laporan lengkap pemicu 1 oleokimia
TRANSCRIPT
PEMICU I
TEKNOLOGI OLEOKIMIA
LAPORAN LENGKAP
KELOMPOK III (TIGA)
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
NAMA NIM
M. RIFAI RAWA
RICKY AFRIANTO
NOFRIKO PRATAMA
100405003
100405018
100405046
LAPORAN LENGKAP
PEMICU 1
TEKNOLOGI OLEOKIMIA
A. Sejarah dan Perkembangan Oleokimia
Produk-produk olahan oleokimia telah dikenal sejak peradaban kuno, misalnya
minyak olive dan kosmetik di peradaban mesir kuno, minyak wijen pada zaman China
kuno dan sebagainya. Perkembangan oleokimia semakin pesat pada abad ke-20 ketika
surfaktan ditemukan dan penggunaan minyak nabati semakin dikembangkan hingga
muncul pernyataan dari Rudolf Diesel dalam presentasinya di British Institute of
Mechanical Engineers pada tahun 1912 yang mengatakan: "The fact that fat oils from
vegetable sources can be used may seem insignificant today, but such oils may
perhaps become in course of time of the same importance as some natural mineral
oils and the tar products are now."
B. Pengenalan Oleokimia
Oleokimia merupakan bahan kimia yang berasal dari minyak/lemak alami, baik
tumbuhan maupun hewani. Bidang keahlian teknologi oleokimia merupakan salah satu
bidang keahlian yang mempunyai prospek yang baik dan penting dalam teknik kimia.
Pada saat ini dan pada waktu yang akan datang, produk oleokimia diperkirakan akan
semakin banyak berperan menggantikan produk-produk turunan minyak bumi
(petrokimia). Pada saat ini, permintaan akan produk oleokimia semakin meningkat. Hal
ini dapat dimaklumi karena produk oleokimia mempunyai beberapa keunggulan
dibandingkan produk petrokimia, seperti harga, sumber yang dapat diperbaharui dan
produk yang ramah lingkungan.
Pada saat ini industri oleokimia masih berbasis kepada minyak/trigliserida sebagai
bahan bakunya. Hal ini terjadi karena secara umum, para pengusaha masih ragu untuk
terjun secara langsung ke industri oleokimia. Masih sangat jarang dijumpai sebuah
industri yang mengolah bahan baku langsung menjadi bahan kimia tanpa melalui
trigliserida. Padahal secara ekonomi dan teknik, banyak produk dari bahan alami yang
bisa diolah langsung dari bahan nabati tanpa melalui trigliserida. Contohnya adalah
pengolahan secara langsung buah kelapa sawit menjadi asam lemak. Selama ini asam
lemak dari kelapa sawit selalu diolah dari minyak/trigliserida. Padahal dari segi teknik
dan ekonomi akan lebih efisien untuk mengolah secara langsung buah sawit menjadi
asam lemak melalui pengaktifan enzim lipase yang terkandung pada buah sawit. Hal ini
juga bisa ditemukan pada bahan baku nabati lainnya.
C. Proses Pada Industri Oleokimia
C.1 Proses Pembuatan Asam Lemak dan Gliserol melalui Splitting
Hidrolisis CPO dengan H2O
Hidrolisis CPO dengan H2O merupakan metode yang umum dipakai untuk
menghasilkan asam lemak. Air memecah gugus alkil dalam trigliserida menjadi asam
lemak dan gliserol pada proses hidrolisis minyak (fat splitting). Reaksi yang terjadi
adalah sebagai berikut :
CH2RCOO CH2OH
CHRCOO + 3 H2O CHOH + 3 RCOOH
CH2RCOO CH2OH
trigliserida air gliserol asam lemak
Reaksi ini dilakukan pada suhu 240 oC – 260 oC dan tekanan 45 – 50 bar. Pada
proses ini derajat pemisahan mampu mencapai 99%. Hal yang membuat proses ini
kurang efisien adalah karena proses ini memerlukan energi yang cukup besar dan
komponen-komponen minor yang ada di dalamnya seperti β-karoten mengalami
kerusakan.
Hidrolisis CPO secara Enzimatik
Hidrolisis CPO secara enzimatik dilakukan dengan cara immobilized enzim lipase.
Pada proses ini, kebutuhan energi yang diperlukan relatif kecil jika dibandingkan dengan
proses hidrolisa CPO dengan H2O pada suhu dan tekanan tinggi. Pada proses ini,
pemakaian enzim lipase dilakukan dengan cara berulang-ulang (reuse), karena harga
enzim lipase yang sangat mahal. Reaksi yang terjadi pada proses hidrolisa secara
enzimatik adalah sebagai berikut :
CH2RCOO CH2OH
CHRCOO + 3 H2O CHOH + 3 RCOOH
CH2RCOO CH2OH
trigliserida air gliserol asam lemak
Reaksi ini dilakukan pada kondisi optimum aktifitas enzim lipase yaitu pada suhu 35
oC dan pH 4,7-5. Derajat pemisahan pada proses ini mampu mencapai 90%.
Hidrolisis Secara Langsung Buah Kelapa Sawit Secara Enzimatik
Hidrolisis secara langsung buah kelapa sawit dengan mengaktifkan enzim lipase sebagai
biokatalisator yang terdapat pada buah kelapa sawit merupakan suatu alternatif proses
yang dapat dilakukan untuk memperoleh asam lemak. Enzim lipase yang terdapat pada
buah sawit akan membantu air dalam menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak
dan gliserol
Jika proses ketiga dibandingkan dengan proses pertama dan kedua, dimiliki kelebihan
dan kekurangan, antara lain :
1. Hidrolisis minyak sawit dengan air pada suhu dan tekanan tinggi mampu
menghasilkan pemisahan asam lemak dengan gliserol sampai 99%, tetapi proses ini
menggunakan CPO yang telah diolah dari tandan, disamping itu juga dapat merusak
komponen-komponen minor yang terdapat dalam minyak sawit. Pada proses
hidrolisis CPO secara enzimatik, kebutuhan energi relatif kecil. Kekurangan dari
proses ini adalah harga enzim lipase yang sangat mahal. Pemakaian enzim lipase
secara berulang-ulang dapat dilakukan, tetapi hal ini memerlukan tambahan proses
untuk mendapatkan enzim lipase yang mempunyai kemampuan yang sama seperti
semula. Disamping itu, karena sifat enzim yang sangat sensitif terhadap temperatur
dan pH, maka kemungkinan kerusakan pada enzim lipase secara tiba-tiba tentu saja
dapat terjadi, sementara pemenuhan enzim lipase ini relatif sulit dilakukan karena
faktor biaya dan supplier enzim lipase yang terbatas di pasaran.
2. Hidrolisis dengan mengaktifkan enzim lipase yang terdapat pada buah kelapa sawit
jika ditinjau dari segi ekonomi dan teknik sangat baik sekali, karena sesuai dengan
tujuannya yaitu untuk menghasilkan asam lemak dan gliserol, maka proses ini tidak
perlu lagi melakukan pengolahan terlebih dahulu terhadap tandan buah segar menjadi
minyak.
C.2 Esterifikasi Asam lemak
Ada dua metode yang digunakan dalam esterifikasi yaitu proses batch dan
proses kontinyu. Esterifikasi merupakan reaksi ionik yang merupakan gabungan dari
reaksi adisi dan penataan ulang eliminasi. Reaksi tersebut berlangsung dibawah tekanan
pada suhu 200- 250oC. Pada reaksi kesetimbangan, air dipindahkan secara
kontinyu untuk menghasilkan ester. Henkel telah mengembangkan esterifikasi
countercurrent kontinyu menggunakan kolom reaksi dodel plate. Teknologi ini
didasarkan pada prinsip reaksi esterifikasi dengan absorpsi simultan superheated metanol
vapor dan desorpsi metanol- water mixture. Gambar 2 memperlihatkan proses kontinyu
esterifikasi Henkel asam lemak. Reaksi ini menggunakan tekanan sekitar 1000 Kpa
dan suhu 240 C. Keuntungan dari proses ini adalah kelebihan metanol dapat dijaga
secara nyata pada rasio yang rendah yaitu 1,5 : 1 molar metanol : asam lemak
dibandingkan proses batch dimana rasionya 3-4 : 1 molar. Metil ester yang melalui
proses distilasi tidak memerlukan proses pemurnian. Esterifikasi proses kontinyu
lebih baik daripada proses batch. Dengan hasil yang sama, proses kontinyu
membutuhkan waktu yang lebih singkat dengan kelebihan metanol yang lebih rendah.
Proses esterifikasi merupakan proses yang cenderung digunakan dalam produksi
ester dari asam lemak spesifik. Laju reaksi esterifikasi sangat dipengaruhi oleh
struktur molekul reaktan dan radikal yang terbentuk dalam senyawa antara. Data
tentang laju reaksi serta mekanismenya disusun berdasarkan karakter kinetiknya,
sedangkan data tentang perkembangan reaksi dinyatakan sebagai konstanta
kesetimbangan. Secara umum laju reaksi esterifikasi mempunyai sifat sebagai berikut:
1. Alkohol primer bereaksi paling cepat, disusul alkohol sekunder, dan paling
lambat alkohol tersier 2. Ikatan rangkap memperlambat reaksi. Asam aromatik (benzoat
dan p-toluat) bereaksi lambat, tetapi mempunyai batas konversi yang tinggi 4. Makin
panjang rantai alkohol, cenderung mempercepat reaksi atau tidak terlalu berpengaruh
terhadap laju reaksi
Proses yang dirancang untuk menyelesaikan reaksi esterifikasi
dikehendaki untuk sedapat mungkin mencapai 100%. Oleh karena itu reaksi
esterifikasi merupakan kesetimbangan, maka angka 100% tidak mungkin
tercapai, dan sesuai informasi yang ada konversi yang dapat dicapai hanya sampai
98%. Nilai konversi yang tinggi dapat dicapai dengan ekses reaktan yang besar. Proses
esterifikasi secara umum harus diketahui untuk dapat mendorong
konversi sebesar mungkin. Secara umum ada tiga golongan proses, dan penggolongan
ini bergantung kepada volatilitas ester. Golongan 1. Dengan ester yang sangat mudah
menguap, seperti metil format, metil asetat, dan etil format, titik didih ester lebih rendah
daripada alkohol, oleh karena itu ester segera dapat dihilangkan dari campuran reaksi.
Produksi metil asetat dengan metode distilasi Bachaus merupakan sebuah contoh dari
golongan ini. Metanol dan asam asetat diumpankan ke dalam kolom distilasi dan ester
segera dipisahkan sebagai campuran uap dengan metanol dari bagian atas kolom. Air
terakumulasi di dasar tangki dan selanjutnya dibuang. Ester dan alkohol dipisahkan
lebih lanjut dalam kolom distilasi yang kedua. Golongan 2. Ester dengan kemampuan
menguap sebaiknya dipisahkan dengan cara menghilangkan air yang terbentuk secara
distilasi. Dalam beberapa hal, campuran terner dari alkohol, air dan ester dapat
terbentuk. Kelompok ini layak untuk dipisahkan lebih lanjut: dengan etil asetat,
semua bagian ester dipindahkan sebagaicampuran uap dengan alkohol dan sebagian
air, sedangkan sisa air akan terakumulasi dalam sistem. Dengan butil asetat, semua
bagian air dipindahkan ke bagian atas dengan sedikit bagian dari ester dan alkohol,
sedangkan sisa ester terakumulasi dalam sistem. Golongan 3. Dengan ester yang
mempunyai volatilitas rendah, beberapa kemungkinan timbul. Dalam hal butil dan amil
alkohol, air dipisahkan sebagai campuran biner dengan alkohol. Contoh proses untuk
tipe seperti ini adalah pembuatan dibutil ftalat. Untuk menghasilkan ester dari
alkohol yang lebih pendek (metil, etil, propil) dibutuhkan penambahan hidrokarbon
seperti benzena dan toluena untuk memperbesar air yang terdistilasi.dengan alkohol
bertitik didih tinggi (benzil, furfuril, b-feniletil) suatu cairan tambahan selalu
diperlukan
untuk
menghilangkan kandungan air dari campuran.
Gambar 2 Diagram alir produksi metil ester dengan esterifikasi
C.3 Proses Transesterifikasi
Proses transesterifikasi dari lemak dan minyak merupakan proses yang paling umum
digunakan dalam memproduksi metil ester, kecuali bila dibutuhkan metil ester dengan
asam lemak spesifik. Trigliserida dapat dengan mudah ditransesterifikasi secara
batchwise pada tekanan atmosfer dan suhu 60-70 °C dengan metanol berlebih dan
menggunakan alkalis alkalin. Tahap awal yang diperlukan untuk memindahkan asam
lemak bebas dari minyak adalah dengan cara permurnian atau pra-esterifikasi
sebelum proses transesterifikasi. Tahap ini tidak diperlukan jika reaksi dilakukan pada
tekanan yang tinggi (9000 KPa) dan suhu yang tinggi (240 C). Pada kondisi ini,
esterifikasi dan transesterifikasi terjadi secara kontinu. Campuran hasil reaksi pada
akhir reaksi dibiarkan mengendap. Lapisan paling bawah dari gliserin dikeluarkan,
lapisan paling atas, metil ester dicuci untuk memindahkan gliserin dan diproses
lebih lanjut. Kelebihan metanol direcover ke kondensor dan dialirkan ke kolom
rectifying untuk dimurnikan dan didaur ulang. Gambar 3 memperlihatkan diagram alir
proses Henkel yang berlangsung pada tekanan 9000 Kpa dan suhu 240 C menggunakan
minyak tidak murni (unref iined oil) sebagai feedstock. Minyak tidak murni (unref ined
oil), metanol yang berlebih dan katalis diukur dan dipanaskan pada suhu 240o C
sebelum dialirkan ke reaktor. Kelebihan metanol dikeluarkan melalui reaktor dan
diisikan pada kolom rak untuk proses pemurnian. Metanol recover didaur ulang ke
dalam sistem.
Reaksi yang terjadi :
D. Sumber Bahan Baku dan Produk Industri Oleokimia
Sebagai sumber minyak dan lemak, industri oleokimia dapat menggunakan dua
jenis sumber yaitu yang alami dan sintetik. Sumber alami minyak dan lemak dapat
dihasilkan dari tumbuhan, binatang maupun dari laut. Sedangkan sumber sintetik adalah
berasal dari minyak bumi dan tall oil. Sumber minyak/lemak alami yang berasal dari
lautan adalah minyak ikan kod, dan minyak sarden (sarden Oil). Minyak/lemak yang
berasal dari hewan adalah lemak hewan. Tumbuhan merupakan sumber minyak terbesar,
dimana di dunia ini terdapat banyak jenis tumbuhan yang mengandung minyak yang
tersebar di bagian tanaman. Sebagai sumber minyak, tumbuhan dikelompokkan menjadi
dua yaitu plant oil yang antara lain terdiri dari minyak kelapa dan minyak sawit serla seed
oil. Seed oil dapat dihasilkan dari biji-biji tanaman seperti biji kedelai, biji lobak, biji
bunga matahari, biji kapas, kacang dan Lin seed.
Oleokimia dibagi menjadi dua yailu oleokimia dasar dan turunannya, Industri
Oleokimia dasar (Basic Oleochemica/s ) dimulai dari suatu proses yang dinamakan
Splitting atau Hydrolysis. Dalam proses hidrolisis, trigliserida dari minyak/lemak dipecah
menjadi asam lemak dan gliserol dengan adanya air. Asam lemak dan gliserol inilah
merupakan "basic building blocks" dari proses-proses turunan yang selanjutnya dari
industri oleokimia.
Berikut ini beberapa jenis produk asam lemak dan turunan asam lemak yang banyak
digunakan dalam industri:
1. Fatty acid: Banyak dibutuhkan sebagai komponen utama dalam pembuatan sabun
2. Fatty acid esters: merupakan produk turunana asam lemak, dari berbagai fraksi asam
lemak melalui proses etrefikasi menggunakan alkohol menghasilkan beberapa jenis
ester yang sangat berguna dalam industri. Misalnya ester dari asam lemak C8 - C10
dengan ttrimethylol propane digunakan sebagai bahan pembuatan pelumas. C8 –C10
yang diestrfikasi kembali dengan gliserol menghasilkan lemak berantai sedang
(Medium Chain Triglesirides-MCT) yang memiliki viskositas rendah dan memiliki
sifat sangat stabil. MCT digunakan sebagai pelarut wangi-wangian (flovors), sebagai
makanan diet karena mudah dicerna dan cepat menghasilkan energi.
Esterfikasi asam lemak dengan monoalcohol misalnya isopropanol dengan meristic
acid menghasilkan isopropyl myristate, salah satu komponen kosmetik. Gliserol
monoester digunakan sebagai bahan pengemulsi pada industri pangan, bahan
penghilang jamur dan pelumas dalam industri plastik.
3. Fatty alcohol: merupakan produk hasil hidrogenasi asam lemak atau ester asam lemak.
Fatty alkohol dapat difraksinasi untuk memisahkan fraksi C8-C10 yang dikenal
sebagai plasticizer range alcohol, dan C8-C12 sebagai deterget range alcohol.
Plasticizer range alcohol berbentuk cair dan memiliki daya pelarut yang tinggi dapat
digunakan dalam industri tinta printer dan cat. Esterfikasi dengan polycarboxylic acid
seperti phthalic anhydride menghasilkan plasticizer khususnya untuk industri PVC.
C12 – C14 alkohol banyak digunakan sebagai additif pelumas dan dalam pembuatan
minyak rem dan minyak hidrolik. C16-C18 fatty alkohol banyak digunakan sebagai
campuran dalam pembuatan cream, lipstik, pasta, semir dan produk lainnya.
4. Polyglycol Ethers: dihasilkan dari hasil reaksi fatty alcohol dengan ethylene oxide
digunakan sebagai surfaktan nonionik. Banyak digunakan sebagai bahan pembatu
dalam industri tekstil, cairan pencuci, produk penghilang lemak dan pembuatan cairan
pembersih.
5. Fatty Amides: misalnya Cocomonoethanolamide dan cocodiethanolamide dibuat
dengan merekasikan asam lemak atau ester asam lemak dengan monoethanolamine
atau diethanolamine banyak digunakan sebagai pembentuk busa (foam boosters) pada
sampo dan produk detergen.
6. Fatty Amines: dihasilkan dari reaksi fatty acid dengan amonia dan hidrogen. Banyak
digunakan dalam industri pembuatan bahan pelembut (softener) dan biosida. fatty
amine oksida banyak digunakan sebagai bahan pembuatan sampo.
Extended Problem
Lemak dan minyak adalah salah satu kelompok yang termasuk pada golongan lipid ,
yaitu senyawa organik yang terdapat di alam serta tidak larut dalam air, tetapi larut dalam
pelarut organik non-polar,misalnya dietil eter (C2H5OC2H5), Kloroform(CHCl3), benzena
dan hidrokarbon lainnya, lemak dan minyak dapat larut dalam pelarut yang disebutkan di atas
karena lemak dan minyak mempunyai polaritas yang sama dengan pelarut tersebut.
Bahan-bahan dan senyawa kimia akan mudah larut dalam pelarut yang sama
polaritasnya dengan zat terlarut . Tetapi polaritas bahan dapat berubah karena adanya proses
kimiawi. Misalnya asam lemak dalam larutan KOH berada dalam keadaan terionisasi dan
menjadi lebih polar dari aslinya sehingga mudah larut serta dapat diekstraksi dengan air.
Ekstraksi asam lemak yang terionisasi ini dapat dinetralkan kembali dengan menambahkan
asam sulfat encer (10 N) sehingga kembali menjadi tidak terionisasi dan kembali mudah
diekstraksi dengan pelarut non-polar.
Lemak dan minyak merupakan senyawaan trigliserida atau triasgliserol, yang berarti
“triester dari gliserol” . Jadi lemak dan minyak juga merupakan senyawaan ester . Hasil
hidrolisis lemak dan minyak adalah asam karboksilat dan gliserol . Asam karboksilat ini juga
disebut asam lemak yang mempunyai rantai hidrokarbon yang panjang dan tidak bercabang.
Sumber Lemak Dan Minyak:
1) Tanaman (Nabati)
a. Kelompok tanaman palawija (jagung, kedelai, kacang tanah, biji matahari, dll.)
b. Kelompok tanaman tahunan (kelapa sawit, kelapa, olive)
c. Kelompok biji-bijian tanaman tahunan (cacao, inti sawit, kapas, kemiri, dll.)
2) Hewani
a. Hewan ternak / peliharaan (lemak dari susu sapi, daging sapi, domba, dll.)
b. Hasil Laut (minyak ikan paus, sardine, dll.)
Sifat-sifat Lemak dan Minyak
Sifat-sifat fisika Lemak dan Minyak
1. Bau amis (fish flavor) yang disebabkan oleh terbentuknya trimetil-amin dari lecitin
2. Bobot jenis dari lemak dan minyak biasanya ditentukan pada temperatu kamar
3. Indeks bias dari lemak dan minyak dipakai pada pengenalan unsur kimia dan untuk
pengujian kemurnian minyak.
4. Minyak/lemak tidak larut dalam air kecuali minyak jarak (coastor oil0, sedikit larut
dalam alkohol dan larut sempurna dalam dietil eter,karbon disulfida dan pelarut
halogen.
5. Titik didih asam lemak semakin meningkat dengan bertambahnya panjang rantai
karbon
6. Rasa pada lemak dan minyak selain terdapat secara alami ,juga terjadi karena asam-
asam yang berantai sangat pendek sebaggai hasil penguraian pada kerusakan minyak
atau lemak.
7. Titik kekeruhan ditetapkan dengan cara mendinginkan campuran lemak atau minyak
dengan pelarut lemak.
8. Titik lunak dari lemak/minyak ditetapkan untuk mengidentifikasikan minyak/lemak
9. shot melting point adalah temperratur pada saat terjadi tetesan pertama dari minyak /
lemak
10. slipping point digunakan untuk pengenalan minyak atau lemak alam serta pengaruh
kehadiran komponen-komponennya
Sifat-sifat kimia Minyak dan Lemak
1. Esterifikasi
Proses esterifikasi bertujuan untuk asam-asam lemak bebas dari trigliserida,menjadi
bentuk ester. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan melalui reaksi kimia yang disebut
interifikasi atau penukaran ester yang didasarkan pada prinsip transesterifikasi Friedel-
Craft.
2. Hidrolisa
Dalam reaksi hidrolisis, lemak dan minyak akan diubah menjadi asam-asam lemak
bebas dan gliserol. Reaksi hidrolisi mengakibatkan kerusakan lemak dan minyak. Ini
terjadi karena terdapat terdapat sejumlah air dalam lemak dan minyak tersebut.
3. Penyabunan
Reaksi ini dilakukan dengan penambhan sejumlah larutan basa kepada trigliserida. Bila
penyabunan telah lengkap,lapisan air yang mengandung gliserol dipisahkan dan gliserol
dipulihkan dengan penyulingan.
4. Hidrogenasi
Proses hidrogenasi bertujuan untuk menjernihkan ikatan dari rantai karbon asam lemak
pada lemak atau minyak . setelah proses hidrogenasi selesai , minyak didinginkan dan
katalisator dipisahkan dengan disaring . Hasilnya adalah minyak yang bersifat plastis
atau keras , tergantung pada derajat kejenuhan.
5. Pembentukan keton
Keton dihasilkan melalui penguraian dengan cara hidrolisa ester.
6. Oksidasi
Oksidasi dapat berlangsung bila terjadi kontak antara sejumlah oksigen dengan lemak
atau minyak . terjadinya reaksi oksidasi ini akan mengakibatkan bau tengik pada lemak
atau minyak.