BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Stasiun Pemurnian Minyak
Minyak kasar ( crude oil ) yang keluar dari Screw Press masih mengandung kotoran – kotoran, pasir, cairan, dan benda kasar lainnya. Oleh karena itu perlu dilakukan pemurnian minyak untuk mengurangi kandungan yang tidak diharapkan sesuai dengan norma yang ditetapkan.
Stasiun pemurnian minyak berfungsi untuk memisahkan minyak dengan kotoran serta unsur-unsur yang mengurangi kualitas minyak dan mengupayakan agar kehilangan minyak seminimal mungkin.
Proses pemisahan ini dimaksudkan untuk memisahkan minyak, air, dan kotoran, serta pasir dan lumpur dengan sistem sentrifuge dan pengendapan.
2.2 Vibrating Screen
Vibrating screen bisa disebut juga sebagai (ayakan getar) umumnya bekerja untuk memisahkan padatan yang terkandung dalam minyak kasar (dirt crude oil) dengan cara di ayak/di getar pada media saringan dengan ukuran mess tertentu (sesuai dengan kebutuhan). Biasa penggunaan vibrating screen di letakan sebelum CST (sebelum masuk COT) dan setelah CST (pada sludge tank) Proses penyaringan dibantu dengan pemberian air panas sebagai pencuci dengan temperatur 80 C – 90 C.
(Fellows, 1990) pengayakan adalah suatu unit operasi dimana suatu campuran dari berbagai jenis ukuran partikel padat dipisahkan kedalam dua atau lebih bagian-bagian kecil dengan cara melewatkannya di atas screen (ayakan). Atau dengan kata lain pengayakan adalah suatu proses pemisahan bahan berdasarkan ukuran lubang kawat yang terdapat pada ayakan, bahan yang lebih kecil dari ukuran mesh/lubang akan masuk, sedangkan yang berukuran besar akan tertahan pada permukaan kawat ayakan. Setiap fraksi tersebut menjadi lebih seragam dalam ukurannya dibandingkan c ampuran aslinya. Screen adalah suatu permukaan yang terdiri dari sejumlah lubang-lubang yang berukuran sama. Permukaan tersebuat dapat berbentuk bidang datar (horizontal atau miring), atau dapat juga berbentuk silinder. Screen yang berbentuk datar yang mempunyai kapasitas kecil disebut juga ayakan/pengayak (sieve).
Fungsi vibrating screen adalah memisahkan non oil solid (NOS) yang terdiri dari sampah, serat fiber yang berukuran besar serta pasir yang terikut bersama crude oil karena tidak terendapkan di sand trap tank. Ditambahkannya air panas dengan tujuan agar pemisahan partikel-partikel pasir dapat memisah dengan baik disamping untuk mengurangi terjadinya clogging (penyumbatan) pada screen. Salah satu fungsi nya juga untuk menjaga agar tidak sering terjadi penyumbatan pada nozzle sludge sentrifuges. Agar proses pemisahan berjalan baik biasa nya penggunaan ukuran mess dapat menjadi salah satu yang akan berpengaruh terhadap proses pemisahaan di vibrating screen. Fraksi yang dipisahkan pada alat ini ada 2 (dua) komponen, yaitu : 1. Pasir dan tanah yang berasal dari panenan yang terikut bersama buah.
Umumnya pabrik telah memiliki sand trap tank untuk mengendapkan partikel-partikel yang mempunyai berat jenis lebih besar dari satu (SG > 1,0). Oleh karena itu waktu pengendapan (retention time) sangat singkat,
maka tidak seluruhnya pasir atau gumpalan tanah dapat terpisahkan, hal ini akan dilanjutkan pemisahannya pada vibrating screen.
2. Serat atau ampas yang terikut dalam minyak dipisahkan dengan maksud agar kadar kotoran minyak sesuai dengan standard kualitas.
Secara umum spesifikasi alat antara lain adalah unit vibrating screen (saringan getar) model bulat terdiri dari 2 (dua) buah saringan dengan 20 mesh dan 40 mesh yang terbuat dari bahan stainless steel diletakan sebelum CST dan ukuran 60-70 mess diletakan sesudah CST (pada sludge tank).
2.3 Jenis, Komposisi, dan Karakteristik Limbah Padat PKS
Limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit terdiri dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS), cangkang, serabut, bungkil, dan lumpur (sludge).
Tabel 2.3. Komposisi Limbah Padat Pabrik Kelapa Sawit
Jenis Limbah Presentasi Terhadap TBS (%) Hasil Proses Basah Kering TKKS 21-23 10-12 Bantingan
Serabut 8-12 5-8 Screw Press
Cangkang 5-8 4 Shell Separator
Sludge decanter
2 1
2.3.1 Cangkang (Endocarp)
Cangkang disebut juga tempurung atau endocarp. Cangkang merupakan bagian dari buah sawit yang strukturnya keras berwarna hitam dengan diameter sekitar 1 cm. Cangkang berfungsi menyelubungi kernel (daging buah sawit). Cangkang umumnya dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler di PKS.
2.3.2 Serabut (Fibre)
Serabut disebut juga sabut atau serat (fiber), berasal dari mesocarp buah sawit yang telah mengalami pengempaan di dalam screw press. Serabut sawit ukurannya relatif pendek sesuai dengan ukuran mesocarp buah sawit yang telah mengalami pengempaan. Dibandingkan dengan nilai kalor.
2.4 Metode Ekstraksi
Ekstraksi (Setiadi, 2010) adalah pemisahan suatu zat dari campurannya berdasarkan perbedaan koefisien distribusi zat terlarut dalam 2 larutan yang berbeda fase dan tidak saling bercampur. Ektraksi ini dilakukan dengan pertimbangan beberapa faktor yaitu :
Kemudahan dan kecepatan proses Kemurnian produk yang tinggi Rendah polusi
Efektifitas dan selektifitas yang tinggi.
Ekstraksi adalah penyarian zat-zat berkhasiat atau zat-zat aktif dari bagian tanaman obat, hewan dan beberapa jenis ikan termasuk biota laut. Zat-zat aktif terdapat di dalam sel, namun sel tanaman dan hewan berbeda demikian pula ketebalannya, sehingga diperlukan metode ekstraksi dengan pelarut tertentu dalam mengekstraksinya (Harbone, 1987).
Tujuan ekstraksi bahan alam adalah untuk menarik komponen kimia yang terdapat pada bahan alam. Ekstraksi ini didasarkan pada prinsip perpindahan massa komponen zat ke dalam pelarut, dimana perpindahan mulai terjadi pada lapisan antar muka kemudian berdifusi masuk ke dalam pelarut (Anonim, 1986).
2.4.1 Ekstraksi Padat-Cair
Ekstraksi padat-cair atau ekstraksi dengan pelarut (Hadiwibowo, 2010) terjadi dengan proses pelarutan selektif dari satu atau lebih pelarut dari matriks padatan dengan cairan pelarut. Prinsip dasar ekstraksi adalah berdasarkan kelarutan. Untuk memisahkan zat analit yang terdapat dari matriks padatan, maka fasa padat dikontakkan dengan fasa cair. Pada kontak dua fasa tersebut, zat terlarut berdifusi dari fasa padat ke fasa cair sehingga terjadi pemisahan dari matriks padatan.
Terdapat beberapa metode dalam ekstraksi padat-cair, seperti metode maserasi, soklet, tekanan tinggi, fluida super kritis, dan gelombang mikro. Dari metode yang telah disebutkan di atas, metode yang paling konvensional adalah maserasi. Pada metode maserasi matriks padat direndam ke dalam cairan pelarut selama waktu tertentu dan biasanya disertai pengadukan. Metode soklet memiliki prinsip yang hampir menyerupai distilasi, matriks padatan dimasukkan ke dalam relfuks dikondensasi untuk mendapatkan pelarut yang telah mengandung analit yang ini diperoleh. Pada metode tegangan tinggi ekstraksi dilakukan dengan memasukkan matriks padat ke dalam kolom ekstraksi kemudian dilewatkan dengan aliran pelarut bertekanan tinggi. Ekstraksi fluida superkritis merupakan metode ekstraksi yang menyerupai metode tekanan tinggi, tetapi menggunakan pelarut yang berada dalam kondisi fluid super kritis. Fluida superkritis memiliki sifat pelarut yang baik, viskositas rendah dan koefisien difusi yang tinggi, sehingga memudahkan perpindahan massa dari matriks padatan ke pelarut.
Model dari proses ekstraksi padat-cair dapat diandaikan dengan sebuah biji yang ditutupi dengan lapisan poros impermiabel organik. Berdasarkan model kinetika Pawliszyn, senyawa yang berada di permukaan inti, diekstrak dalam beberapa langkah, yaitu desorpsi dari permukaan matriks padat, berdifusi ke lapisan poros impermeabel organic menuju laruta, dan solubilisasi senyawa ke dalam pelarut.
2.4.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Ekstraksi
Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi (Hadiwibowo, 2010). a. Preparasi dari Padatan
Struktur padatan merupakan faktor penting yang perlu dipertimbangkan. Meskipun zat yang diinginkan dapat berada di permukaan padatan, namun
banyak kasus dijumpai bahwa zat analit yang diinginkan terletak di dalam ruang intra seluler atau bahkan struktur bagian dalam dari matriks padatan maupun sel. Salah satu kegiatan preparasi yang harus dipertimbangkan dari padatan adalah dengan menggiling padatan yang akan diekstraksi. Penggilingan sebelum melakukan ekstraksi padat-cair akan meningkatkan luas area kontrak antara pelarut dan matriks padatan. Di samping itu, penggilingan juga akan membantu untuk menghancurkan struktur padatan. b. Laju Difusi
Karena adanya kompeksitas dari struktur sel, keberadaan pori, dan perbedaan ruang-ruang dalam struktur padatan, difusivitas dari material memiliki satuan: difusivitas efektif. Difusivitas efektif juga tergantung dari komposisi dan posisi dari zat yang ingin diperoleh.
c. Suhu
Secara normalnya, naiknya suhu akan sangat menarik untuk meningkatkan proses ekstraksi. Suhu yang lebih tinggi akan meningkatkan solubilitas zat yang ingin diperoleh dalam pelarut, meningkatnya laju difusi dari solute ke dalam pelarut akan meningkatkan laju transfer massa. Namun kenaikan suhu juga dapat membuat reaksi yang tidak diinginkan seperti adanya degradasi senyawa yang termolabil.
d. Pemilihan Pelarut
Pemilihan pelarut didasarkan beberapa faktor, seperti sifat fisiokimia dan toksisitas. Pemilihan pelarut juga harus mempertimbangkan beberapa sifat seperti selektivitas dan kemampuannya untuk melarutkan zat yang diinginkan, sebaik seperti tegangan permukaannya, viskositasnya, stabilitasnya, reaktivitasnya, dan toksisitasnya. Beberapa pelarut, seperti aseton, etanol, etil asetat, propanol dan propil asetat disetujui keberadaannya untuk mengekstraksi zat analit yang akan dikonsumsi manusia.
e. Kelembaban Padatan
Keberadaan air adalah matriks padatan dapat menyaingi keberadaan pelarut dalam melakukan zat yang diinginkan, yang akan berefek pada perpindahan massa. Akan tetapi, kelembaban juga merupakan hal penting untuk memperboleh perpindahan dari zat yang diinginkan, seperti pada proses ekstraksi kopi. Meskipun demikian, dalam kebanyakan kasus,
material padatan yang dikeringkan pada kondisi tertentu tidak akan menyebabkan degradasi dari senyawa yang diinginkan.
2.5 Minyak Kelapa Sawit (Crude Palm Oil)
Minyak sawit tersusun dari unsur – unsur C, H, dan O. Minyak sawit ini terdiri dari fraksi padat dan fraksi cair dengan perbandingan yang seimbang. Penyusun fraksi padat terdiri atas asam lemak jenuh antara lain asam miristat (1%), asam palmiat (45%), dan asam stearat. Sedangkan fraksi cair terdiri dari asam lemak tidak jenuh yang terdiri dari asan oleat (39%) dan asam linoleat (11%). Komposisi tersebut ternyata agak berbeda jika dibandingkan dengan minyak nabati, inti sawit, dan minyak kelapa.
- Kandungan minor dalam minyak sawit berjumlah kurang lebih 1%, antara lain terdiri dari karoten, tokoferol, sterol, alkohol, triterpen, dan fosfolida. Dua unsur yang pertama disebut, yaitu karoten dan tokoferol mempunyai nilai lebih dibandingkan unsur lain karena kedua unsur itu diketahui meningkatkan kemantapan minyak terhadap oksidasi. Dengan kata lain, keberadaan kedua unsur itu dalam suatu jenis minyak dapat menyebabkan minyak relatif tidak mungkin tengik. Selain itu karoten mempunyai potensi untuk dikembangkan sebagai bahan obat anti kanker. Sedangkan tokoferol dimanfaatkan sebagai sumber vitamin E. Minyak sawit yang digunakan sebagai produk pangan biasanya dihasilkan dari minyak sawit maupun minyak inti sawit melalui proses fraksinasi, rafinasi, dan hidrogenasi. Dewasa ini, produk CPO Indonesia sebagian besar difraksinasi sehingga dihasilkan fraksi olein cair dan frakasi stearin padat. 2.6 Sistem Hidrolik
2.6.1 Pengertian Sistem Hidrolik
Sistem hidrolik adalah sistem penerusan daya dengan menggunakan fluidacair.Minyak mineral adalah jenis fluida yang sering dipakai.Prinsip dasar dari system hidrolik adalah memanfaatkan sifat bahwa zat cair tidak mempunyai bentuk yang tetap, namun menyesuaikan dengan yang ditempatinya. Zat cair bersifat inkompresibel. Karena itu tekanan yang diterima diteruskan kesegala arah secara merata.
Sistem hidrolik biasanya diaplikasikan untuk memperoleh gaya yang lebihbesar darigaya awal yang dikeluarkan. Fluidapenghantar inidinaikkan tekanannyaoleh pompa yang kemudian diteruskan kesilinder kerja melalui pipa pipa saluran dan katup-katup. Gerakan translasi batang piston dari silinder kerja yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundurmaupun naik dan turun sesuai dengan pemasangan silinderyaituarahhorizontalmaupunvertikal.
1. KeuntunganSistemHidrolik
Sistemhidrolikmemilikibeberapakeuntungan,antaralain: a. Fleksibilitas.
Sistem hidrolik berbeda dengan metode pemindahan tenaga mekanis dimana daya ditransmisikan dari engine dengan shafts, gears, belts, chains, ataucable (elektrik). Pada sistem hidrolik, daya dapat ditransferke segala tempat dengan mudah melaluipipa/selangfluida.
b. Melipatgandakan gaya.
Pada system hidrolik gaya yang kecil dapat digunakan untuk menggerakkan beban yang besar dengan cara memperbesar ukuran diameter silinder.
c. Sederhana.
Sistem hidrolik memperkecil bagian-bagian yang bergerak dan keausan dengan pelumasan sendiri.
d. Hemat.
Karena penyederhanaan dan penghematan tempat yang diperlukan sistem hidrolik, dapat mengurangi biaya pembuatan sistem.
e. Relatifaman.
Dibanding sistem yang lain, kelebihan beban (overload) mudah dikontrol dengan menggunakan relie fvalve.
2. Kekurangan
Sistemhidrolikmemilikipulabeberapakekurangan: a. Gerakanrelatiflambat.
2.6.2 Dasar – Dasar Sitem Hidrolik
Prinsip dasar dari sistem hidrolik berasal dari hukum Pascal, pada dasarnya menyatakan dalam suatu bejana tertutup yang ujungnya terdapat beberapa lubang yang sama maka akan dipancarkan kesegala arah dengan tekanan dan jumlahaliranyangsama.Dimanatekanan dalamfluidastatisharus mempunyaisifat-sifatsebagaiberikut:
a. Tidak punya bentuk yang tetap, selalu berubah sesuai dengan tempatnya.
b. Tidak dapatdimampatkan.
c. Meneruskan tekanan kesemuaarah dengan samarata.
Gambar di bawah ini memperlihatkan dua buah silinder berisicairan yang dihubungkan dan mempunyai diameter yang berbeda. Apabila beban F diletakkan disilinder kecil,tekanan P yang dihasilkan akan diteruskan kesilinder besar (P= F/A, beban dibagi luas penampang silinder) menurut hokum ini, pertambahan tekanan dengan luas rasio penampang silinder kecil dan silinder besar, atau F= P.A.
Gambar 02.FluidadalampipamenuruthukumPascal Gambardiatassesuaidenganhukumpascal,dapatdiperolehpersamaan sebagaiberikut : Tekanan di A1 = Tekanan di A2 P1 = P2..(1) Dimana : F1 = Gaya masuk F2= Gaya keluar
A1= Diameter piston kecil A2= Diameter piston besar
Persamaan diatas dapat diketahui besarnya F2 dipengaruhi oleh besar kecilnya luas penampang dari piston A2dan A1. Dalam sistem hidrolik, hal ini dimanfaatkan untuk merubah gaya tekan fluida yang dihasilkan oleh pompa hidrolik untuk menggeserkan silinder kerja maju dan mundur maupun naik/turun sesuai letak dari silinder. Daya yang dihasilkan silinder kerja hidrolik, lebih besar dari daya yang dikeluarkan oleh pompa. Besar kecilnya daya yang dihasilkan oleh silinder hidrolik dipengaruhi besar kecilnya luas penampang silinder kerja hidrolik.
2.7 Laju Aliran Masa
Laju aliran masa yang mengalir dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini :...(2) Dimana :
m = laju aliran masa (kg/s) V = kecepatan aliran fluida (m/s) V = volume jenis (m3/kg)
A = luas penampang pipa (m2)
Laju aliran adalah volume fluida yang dikeluarkan tiap detiknya. Laju aliran dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:
Q = V . A ...(3) Dimana: Q = debit aliran (m3/s) V = kecepatan aliran (m/s) A = Luas Penampang (m2) D = diameter pipa (m)
2.8 Analisa Oil Losses Di Laboratorium Pabrik Kelapa Sawit
Peralatan Laboratorium Pabrik Kelapa Sawit sangat dibutuhkan untuk analisa losses di pabrik kelapa sawit. Mesin Pengolahan kelapa sawit hingga menjadi minyak yang siap dimanfaatkan tidaklah semudah yang kita pikirkan. Ada proses panjang yang harus dilalui sebuah pabrik atau perkebunan untuk mengubah kelapa sawit menjadi minyak. Biasanya selama proses pengolah dilakukan, risiko oil losses tidak dapat dihindari. Meski tidak dapat dihindari, namun oil losses dengan nilai yang besar akan membuat pabrik rugi. Karena itu laboratorium pabrik kelapa sawit harus melakukan analisis nilai oil losses yang tepat sehingga dapat mencegah kerugian lebih besar.
2.8.1 Oil Losses Pada Pengolahan TBS
Mengingat risiko oil losses selama pengolahan Tandan Buah Segar (TBS) tidak dapat dihindari, perusahaan atau pabrik pengolah kelapa sawit telah melakukan berbagai upaya untuk mengalami oil losses sekecil mungkin. Salah satunya adalah dengan cara meningkatkan kinerja masing-masing stasiun pengolahan dengan melakukan modifikasi alat. Berikut ini analisa laboratorium pabrik kelapa sawit pada oil losses yang terjadi selama pengolahan TBS:
1. Oil losses kondensat sterilizer
Tujuan dilakukannya penghitungan oil losses ini adalah dalam rangka mengukur hilangnya minyak yang terjadi pada setiap sterilizer. Selain itu juga dapat digunakan untuk memantau efisiensi proses sterilisasi, memantau tingkat kematangan TBS hingga mengetahui mengenai hilangnya minyak yang terjadi karena penggunaan cara perebusan tertentu. Untuk menghitung oil losses di pabrik kelapa sawit, penghitungan dilakukan dengan mengambil sampel dari keluaran pipa kondensat sterilizer pada masing-masing rebusan.
2. Oil losses tandan kosong
Tujuan dilakukan penghitungan oil losses tandan kosong adalah dalam rangka mengukur hilangnya minyak yang ada pada tandan kosong. Nantinya akan didapatkan data harian berupa hilangnya minyak, buah rebus terlalu matang hingga kapasitas thresher. Sampel akan diambil setiap 2 jam sekali pada setiap jenjangan jika sampai ke 10 dan 20.
3. Oil losses Unstripped Bunches
Tujuan dilakukannya penghitungan oil losses pabrik kelapa sawit adalah memastikan efisiensi yang didapatkan dari proses sterilisasi dan juga threshing sekaligus memantau hilangya minyak akibat penggunaan cara perebusan tertentu yang tidak dilakukan dengan sempurna. Sampel diambil sebanyak 100 buah dengan kelipatan 5 masing-masing diambil satu sampel saja.
4. Oil losses fibre press
Menghitung hilangnya minyak selama proses fibre press ini dalam rangka mengetahui seberapa besar kehilangan minyak sekaligus persentase nut pecah yang ada dalam fibre. Sampel harus diambil dengan jumlah yang sama yang didapatkan dari 3 sudut cones keluaran press. Sampel harus diambil setiap satu jam selama proses pengolahan sawit berlangsung. 5. Oil losses stasiun klarifikasi
Oil losses juga dapat terjadi stasiun klarifikasi. Laboratorium kelapa sawit harus menghitung oil losses di stasiun klarifikasi dengan tujuan memantau proses klarifikasi selama pengolahan kelapa sawit. Untuk menghitungnya harus diambil sampel dari pipa keluaran stasiun klarifikasi menuju fat pit selama satu jam sekali.
6. Oil losses sludge waste
Tujuan dilakukannya pengukuran oil losses ini dalam rangka mengetahui seberapa besar hilangnya minyak yang terjadi pada sludge waste. Selain itu juga untuk mempertahankan efektifitas sludge centrifuge sehingga oil losses terjadi seminimal mungkin. Untuk mengukurnya, sampel harus diambil satu jam sekali dari pipa sludge waste.
2.8.2 Penghitungan Oil Losses Metode NIR
Untuk mengukur oil losses, metode NIR telah banyak digunakan oleh pabrik pengolah kelapa sawit. Metode ini akan membantu pabrik menetapkan angka standar losses pabrik kelapa sawit. Dengan standar oil losses ini, proses penghitungan dapat dilakukan dengan sangat mudah. Hasil oil losses juga semakin akurat, karena nilai oil losses telah memiliki standar baku. Sehingga pabrik dapat melihat seberapa besar oil losses yang telah terjadi.
Metode NIR atau Near Infra Red ini pada dasarnya bukanlah teknologi baru penghitungan oil losses pabrik pengolah kelapa sawit. Tingkat akurasinya yang sangat tinggi dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengetahui hasil sangat cepat membuat alat ini sangat membantu penghitungan oil losses. Dengan alat laboratorium pabrik kelapa sawit yang lengkap, metode NIR dapat dilakukan dengan sangat mudah untuk meminimalisasi oil losses.
