Splitting adalah proses pemisahan lemak (fats) atau minyak dan menghasilkan fatty acids atau asam lemak dan gliserin secara terpisah.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
15
(2.1)
( Direktorat Jendral Bea dan Cukai ,2017)
Pemisahan campuran cairan menjadi beberapa komponen dasarnya merupakan proses utama dari industri kimia dan asam lemak hasil hidrolisa dapat dimurnikan dengan proses destilasi sehingga terjadi pemurnian dan pemisahan dari asam lemak ringan dan asam lemak berat. Hasilnya berupa asam lemak ringan (dengan jumlah atom karbon lebih kecil C16), asam lemak berat dengan jumlah atom karbon C16 - C18. Asam lemak ringan digunakan untuk bahan baku pemcbuatan produk kimia lain yang digunakan dalam industri pembuatan plastik dan cat, sedangkan asam lemak berat diolah menjadi alkohol lemak yang umumnya dipergunakan dalam industri farmasi, industri kosmetika, dan industri pembuatan shampoo dan sabun. (Pahan.2006)
Hidrolisa minyak sawit tidak berlangsung seperti reaksi yang dikemukakan pada sub pokok bahasan 2.1, akan tetapi lebih kompleks dari reaksi tersebut. Reaksi tersebut berlangsung dalam 3 tahapan reaksi sampai seluruh konversi minyak sawit
sebesar 98% menjadi asam lemak dan gliserin.
2. C3H8(OH)(OOCR)2 + H2O C3H8(OH)2(OOCR) + RCOOH Digliserida Air Monogliserida As. lemak
3. C3H8(OH)2(OOCR)2 + H2O C3H8(OH)3 + RCOOH Monogliserida Air Gliserin As. lemak
4. C3H8(OOCR)3 + 3H2O C3H8(OH)3 + 3RCOOH Trigliserida Air Gliserin As. Lemak
Ketiga tahap reaksi diatas tidak berlangsung 100%, sehingga tetap saja trigliserida, digliserida, monogliserida yang tetap terdapat pada gliserin yang
1. C3H8(OOCR)3 + H2O C3H8(OH)(OOCR)2 + RCOOH Trigliserida Air Digliserida As. lemak
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
16
dihasilkan. Digliserida dan monogliserida membentuk emulsi pada gliserin water dan trigliserida sedikit terapung pada bagian atas air gliserin yang dihasilkan.
Dalam prakteknya hidrolisa minyak sawit menggunakan air berlebih dari reaksi stokiometri yang dibutuhkan pada splitter yang dioperasikan secara counter current (berlawanan arah). Air yang dipakai dimasukkan dari atas splitter danminyak sawit yang dipakai dimasukkan dari bawah splitter pada tekanan tinggi sekitar 54-56 BAR.
Air pada proses hidrolisa ini disamping berguna untuk mengkonversikan minyak sawit menjadi asam lemak dan gliserin juga untuk memisahkan asam lemakdan gliserin secara berkesinambungan dari splitter berdasarkan perbedaan berat jenis antara asam lemak dan gliserin. Dengan kelebihan air pada proses hidrolisa, minyak sawit tetap dalam keseimbangan dan berkesinambungan. Karena air gliserin memiliki density lebih besar dari density asam lemak maka air gliserin dikeluarkan dari bawah splitter dan asam lemak dari atas splitter.
2.4.1 Dinamika Hidrolisa
Hidrolisa minyak sawit harus tetap dalam keadaan kesetimbangan dan berkesinambungan. Artinya bilangan asam asam lemak harus berkisar 200-206 mgKOH/g (sesuai kualitas minyak sawit) dan kadar air gliserin harus berkisar 12%
berat. Kedua parameter ini merupakan parameter yang optimum bagi hidrolisa minyak sawit. Perubahan yang menonjol dari kedua parameter diatas menunjukkan bahwa proses hidrolisa tidak dalam keadaan setimbang dan harus diupayakan kembali pada keadaan optimumnya. Jika tidak hidrolisa tidak akan berlangsung dengan baik.
Keadaan tidak setimbang hanya dan akan diperoleh pada awal reaksi hidrolisa sebagai upaya mendapatkan kondisi optimum atau setimbang dan berkesinambungan.Keadaan tidak setimbang dapat terjadi karena :
1. Suhu splitter melewati suhu kisarannya 2. Jumlah pemakaian air terlalu kecil
3. Jumlah pemakaian minyak sawit terlalu besar
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
17
4. Temperatur air terlalu besar (>90°C)
Untuk pengendalian kwalitas (asam lemak) pada saat awal hidrolisa, adalah sangat baik jika sampel asam lemak yang representatif diambil tiap 2 jam sekali, sampai diperoleh kesetimbangan pada reaksi hidrolisa minyak sawit.
Mengacu kepada diagram diatas, pada keadaan awal reaksi hidrolisa asam lemak yang terbentuk masih sedikit. Dengan bertambahnya waktu asam lemak yang terbentuk akan semakin banyak sampai akhirnya mencapai sekitar 98%, setelah hidrolisa berjalan selama 8 jam.
Dalam prakteknya waktu 8 jam merupakan saat yang tepat untuk meyakinkan kesetimbangan hidrolisa minyak sawit telah tercapai. Tentu saja semua kondisi operasi yang diperlukan harus sesuai dengan kisarannya. Dengan tetap mengacu kepada diagram diatas, adalah tidak mungkin mencapai kesetimbangan hidrolisa minyak sawit pada satu, dua atau tiga jam pertama, akan tetapi tingkat konversi pada saat ini naik dengan sangat tajam sampai selama 4 jam waktu hidrolisa dan hampir mencaapi kesetimbangan hidrolisa minyak sawit. Bilangan asam dari asam lemak pada periode ini meningkat dengan sangat tajam. Pada saat hidrolisa telah berlangsung selama 5 jam, konversi minyak sawit menjadi asam lemak mencapai hampir 95%. Dalam pengendalian dan pengawasan, bilangan asam dari asam lemak akan meningkat dari waktu sebelumnya. Kenaikan bilangan asam relatif sedikit selama 3 jam berikut sampai 8 jam waktu hidrolisa.
Berdasarkan diagram diatas, diagram diatas mengajarkan kepada kita dinamika hidrolisa minyak sawit, sehingga dapat dilakukan :
1. Pengawasan bilangan asam pada saat kesetimbangan
2. Penjadwalan pengawasan bilangan asam dari asam lemak sebelum kesetimbangan
3. Waktu untuk memperoleh kesetimbangan hidrolisa
Keadaan setimbang pada hidrohsa minyak sawit ditandai oleh bilangan asam (AV) asam lemak berada pada 200-206 (tergantung bilangan penyabunan minyak
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
18
sawit) dan kadar air gliserin sekitar 12% berat. Penyimpangan terhadap kedua parameter ini menandai menurunnya tingkat derajat hidrolisa minyak sawit pada splitter.
Kadar air gliserin menyebabkan penurunan bilangan asam dari asam lemak atau derajat hidrolisa menurun atau sebaliknya. Dengan demikian kenaikan kadar air gliserin dari hidrolisa minyak sawit diatas 12% berat, adalah pertanda tingkat derajat hidrolisa mulai menurun dan harus dinetralisir dengan mengencerkan air gliserin dengan penambahan air secara proporsional. Tidak dapat diartikan bahwa hidrolisa minyak sawit mempunyai beberapa keadaan kesetimbangan, tetapi merupakan dinamika hidrolisa minyak sawit dari saat awal sampai mencapai kesetimbangan yang optimum, bagi kesinambungan proses hidrolisa minyak sawit. Pada saat awal reaksi hidrolisa kadar air gliserin akan lebih rendah dari 12% atau bahkan bisa lebih dari 12% berat, akan tetapi kenaikan bilangan asam pada asam lemak menunjukkan hidrolisa sedang menuju kesetimbangan akan berkisar 12% saat mendekati kesetimbangan hidrolisa atau saat kesetimbangan reaksi hidrolisa terjadi.
Dinamika hidrolisa mengajarkan kepada kita bahwa sangat penting :
1. Memonitor kadar air gliserin secara teratur pada saat awal hidrolisa.
2. Mengontrol kadar air gliserin selama kesetimbangan hidrolisa secara teratur.
3. Untuk meyimpulkan perbaikan yang dilakukan untuk memperoleh kembali keadaan setimbang pada gliserin.
2.4.2 Hidrolisa Alami
Secara alami minyak sawit mengandung air yang tidak dapat dipisahkan.
Jumlah kandungan air pada minyak dapat menambah karena pengolahan minyaksawit itu sendiri serta pada saat penyimpanan. Kenaikan kandungan air pada saatpenyimpanan disebabkan oleh udara limbah dan kebocoran coil pemanas pada tangki penyimpan.
Secara alami hidrolisa minyak sawit terjadi karena dipacu oleh enzim lipase yang dibantu oleh sinar matahari pada kondisi atmosfer. Reaksi hidrolisa minyak sawit terjadi sama dengan reaksi hidrolisa yang umum pada trigliserida sebagai berikut :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
19
Trigliserida + Air Asam lemak + Gliserin (2.2)
CPO + Air Asam lemak + Gliserin (2.3)
C3H8(OOCR)3 + 3H2O C3H8(OH)3 + 3RCOOH (2.4)
Reaksi inilah salah satu penyebab perubahan kwalitas minyak sawit selama pengolahan dan penyimpanan. Reaksi ini menyebabkan asam lemak bebas dan digliserida serta monogliserida pada minyak akan berubah banyak.
Reaksi hidrolisa diatas berlangsung sangat lambat, tetapi dapat mengubah kwalitas produk hidrolisa. Karena reaksinya yang sangat lambat, hidrolisa dengan bantuan enzim diatas dapat dipakai untuk produksi massal asam lemak dan gliserin serta turunannya.
2.4.3 Hidrolisa Produksi Massal
Untuk memenuhi pemenuhan kebutuhan pemakaian pada industri kosmetik, obat-obatan, detergen dan industri hilir oleochemical, asam lemak dan gliserin diproduksi secara massal. Keadaan ini dapat diwujudkan dengan hidrolisa minyak sawit pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi pada reaktor yang disebut splitter suhu dan tekanan yang tinggi, menggantikan fungsi enzim pada hidrolisa alami minyak sawit agar dapat berlangsung cepat dan dengan kapasitas sangat besar.
Pada kondisi suhu dan tekanan yang tinggi yang sesuai, pemakaian minyak sawit dapat mencapai 180 MT per hari (Design Feld & Hahn) dan 130 MT per hari (Design Lurgi GmbH).Suhu hidrolisa mencapai 250-260°C dan tekanannya mencapai 54-56 BAR. Asam lemak yang bisa diproduksi sekitar 93% dari jumlah minyak sawit yang dikonsumsi dan gliserin yang dihasilkan sekitar 90%
dari minyak sawit yang dikonsumsi sekitar 12 %
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
20
2.4.4 Pengaruh Bilangan Penyabunan Dan Bilangan Asam
Asam lemak yang diperoleh dari minyak sawit lewat proses hidrolisa akan memiliki komposisi asam lemak yang sama dengan komposisi asam lemak pada minyak sawit. Salah satu parameter yang harus dianalisa pada asam lemak hasil hidrolisa minyak sawit adalah bilangan penyabunan (SV = SAPONIFICATION EQUIVALENT). Bilangan penyabunan asam lemak yang normal berada pada kisaran 205-207 mgKOH/g.
Tingkat keberhasilan proses hidrolisa baru dapat ditentukan jika bilangan asam dari asam lemak yang dihasilkan telah ditentukan. Bilangan asam (AV = Acid Value) asam lemak hasil hidrolisa minyak sawit berada pada kisaran 200-206 mgKOH/g. Kedua parameter diatas sangat tergantung pada bilangan penyabunan serta bilangan asam bahan baku minyak sawit.
Tingkat keberhasilan hidrolisa minyak sawit yang baik adalah 98%
minimum.
Tingkat konversi hidrolisa dinyatakan sebagai "SPLITTING DEGREE (SD)"
dengan hubungan sebagai berikut :
SD =
(2.5) Perbandingan bilangan asam dengan bilangan penyabunan pacta formula diatas harus dari asam lemak hasil hidrolisa. Dalam hidrolisa minyak sawit adalah sangat penting memonitor bilangan asam dan penyabunan secara berkala dan berkesinambungan agar kwalitas produk hidrolisa dan kesinambungan proses dapat dijaga dan dikendalikan dengan baik.
Parameter yang penting pada minyak sawit untuk dimonitor dan dipertahankan adalah bilangan asam dan bilangan penyabunan disamping parameter lainnya
Pada hidrolisa minyak sawit kedua parameter diatas cukup memadai untuk dikontrol, karena kedua parameter ini yang menjadi dasar persoalan tingkat derajat hidrolisa minyak sawit. Oleh sebab ini monitoring kedua parameter tersebut
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
21
sebaiknya dilakukan secara teratur, terutama pada saat penyimpanan bahan baku, penerimaan bahan baku serta saat awal akan dipergunakan untuk proses hidrolisa.
Dengan demikian jika terdapat masalah yang menyangkut kualitas asam lemak yang dihasilkan akan diketahui penyebabnya lebih awal dan tindakan perbaikan dapat dilakukan juga diawal.
Berdasarkan pengalaman penulis, secara langsung pada industri oleokimia bilangan asam fatty acid (asam lemak) dari proses hidrolisa minyak sawit lebih tinggi sekitar 3-4 mgKOH/g pada kondisi operasi hidrolisa yang optimum, seperti dicantumkan pada pasal 2.3. Perbedaan angka diatas hanya berlaku, jika bilangan penyabunan minyak sawit berada pada kisaran angka 201-205 mgKOH/g. Bilangan asam minyak sawit yang optimum pada angka maksimum 10 mgKOH/g.
Jika bilangan penyabunan minyak: sawit pada kisaran angka 195-199 mgKOH/g, bilangan asam fatty acid dari hidrolisa minyak: sawit 2-3 mgKOH/g lebih tinggi dari bilangan penyabunan minyak sawit. Jadi kisaran 198-202 mgKOH/g,angka ini akan diperoleh dengan kondisi operasi hidrolisa (Ritonga,2012)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
22
BAB III
BAHAN DAN METODE PENELITIAN