat - 3-7

Asam laurat - 46-52

Asam miristat 1,1-2,5 14-17

Asam palmitat 40-46 6,5-9

Asam stearat 3,6-4,7 1-2,5

Asam oleat 39-45 13-19

Asam linoleat 7-11 0,5-2

Sedangkan sifat fisiko-kimia minyak sawit sebelum dan sesudah proses pemurnian

diperlihatkan oleh Tabel 2.2 dibawah.

Tabel 2.2. Sifat fisiko kimia minyak sawit sebelum dan sesudah pemurnian

Sifat Minyak Sawit Kasar Minyak Sawit Murni

Titik cair awal 21-24 29,4

Titik Cair akhir 26-29 40

Berat jenis 150C 0,859-0,870 -

Indeks Bias D 400C 36,0-37,5 46-49

Bilangan penyabunan 224-249 14,5-19,0

Bilangan Iod 5,2-6,7 46-52

2.3.2. Minyak jarak pagar

Tanaman jarak pagar (Jatropha Curcas) menghasilkan biji yang terdiri dari 60% berat kernel

(daging biji) dan 40% berat kulit. Inti Biji (kernel) jarak pagar mengandung sekitar 50%

minyak sehingga dapat diekstrak menjadi minyak jarak dengan cara mekanis ataupun

ekstraksi dengan pelarut heksana. Minyak jarak pagar merupakan jenis minyak yang

memiliki komposisi trigliserida yang mirip dengan kacang tanah.

Minyak jarak tidak lebih kental dibandingkan minyak nabati lainnya. Komponen terbesar

minyak jarak adalah trigliserida yang mengandung asam lemak oleat dan linoleat. Tabel 2.3

berikut memperlihatkan komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar.

Page 7: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Tabel 2.3. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar

Asam lemak Perbandingan Komposisi (%-berat)

Asam miristat 14 : 0 0 - 0,1

Asam palmitat 16 : 0 14,1 - 15,3

Asam stearat 18 : 0 3,7 – 9,8

Asam oleat 18 : 1 34,3 – 45,8

Asam linoleat 18 : 2 29,0 – 44,2

Asam linolenat 18 : 3 0 - 0,3

Selain itu, sifat fisiko-kimia minyak jarak diperlihatkan oleh Tabel 2.4 di bawah ini.

Tabel 2.4. Sifat fisiko kimia minyak jarak pagar

Sifat Fisik Satuan Nilai

Titik nyala oC 236

Densitas pada 15)C g/cm3 0,9177

Viskositas pada 30)C Mm2/s 49,15

Residu Karbon % (m/m) 0,34

Kadar abu sulfat % (m/m) 0,007

Titik tuang 0C -2,5

Kadar air ppm 935

Kadar sulfur ppm <1

Bilangan asam mg KOH/g 4,75

Bilangan iod g iod/100 g 96,5

Setelah diolah menjadi minyak biodiesel jarak pagar dengan menggunakan reaksi

transesterifikasi, terjadi perubahan sifat fisiko kimia seperti yang diperlihatkan pada Tabel

2.5 berikut.

Page 8: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Tabel 2.5. Karakteristik biodiesel dari jarak pagar

Parameter Biodiesel jarak pagar

Densitas (g/cm3, 2000C) 0,879

Titik nyala (0C) 191

Bilangan setana (ISO 5165) 57-62

Viskositas (mm2/s, 400)C) 4,20

Bilangan iod 95-106

Kadar sulfat 0,014

Residu karbon 0,025

2.3.3. Minyak jarak kepyar

Tanaman jarak kepyar (Ricinus communis L.) termasuk kedalam famili Euphorbiaceae,

merupakan tanaman yang hidup di daerah tropik maupun sub tropik, dan dapat tumbuh pada

ketinggian 0 – 800 m di atas permukaan laut. Biji jarak terdiri dari 75 % kernel (daging biji)

dan 25 % kulit biji. Minyak jarak mempunyai kandungan asam lemak dengan komposisi

seperti tertera pada Tabel 2.6 berikut :

Tabel 2.6. Kandungan asam lemak minyak biji jarak kepyar

Asam lemak Jumlah (%)

Asam risinoleat 86

Asam dihidroksi stearat 1 – 2

Asam stearat 0,5 – 20

Asam oleat 8,5

Asam linoleat 3,5

Minyak jarak kepyar mempunyai rasa asam dan dapat dibedakan dengan trigliserida lainnya

karena bobot jenis, kekentalan, (viscosity) dan bilangan asetil serta kelarutannya dalam

alkohol nilainya relatif tinggi. Minyak jarak kepyar larut dalam etanol 95% pada suhu kamar

serta pelarut organik yang polar, dan sedikit larut dalam golongan hidrokarbon alifatis. Nilai

kelarutan dalam petroleum eter relatif rendah, dan dapat dipakai untuk membedakannya

dengan golongan trigliserida yang lainnya. Kandungan tokoferol relatif kecil (0,05%), serta

kandungan asam lemak esensial yang sangat rendah menyebabkan minyak jarak tersebut

berbeda dengan minyak nabati lainnya. Sifat fisika dan kimia minyak jarak kepyar dapat

dilihat pada Tabel 2.7 dibawah :

Page 9: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Tabel 2.7. Sifat fisiko kimia minyak jarak kepyar

Karakteristik Nilai

Viskositas (250C) 6,3 – 8,8 st

Densitas (200C) 0,957 -0,963

Bilangan asam 0,4 – 4,0

Bilangan penyabunan 176-181

Bilangan tak tersabunkan 0,7

Bilangan iod 82-88

Pour pont -330C

2.3.4. Minyak nyamplung

Biji nyamplung mengandung minyak dengan jumlah cukup besar (minyak: 40-72%; air: 25-

35%; dan abu:1,1-1,3%). Minyak kasar mengandung asam resin (9,7-15%). Inilah yang

menyebabkan warna minyak menjadi hijau, dan bahkan yang tumbuh di daratan India

berwarna coklat, rasanya pahit.

Minyak nyamplung digunakan sebagai bahan untuk membuat sabun, penerangan pengobatan

rematik dan luka bakar. Untuk pengobatan ini, ternyata minyak nyamplung sangat efektif,

tak berbahaya dan murah. Juga digunakan untuk mengobati sakit kulit dan digunakan

percobaan mengobati penyakit kusta.

Di Indonesia, minyak ini digunakan untuk dempul perahu, bahan baku industri genteng dan

sebagai obat kulit. Asam lemak utamanya dapat dilihat pada Tabel 2.8.

Tabel 2.8. Kandungan asam lemak minyak nyamplung

Asam lemak Komposisi

Asam palmitat 14,8-18,5%

Asam stearat 6,1-19,9%

Asam oleat 36,2-53,1%

Asam linoleat 15,8-28,5%

Asam arasidat 0,2%

Asam erusat 3,3%

Page 10: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Setelah diolah menjadi minyak biodiesel jarak nyamplung dengan menggunakan reaksi

transesterifikasi, terjadi perubahan sifat fisiko kimia seperti yang diperlihatkan pada Tabel

2.9 berikut:

Tabel 2.9. Karakteristik biodisel dari minyak nyamplung

Parameter Biodiesel nyamplung

Densitas (g/cm3, 2000C) 0,910

Titik nyala (0C) 224

Viskositas (mm2/s, 400)C) 32,48

Bilangan iod 82-98

Bilangan asam 4,76

Angka penyabunan 191 – 202

2.4. Pemurnian Minyak

Minyak mentah atau crude oil yang diperoleh langsung dari tanaman, dengan cara diekstrak

maupun di-press mengandung beberapa komponen non-trigliserida yang harus dihilangkan.

Komponen-komponen tersebut dapat mengurangi kadar kemurnian minyak. Proses

pemurnian minyak terdiri dari beberapa tahapan sehinga dapat dihasilkan minyak yang semi

murni (straight vegetable oil). Tahapan-tahapan tersebut meliputi

• Degumming untuk menghilangkan getah tanaman yang terbawa.

• Netralisasi untuk menyingkirkan asam lemak bebas

• Bleaching / pemucatan untuk menghilangkan pigmen warna.

• Deodorization untuk menghilangkan bau yang tidak sedap.

• Winterization untuk memisahkan lapisan lilin.

Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah degumming.

2.4.1. Getah

Degumming merupakan proses untuk menghilangkan getah yang ikut terbawa dalam minyak

mentah atau crude oil dari tanaman. Getah terdiri dari campuran beberapa komponen, antara

lain : fosfolipid, karbohidrat, protein, logam, sabun, air dan sebagian kecil asam lemak

bebas. Getah dapat dibedakan menjadi:

Page 11: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

• Hydratable Phosphatide yaitu getah yang mudah dipisahkan dari trigliserida.

Umumnya larut dalam air, contoh : protein, karbohidrat.

• Non-Hydratable Phosphatide (NHP) yaitu getah yang sukar dipisahkan dari minyak.

Umumnya larut dalam pelarut non polar, contoh : fosfolipid.

2.4.2. Proses degumming

Kadar getah dari tanaman tersebut bermacam-macam. Proses degumming yang dilakukan

berbeda-beda untuk setiap minyak nabati, berdasarkan kandungan dan komposisi getahnya.

2.4.2.1. Water degumming

Sebagian besar dari gum/getah dapat terhidrasi dengan mudah dan cepat. Minyak mentah

hasil pengepressan atau ekstraksi tanaman, yang mengandung gum dalam jumlah cukup

banyak, dapat digunakan proses water degumming. Pada proses ini, air ditambahkan ke

dalam minyak yang telah dipanaskan pada suhu 50-700C. Kemudian diaduk menggunakan

magnetic stirer selama 30 menit agar rekasi hidrasi fosfatida dapat berlangsung. Beberapa

saat kemudian, fosfatida terhidrasi dapat dipisahkan dari minyak dengan sentrifugasi.

Minyak hasil degumming kemudian di evaporasi untuk mengeluarkan airnya.

Pada prosesnya digunakan suhu 50-700C. Karena pada suhu lebih rendah, viskositas minyak

lebih tinggi, sehingga pemisahan fosfatida dari minyak akan lebih susah. Dan pada suhu

lebih tinggi, kelarutan fosfatida dalam minyak semakin meningkat.

Proses degumming ini dapat menghilangkan sebagian besar Hydratable Phosphatide dan

beberapa Non-Hydratable Phosphatide (NHP). Tahapan water degumming secara umum

dapat dilihat pada gambar di bawah :

Page 12: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Gambar 2.3. Proses water degumming

2.4.2.2. Acid degumming

Minyak mentah hasil pengepressan atau ekstraksi tanaman, yang mengandung getah Non

Hydratable Phosphatide (NHP) dalam jumlah cukup banyak, dapat digunakan proses acid

degumming. Pada proses ini, minyak dipanaskan sampai suhu 750C kemudian ditambahkan

asam fosfat (H3PO4) dan diaduk menggunakan magnetic stirrer sampai larutan berubah

warna, yang mennunjukkan bahwa reaksi telah berlangsung. Didiamkan beberapa saat,

kemudian ditambahkan NaOH untuk menetralkan asam lemak bebasnya. Didiamkan lagi

selama 30 menit, kemudian minyak dipanaskan sampai suhu 850C, dan dipisahkan dengan

sentrifugasi. Tahapan acid degumming secara umum dapat dilihat pada gambar berikut :

Minyak mentah

Dipanaskan sampai

suhu 60 oC

Ditambahkan air

hangat

Diaduk

Didiamkan selama

20 menit

Dipanaskan lagi

sampai suhu 80 oC

Dipisahkan

Page 13: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Gambar 2.4. Proses acid degumming

Pada proses degumming minyak biji nyamplung, digunakan proses acid degumming yang

telah dimodifikasi. Setelah minyak ditambahkan asam fosfat 1% berat, tidak langsung

ditambahkan basa ke dalam campuran tersebut. Hal ini disebabkan, ketika ditambahkan basa,

campuran akan kembali seperti keadaan semula ketika belum ditambahkan asam fosfat.

Kemungkinan asam fosfat yang telah ditambahkan belum bereaksi sepenuhnya dengan

getah-getah dalam minyak nyamplung, sehingga ketika ditambahkan basa, asam fosfat

langsung bereaksi dengan basa membentuk garam. Sementara minyaknya kembali pada

keadaan senula sebelum ditambahkan asam fosfat. Agar reaksi pengikatan getah oleh asam

fosfat dapat berlangsung lebih efektif, campuran minyak dan asam fosfat didiamkan terlebih

dahulu selama minimal 1x24 jam.

2.5. Karakterisasi biodiesel

Standar mutu biodiesel menurut RSNI EB 020551 meliputi beberapa parameter seperti yang

diperlihatkan pada Tabel 2.10.

Minyak mentah

Dipanaskan sampai

suhu 75 oC

Ditambahkan

H3PO4

Diaduk

Ditambahkan

NaOH

Didiamkan selama

30 menit

Dipanaskan

sampai suhu 80 0C

Didiamkan selama

10 menit Dipisahkan

Page 14: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Tabel 2.10. Beberapa karakteristik biodiesel berdasarkan RSNI EB 020551

Parameter Satuan Nilai

Massa jenis pada 400C Kg/m3 850-890

Viskositas pada 40 0C mm2/s (cSt) 2,3 – 6

Bilangan cetane - Min. 51

Titik nyala (magkok tertutup) 0C Min. 100

Titik Kabut 0C Maks. 18

Air dan sedimen % volume Maks. 0,05

Suhu destilasi 90 % 0C Maks. 360

Bilangan asam mg KOH/g Maks. 0,8

Gliserol total % massa 0,24

Kadar ester alkil % massa Min. 96,5

Bilangan iodium g I2/100 g Maks 115

Pada penelitian ini, hanya dilakukan beberapa karakterisasi awal yakni meliputi :

2.5.1. Viskositas

Viskositas merupakan sifat intrinsik fluida yang menunjukkan resistensi fluida terhadap

aliran. Hubungan antara tegangan geser dinding dengan viskositas untuk fluida Newtonian

bisa dilihat pada persamaan berikut ini:

(1)

dengan taww adalah tegangan geser dinding [Pa], miu adalah viskositas fluida [Pa.s], dan

(dp/dy)y = 0 adalah gradien kecepatan fluida pada dinding [1/s].

Sedangkan hubungan antara tegangan geser dinding dengan penurunan tekanan (pressure

drop) adalah sebagai berikut:

(2)

dengan D adalah diameter pipa [m], delta p adalah penurunan tekanan [Pa], dan L adalah

panjang pipa yang ditinjau (m).

Page 15: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

Dari Persamaan (1) dan (2) dapat dilihat bahwa viskositas fluida berpengaruh langsung

terhadap besarnya penurunan tekanan yang dialami oleh fluida tersebut. Penurunan tekanan

(pressure drop) fluida berkaitan dengan energi pengaliran fluida sebagai berikut:

(3)

dengan P adalah daya [Watt], Q adalah debit fluida [m3/s].

Persamaan (1) - (3) menunjukkan bahwa fluida dengan viskositas tinggi lebih sulit untuk

dialirkan dibandingkan dengan fluida dengan viskositas rendah. Bila energi pengaliran yang

tersedia tetap, maka fluida dengan viskositas tinggi akan mengalir dengan kecepatan lebih

rendah. Di bagian sebelumnya telah dijelaskan tingginya harga viskositas SVO (straight

vegetable oil). Hal inilah yang mendasari perlu dilakukannya proses kimia, transesterifikasi,

untuk menurunkan harga viskositas minyak tumbuhan sehingga mendekati viskositas solar.

Perbedaan viskositas antara minyak mentah dengan biodiesel dapat digunakan sebagai salah

satu indikator dalam proses produksi biodiesel.

Kecepatan alir bahan bakar melalui injektor akan mempengaruhi derajat atomisasi bahan

bakar di dalam ruang bakar. Selain itu, viskositas bahan bakar juga berpengaruh secara

langsung terhadap kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan udara. Dengan

demikian, viskositas bahan bakar yang tinggi, seperti yang terdapat pada SVO, tidak

diharapkan pada bahan bakar mesin diesel. Oleh karena itulah penggunaan SVO secara

langsung pada mesin diesel menuntut digunakannya mekanisme pemanas bahan bakar

sebelum memasuki sistem pompa dan injeksi bahan bakar (Bernardo, 2003).

2.5.2. Cloud point atau titik awan

Cloud point adalah temperatur pada saat bahan bakar mulai tampak "berawan" (cloudy). Hal

ini timbul karena munculnya butir-butir padatan di dalam bahan bakar. Meski bahan bakar

masih bisa mengalir pada titik ini, keberadaan titik-titik padatan di dalam bahan bakar bisa

mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa, dan injektor.

Pada umumnya, cloud point biodiesel lebih tinggi dibandingkan dengan solar. Hal ini bisa

menimbulkan masalah pada penggunaan biodiesel, terutama, di negara-negara yang

mengalami musim dingin. Namun demikian, karakteristik biodiesel pada temperatur rendah

ini tidak terlalu menjadi masalah untuk negara dengan temperatur tinggi sepanjang tahun,

seperti India (Azzam dkk., 2005).

Page 16: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

2.5.3. Bilangan iod

Angka iod pada biodiesel menunjukkan tingkat ketidakjenuhan senyawa penyusun biodiesel.

Asam lemak tidak jenuh mampu mengikat iod dan membentuk senyawaan yang jenuh.

Banyaknya iod yang diikat menunjukkan banyaknya ikatan rangkap.

Di satu sisi, keberadaan senyawa lemak tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada

temperatur rendah, karena senyawa ini memiliki titik leleh (melting point) yang lebih rendah

(Knothe, 2005) sehingga berkorelasi pada cloud dan pour point yang juga rendah. Namun di

sisi lain, banyaknya senyawa lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa

tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfer dan bisa terpolimerisasi membentuk material

serupa plastik (Azam dkk., 2005).

Oleh karena itu, terdapat batasan maksimal harga angka iod yang diperbolehkan untuk

biodiesel, yakni 115 berdasar standard Eropa (EN 14214). Di samping itu, konsentrasi asam

linolenat dan asam yang memiliki 4 ikatan ganda masing-masing tidak boleh melebihi 12

dan 1% (Azzam dkk., 2005).

Sebuah penelitian yang dilakukan di Mercedez-Benz (Environment Canada, 2006)

menunjukkan bahwa biodiesel dengan angka iod lebih dari 115 tidak bisa digunakan pada

kendaraan diesel karena menyebabkan deposit karbon yang berlebihan. Meski demikian,

terdapat studi lain yang menghasilkan kesimpulan bahwa angka iod tidak berkorelasi secara

signifikan terhadap kebersihan dan pembentukan deposit di dalam ruang bakar (Environment

Canada, 2006).

2.5.4. Bilangan asam

Angka asam dinyatakan sebagai jumlah miligram basa yang diperlukan untuk menetralkan

asam lemak bebas yang terdapat dalam satu gram minyak atau lemak. Angka asam yang

besar menunjukkan jumlah asam lemak bebas yang besar pula. Asam lemak ini berasal dari

hidrolisa minyak ataupun karena proses pengolahan yang kurang baik. Semakin tinggi angka

asam, semakin rendah kualitas minyak atau lemak tersebut.

2.5.5. Angka penyabunan

Angka penyabunan dapat dipergunakan untuk menentukan berat molekul minyak dan lemak

secara kasar. Minyak yang disusun oleh asam lemak berantai C pendek berarti mempunyai

berat molekul relatif kecil, akan mempunyai angka penyabunan yang besar. Sebaliknya,

Page 17: 2 Tinjauan Pustaka - digilib.itb.ac.id · sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit ( palm kernel oil ) dan sebagai hasil samping adalah bungkil inti kelapa sawit ( palm kernel

minyak dengan berat molekul besar mempunyai angka penyabunan relatif kecil. Angka

penyabunan ini dinyatakan sebagai banyaknya (mg) NaOH yang dibutuhkan untuk

menyabunkan satu gram lemak atau minyak. Reaksi yang terjadi dapat dilihat pada gambar

2.5 berikut ini.

Gambar 2.5. Reaksi pembentukan sabun