Industri palmitamida banyak digunakan pada aplikasi seperti bahan baku produksi karet. Pesatnya kemajuan industri tersebut menuntut terjaganya pasokan bahan-bahan yang merupakan bahan-bahan yang merupakan bahan baku maupun bahan pembantu bagi kelangsungan produksi. Mengingat hal tersebut perlu kiranya segera didirikan pabrik palmitamida.
1.2Rumusan Masalah
Dampak krisis keuangan global sangat berimbas pada sektor industri khususnya CPO. Harga CPO semakin lama semakin menurun dan produksi CPO yang dihasilkan berlimpah. Salah satu usaha agar harga CPO tetap stabil dimasa yang akan datang adalah dengan melakukan diversifikasi produk-produk kimia yang berasal dari CPO. Salah satunya yang akan ditawarkan adalah pembuatan palmitamida dari asam palmitat CPO.
1.3Tujuan Rancangan
Tujuan utama pra rancangan pabrik pembuatan Palmitamida adalah untuk memanfaatkan CPO di dalam negeri yang semakin melimpah untuk menjadikan bahan baku dalam pembuatan palmitamida.
Berdirinya pabrik pembuatan palmitamida akan menciptakan lapangan pekerjaan dan mengurangi pengangguran yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat dan bangsa Indonesia.
1.4Manfaat Rancangan
Manfaat yang diperoleh dari Pra Rancangan Pabrik Palmitamida dengan kapasitas 4500 ton/ tahun adalah memberikan gambaran kelayakan (feasibility) pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik .
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Sawit Mentah (CPO)
Tanaman kelapa sawit (Elaeis Guinensis Jacq) berasal dari Nigeria, Afrika Barat. Meskipun demikian ada yang menyatakan bahwa kelapa sawit berasal dari Amerika Selatan yaitu Brazil karena lebih banyak ditemukan spesies kelapa sawit di hutan Brazil dibandingkan dengan Afrika. Pada kenyataannya tanaman kelapa sawit hidup suber diluar daerah asalnya, seperti Malaysia, Thailand, dan Papua Nugini. Bahkan mampu memberikan laju produksi yang lebih tinggi. Bagi Indonesia, tanaman kelapa sawit memiliki arti penting bagi pembangunan perkebunan nasional. Selain mampu menciptakan kesempatan kerja yang mengarah pada kesejahteraan masyarakat, juga sebagai sumber perolehan devisa Negara.
Komoditas kelapa sawit sendiri merupakan salah satu komoditas perkebunan yang peranannya sangat penting dalam penerimaan devisa negara, penyerapan tenaga kerja serta pengembangan perekonomian rakyat dan daerah. Perkebunan kelapa sawit Indonesia berkembang dengan pesat sejak awal tahun 80-an dan sampai akhir tahun 2000 luas total perkebunan kelapa sawit di Indonesia telah mencapai 3,2 juta hektar dengan produksi Crude Palm Oil (CPO) sebesar 6,5 juta ton. Perkembangan perkebunan sawit ini masih terus berlanjut dan diperkirakan pada tahun 2012 indonesia akan menjadi produsen CPO terbesar di dunia dengan total produksi sebesar 15 juta ton/tahun. Sampai saat ini minyak sawit Indonesia sebagian besar masih diekspor dalam bentuk CPO, sedangkan di dalam negeri, sekitar 80% minyak sawit diolah menjadi produk pangan terutama minyak goreng.
Dalam menghadapi perekonomian Indonesia yang bersifat terbuka, apalagi menghadapi tantangan globalisasi, tentu saja perkembangan ekonomi minyak kelapa sawit di dunia akan berpengaruh terhadap perkembangan komoditi minyak kelapa sawit dalam negeri.
Minyak sawit mengandung asam lemak jenuh yang tinggi (>50%) dan asam lemak tidak jenuh ganda yang relative sedikit (<10%). Jenis minyak lain dari tanaman kelapa sawit adalah minyak inti sawit yang mengandung asam laurat (C12:0)
yang tinggi. Komposisi asam lemak dari minyak sawit dan fraksinya serta minyak inti sawit dapat dilihat pada tabel 2.1. (Law dan Thiagajaran, 1990; Choo, 1997)
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak (%) pada Minyak Sawit, Olein, Stearin, dan Minyak Inti Sawit
Jenis asam lemak
Minyak sawit Olein Stearin Minyak inti sawit Kaprat - - - 3,00 Laurat - - - 47,20 Miristat 1,18 1,02 1,18 16,37 Palmitat 56,84 41,84 56,84 8,57 Stearat 3,61 3,31 3,61 2,89 Oleat 30,36 42,08 30,36 17,97 Linoleat 7,99 11,75 7,99 2,92
Keterangan : Ka = kaprat, La = laurat, M = miristat, P = palmitat, S = stearat, O = oleat, L = linoleat
Sumber: PPKS, 1999
Minyak sawit juga dapat difraksinasi menjadi 2 bagian, yakni fraksi padat (stearin) dan fraksi cair (olein). Karakteristik yang berbeda pada fraksi-fraksi tersebut menyebabkan aplikasinya sangat luas untuk produk-produk pangan ataupun nonpangan. Adapun komposisi asam lemak dari minyak sawit, fraksi olein dan fraksi stearin dari minyak sawit, serta minyak inti sawit tertera pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak dari Minyak Sawit, Olein, Stearin dan Minyak Inti Sawit
Jenis Asam Lemak CPO Olein Stearin PKO
Asam lemak jenuh
C6 : 0 - - - 0 – 0,6 C8 : 0 - - - 2,4 – 6.2 C10 : 0 - - - 2,6 – 5,0 C12 : 0 0 - 0,4 0,1 – 0,5 0,1 – 0,4 41,0 – 55,0 C14 : 0 0,6 – 1,7 0,9 – 1,4 1,1 – 1,8 14,0 – 18,0 C16 : 0 41,1 – 47,0 38,5 – 41,7 50,5 – 73,8 6,5 – 10,0 C18 : 0 3,7 – 5,6 4,0 – 4,7 4,4 – 5,6 1.3 – 3,0 C20 : 0 0 -0,8 0,2 – 0,6 0,3 – 0,6 -
Asam lemak tak jenuh tunggal
C16 : 1 0 – 60 0,1 – 0,3 <0,05 – 0,1 -
C18 : 1 38,2 – 43,5 40,7 – 43,9 15,6 – 33,9 12,0 – 19,0
Asam lemak tak jenuh ganda
C18 : 2 6,6 – 11,9 10,4 – 13,4 3,2 – 8,5 1,0 – 3,5
C18 : 3 0 – 05 0,1 - 0,6 0 ,1 – 0,5 -
Sumber : Padley et al., 1994 dan Pantzaris, 1995
2.2 Asam Palmitat
Asam palmitat adalah asam lemak tidak jenuh rantai panjang yang terdapat dalam bentuk trigliserida pada minyak nabati maupun minyak hewani disamping juga asam lemak lainnya. Minyak tersebut merupakan ester gliserol palmitat maupun ester gliserol lainnya, yang apabila disabunkan dengan suatu basa kuat, kemudian diikuti hidrolisis dengan suatu asam akan menghasilkan gliserol, asam palmitat disamping asam lemak lainnya. Asam palmitat dapat dipisahkan dari asam-asam lainnya secara destilasi fraksinasi metal ester asam-asam lemak yang kemudian masing-masing asam lemak tersebut. Diperkirakan kandungan palmitat dalam PKO 11,8% berat dan dalam minyak kelapa 6% berat.
Berikut ini dicantumkan beberapa sumber lain dari palmitat, diantaranya: minyak sapi (46%), minyak avokat (70%) minyak kelapa (6%) (Brahmana, 1998), juga terdapat dalam minyak wijen (45,5%), minyak jagung (30%), minyak kedelai
(11-60%), minyak kemiri (10%), minyak kacang tanah (40-60%), minyak tengkawang (40%) (Ketaren, 1986).
Asam palmitat dapat diubah menjadi berbagai produk oleokimia, juga dapat menjadi substrat untuk pseudomonas dan P.graminis untuk membentuk 9,10-epoksistearat. Jadi dengan demikian asam palmitat merupakan bahan baku melimpah yang banyak terdapat dalam berbagai minyak nabati dan lemah hewani yang dapat digunakan dalam berbagai bidang industri oleokimia.
Asam palmitat terdapat dalam bentuk trigliserida pada minyak nabati seperti : minyak kelapa, minyak kelapa sawit, minyak inti sawit, minyak avokat, minyak kelapa, minyak biji kapas, minyak kacang kedelai, minyak bunga matahari, dan lain-lain. Asam palmitat juga terdapat dalam lemak sapi (Brahmana, 1998). Minyak tersebut merupakan ester gliserol palmitat maupun ester gliserol lainnya yang apabila disabunkan dengan suatu basa kuat, kemudian ditambahkan dengan suatu asam akan menghasilkan gliserol, asam palmitat disamping asam lemak lainnya.
Dari komposisi asam palmitat ini dapat dibuat palmitamida dengan cara sintesa antara asam palmitat dan urea adalah bahan yang memiliki gugus polar juga non polar.
2.3 Palmitamida
Palmitamida merupakan senyawa amida, dimana senyawa ini merupakan suatu senyawa yang mempunyai nitrogen trivalen yang terikat pada suatu gugus karbonil. Senyawa amida diberi nama dari asam karboksilat dengan mengubah imbuhan asam – oat (atau – at) menjadi amida (Fessenden, 1986).
Amida asam lemak dapat dibuat secara sintesis pada industri oleokimia melalui proses batch. Pada proses ini, ammoniak berlebih dan asam lemak bebas bereaksi pada suhu 2000 C dan tekanan 345 – 690 kPa selama 10 – 12 jam.
Selain proses batch, amida primer dapat diperoleh dengan mereaksikan ammoniak dengan metil ester asam lemak. Reaksi tersebut mengikuti konsep HSAB, dimana H+ dari ammoniak merupakan hard acid yang mudah bereaksi dengan hard base CH3O- untuk membentuk methanol. Sebaliknya NH2- lebih soft base dibandingkan dengan CH3O- akan terikat dengan R-C+=O yang lebih soft acid dibanding H+ (Ho,T.,1977). Reaksinya sebagai berikut:
Senyawa amida dapat disintesis melalui beberapa cara antara lain : 1. Dehidrasi garam amonium melalui pemanasan atau destilasi.
CH3CO2NH4 CH3CONH2 + H2O
Senyawa asetamida dapat diperoleh dengan destilasi fraksinasi amonium asetat. Asam asetat biasanya ditambahkan sebelum pemanasan untuk menekan hidrolisis amonium asetat. Asam asetat dan air dapat dihilangkan dengan cara destilasi lambat.
2 . Pemanasan asam dengan urea
CH3COOH + NH2CONH2 CH3CONH2 + CO2 + NH3
Reaksi ini terjadi pada 1200C, asam karbamat yang terbentuk terdekomposisi menjadi karbondioksida dan ammoniak. Garam amonium juga bereaksi dengan urea pada temperatur diatas 1200C yang akan menghasilkan amida. 3. Hidrolisis dari senyawa nitril
Senyawa nitril dilarutkan dalam konsentrasi asam klorida pada suhu 400C dan sedikit demi sedikit diteteskan kedalam air
4. Reaksi antara ammoniak pekat dengan ester
Proses ini disebut dengan ammonolisis ester. Jika amida yang terbentuk larut dalam air maka dapat diisolasi secara destilasi.
Contohnya:
CH3COOC2H5 + NH3 CH3CONH2 + C2H5OH
Selain dari keempat cara diatas, senyawa amida dapat juga diperoleh dengan mereaksikan asam karboksilat dengan ammoniak encer sehingga terbentuklah garam ammonium yang kemudian dipanaskan sampai terjadi dehidrasi untuk menghasilkan amida (Solomon, T.W. 1994)
Palmitamida dapat dibuat dalam skala besar dan biasanya tersedia dalam bentuk butiran berbentuk tepung. Palmitamida pada suhu kamar berwujud kristal yang jernih berwarna putih. Palmitamida banyak digunakan pada aplikasi seperti bahan baku pembuatan obat anti biotik, detergen, tekstil, produksi karet dan polymer lainnya. Palmitamida memiliki rumus molekul: C16H33NO atau CH3 – (CH2)14 – CO
– NH2 dari reaksi berikut :
CO(NH2)2 + 2C15H31COOH 2C16H33NO + H2O +CO2
Urea As. Palmitat Palmitamida
2.4 Sifat–Sifat Kimia dan Fisika Bahan Baku 2.4.1 Asam Palmitat
a. Sifat Fisika Asam Palmitat (Perry dan Green) 1. Rumus molekul : CH3(CH2)16COOH
2. Berat molekul : 284,48 gr/grmol
3. Titik didih : 370 0C (P : 760 mmHg) 4. Titik leleh : 69,3 0C (P : 760 mmHg) 5. Densitas : 850,58 gr/ml (P : 760 mmHg) 6. Indeks bias : 1,4299
7. Panas pembentukan : 47,54 kal/gr 8. Panas penguapan : 19.306,6 kal/mol b. Sifat kimia Asam Palmitat (Wikipedia)
1. Dapat larut dalam eter, aseton, dan n-Hexane 2. Berasal dari lemak hewani dan nabati
3. Memiliki 4,6 % kadar asam lemak jenuh dalam kelapa kelapa sawit. 4. Memiliki 2,5 % kadar asam lemak jenuh dalam minyak inti sawit.
(netti and hendra,2002)
6. Jika bereaksi dengan urea menghasilkan senyawa yang baru yaitu palmitamida
2CH3(CH2)14COOH + CO(NH2)2 2 CH3(CH2)14CO(NH2)2 + H2O + CO2 As. Palmitat Urea palmitamida
(http : //en, wikipedia. org/wiki/palmitic acid)
2.4.2 Urea
a. Sifat Fisika Urea (Perry dan Green)
1. Berat molekul : 60 gr/mol
2. Titik lebur : 132,70C pada 1 atm 3. Spesifik gravity : 1,335 (200C)
4. Energi pembentukan : – 47,120 kal/mol (250C) 5. Kapasitas panas (Cp) : 1,340 (2930K)
b. Sifat Kimia Urea (Perry dan Green) 1. Rumus molekul: CO(NH2)2
2. Berbentuk kristal tetragonal
3. Berbentuk primatik dan berwarna putih 4. Terdekomposisi pada titik didihnya 5. Dapat larut dalam amoniak dan ai
2.4.3 Kloroform
a. Sifat Fisika Kloroform (Perry dan Green) 1. Berat molekul : 119,38 gr/mol 2. Titik didih : 61,20C
3. Titik lebur : - 63,50C
4. Massa jenis : 1,49 gr/cm3 (200C) 5. Kelarutan dalam air : 0,82 gr/l (200C) 6. Viskositas : 0,542 cP
b. Sifat Kimia Kloroform (Wikipedia) 1. Rumus molekul : CHCl3
2. Merupakan larutan yang mudah menguap, tidak berwarna, memiliki bau yang tajam dan menusuk.
3. Bila terhirup dapat menimbulkan kantuk 4. Tidak dapat bereaksi dengan palmitamida
CH3(CH2)14CO(NH2)2 + CHCl3 CH3(CH2)14CO(NH2)2 + CHCl3
5. Sebagai larutan pemurni pada palmitamida (http : //en, wikipedia. org/wiki/chloroform)
2.5 Deskripsi Proses
Proses Pembuatan palmitamida dari asam palmitat dilakukan dalam 3 tahap yaitu :
1. Tahap Pengolahan Awal 2. Tahap Sintesa
3. Tahap Pemurnian Hasil/Produk
2.5.1 Tahap Pengolahan Awal
Pada tahap pengolahan awal ini bahan baku urea dimasukkan ke dalam tangki (T - 130) untuk dicairkan dengan pemanas steam pada suhu 1600 C sambil diaduk, dan bahan baku asam palmitat dimasukkan ke dalam tangki (T - 140) untuk dicairkan dengan pemanas steam hingga suhunya mencapai 1600 C sambil diaduk.
2.5.2 Tahap Sintesa
Pada tahap sintesa ini, urea dan asam palmitat yang telah melebur kemudian dipompakan ke dalam tangki reaktor (R - 210) untuk direaksikan selama ± 5 jam dengan suhu 1600 C hingga suhu pada reaktor konstan, setelah proses reaksi dilakukan, diperoleh palmitamida kotor. Kemudian palmitamida kotor tersebut dipompakan ke dalam tangki penampung (F - 220), pada saat palmitamida dipompakan ke dalam tangki penampung larutan tersebut mengalami penurunan suhu sehingga palmitamida tersebut mengalami pemadatan, lalu palmitamida padat diangkut dengan menggunakan scew conveyor (SC - 221) dimasukkan ke dalam ball
mill (BM - 230) untuk digiling halus hingga berbentuk serbuk. Setelah itu diangkut kembali dengan menggunakan screw conveyor (SC - 231) lalu dimasukkan ke dalam tangki pemurnian (T - 310) untuk dimurnikan.
2.5.3 Tahap Pemurnian Hasil/ Produk
Pada tahap pemurnian hasil ini, palmitamida yang berbentuk serbuk dimasukkan ke dalam tangki pemurnian (T - 310). Kemudian dilarutkan dengan kloroform hingga homogen kira-kira 30 menit, kloroform berfungsi sebagai larutan pemurni yang digunakan untuk memurnikan palmitamida dari urea yang tersisa, setalah proses pemurnian dilakukan hasil dari campuran palmitamida dengan kloroform dipompakan ke filter press (H - 320) untuk memisahkan filtrat dengan residu. Pada proses pemisahan ini filtratn diambil, kemudian dimasukkan ke dalam tangki penampung (F - 330) sedangkan residu dibuang menjadi urea bekas, selanjutnya filtrat tadi dipompakan ke dalam Evaporator (V - 340) untuk dipisahkan lagi, dimana hasil atas berupa uap kloroform sedangkan hasil bawah adalah palmitamida basah. Palmitamida basah yang diperoleh kemudian dimasukkan ke rotary dryer (RD - 350) untuk dikeringkan, sedangkan uap dari kloroform dimasukkan ke kondensor (CD - 360), dimana berfungsi untuk merubah uap kloroform menjadi cairan kloroform. Cairan kloroform kemudian dipompakan ke tangki kloroform (F - 370) sebagai hasil samping.
Palmitamida basah yang diperoleh dimasukkan ke rotary dryer (RD - 350) untuk dikeringkan sehingga menjadi palmitamida murni, pada proses pengeringan ini terjadi pemisahan antara palmitamida dengan kloroform. Hasil pengeringan dari rotary dryer (RD - 350) berupa palmitamida yang kering berbentuk serbuk. Lalu serbuk palmitamida dibawa dari rotary dryer (RD - 350) ke gudang produk (G - 380) dengan menggunakan screw conveyor (SC - 351).
