Alkohol Lemak (Fatty Alcohol)

Alkohol Lemak

Alkohol Lemak

1. Pengertian Alkohol Lemak

Fatty alkohol (lemak alkohol) adalah alkohol alifatis yang merupakan turunan dari lemak alam ataupun minyak alam. Fatty alkohol merupakan bagian dari asam lemak dan fatty aldehid. Fatty alkohol biasanya mempunyai atom karbon dalam jumlah genap.

Molekul yang kecil digunakan dalam dunia kosmetik, makanan dan pelarut dalam industri. Molekul yang lebih besar penting sebagai bahan bakar. Karena sifat amphiphatic mereka, fatty alkohol berkelakuan seperti nonionic surfaktan. Fatty alkohol dapat digunakan sebagai emulsifier, emollients, dan thickeners dalam industri kosmetik dan makanan.

Contoh fatty alkohol :

1.         Capryl alcohol (1-octanol) -- 8 carbon atoms

2.         Pelargonic alcohol (1-nonanol) -- 9 carbon atoms

3.         Capric alcohol (1-decanol, decyl alcohol) -- 10 carbon atoms

4.         1-dodecanol (lauryl alcohol) -- 12 carbon atoms

5.         Myristyl alcohol (1-tetradecanol) -- 14 carbon atoms

6.         Cetyl alcohol (1-hexadecanol) -- 16 carbon atoms

7. Palmitoleyl alcohol (cis-9-hexadecan-1-ol) -- 16 carbon atoms, unsaturated,CH3(CH2)5CH=CH(CH2)8OH

8.         Stearyl alcohol (1-octadecanol) -- 18 carbon atoms

9.    Isostearyl alcohol (16-methylheptadecan-1-ol) -- 18 carbon atoms, branched, (CH3)2CH-(CH2)15OH

10. Elaidyl alcohol (9E-octadecen-1-ol) -- 18 carbon atoms, unsaturated,CH3(CH2)7CH=CH(CH2)8OH

11.     Oleyl alcohol (cis-9-octadecen-1-ol) -- 18 carbon atoms, unsaturated

12.     Linoleyl alcohol (9Z, 12Z-octadecadien-1-ol) -- 18 carbon atoms, polyunsaturated

13.     Elaidolinoleyl alcohol (9E, 12E-octadecadien-1-ol) -- 18 carbon atoms, polyunsaturated

14.     Linolenyl alcohol (9Z, 12Z, 15Z-octadecatrien-1-ol) -- 18 carbon atoms, polyunsaturated

15. Elaidolinolenyl alcohol (9E, 12E, 15-E-octadecatrien-1-ol) -- 18 carbon atoms, polyunsaturated

16.  Ricinoleyl alcohol (12-hydroxy-9-octadecen-1-ol) -- 18 carbon atoms, unsaturated, diol, CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)8OH

17.     Arachidyl alcohol (1-eicosanol) -- 20 carbon atoms

18.     Behenyl alcohol (1-docosanol) -- 22 carbon atoms

19. Erucyl alcohol (cis-13-docosen-1-ol) -- 22 carbon atoms, unsaturated, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)12OH

20.     Lignoceryl alcohol (1-tetracosanol) -- 24 carbon atoms

21.     Ceryl alcohol (1-hexacosanol) -- 26 carbon atoms

22.     Montanyl alcohol, cluytyl alcohol (1-octacosanol) -- 28 carbon atoms

23.     Myricyl alcohol, melissyl alcohol (1-triacontanol) -- 30 carbon atoms

24.     24. Geddyl alcohol (1-tetratriacontanol) -- 34 carbon atoms

2.  Jenis-Jenis Alkohol Lemak

Alkohol lemak, berdasarkan sumber terbentuknya, terbagi menjadi 2 macam, yaitu :

1. Alkohol Lemak Alami (Natural Fatty Alcohol)

Alkohol lemak alami berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui yang terdapat di alam.. Alkohol Jenis ini selalu berada dalam bentuk gabungan dari pada rantai bebas (senyawa murni ). Alkohol gabungan yang penting adalah gliserol TAG (triasilgliserol) yang mengandung asam lemak yang memilki panjang rantai karbon C₁₂-C₁₈ yang di pertukarkan ( metil ester menjadi alcohol lemak).

Contoh : Lemak, minyak dan lilin dari tumbuhan dan hewan, seril sesoat dalam lilin erna dan mirisil palmit dalam lilin lebah.

2. Alkohol Lemak Dari Sumber Lainnya

Untuk  mendapatkan  Alkohol  Lemak  dengan  bentuk  seperti  ini,  dapat

menggunakan beberapa metode berikut :

1.         hydrolysis lilin ester menggunakan lemak hewani

     2.         proses reduksi sodium mennggunakan lemak dan minyak

3.         proses Ziegler menggunakan ethylen

4.         proses oxo menggunakan hydrogenation olefin

5.         katalitik hidrogenasi asam lemak dan metil ester dari lemak dan minyak

6.         hydrogenation lansung lemak dan minyak

Walaupun bukan minyak kelapa yang digunakan, deskripsi tentang metoda pertama dalam acuan histories; deskripsi tentang metoda kedua dam metoda keenam juga dimasukkan. Metoda ketiga dan keempat menggunakan bahan baku yang berasal dari petrokimia dan tidak akan dibahas disini. Bagaimanapun, harus diketahui bahwa kira-kira 50% persediaan alcohol lemak dunia di produksi melalui dua cara ini. Agar lebih terperinci, diskusi dari metoda kelima diberikan kemudian.

3. Metode Pembuatan Alkohol Lemak

3.1 Hidrolisis dari lilin ester

Alcohol lemak pertama kali diperoleh dari hidrolisis lilin ester yang berasal dari binatang, terutama spermaceti dari sperma ikan paus. Karena kutukan di seluruh dunia atas ikan paus yang diburu, sehingga sumber ini tidak lagi tersedia.

Lilin spermaceti dipisahkan dengan cara pemanasan menggunakan NaOH pekat diatas 300⁰C, lalu alcohol didistilasi dari sabun sodium. Hasil Sulingan (distilat) mengandung alcohol tak jenuh C₁₆-C₂₀. Untuk mencegah terjadinya auto-oksidasi, distilat ini dikeraskan dengan hidrogenasi katalitik.. Alkohol yang diperoleh jika minyak sperma hanya mengandung 70 % wax ester, mencapai yield 35 %, kemudian hasilnya dipisahkan dalam distilasi vakum dari sabun dan air yang terbentuk. Produk utama terdiri dari : cetyl, oceyl, dan alcohol arachidyl.

3.2 Proses Reduksi Sodium

Pada tahun 1909, Beauvault dan Blanc menemukan proses reduksi sodium untuk memproduksi alcohol lemak dari kelapa ester. Pabrik alcohol lemak yang dibentuk pada tahun 1930an menggunakan proses ini. Sedangkan proses dasarnya relative sederhana, sebenarnya operasi pabrik banyak menangani produk dan reaktan yang kompleks.

Larutan sodium didispersikan dalam pelarut inert lalu ditambahkan ester kering dan alcohol dengan hati-hati. Saat reaksinya komplit , oksida nya dipecah dengan pengadukan dalam air, kemudian alkoholnya dicuci dan didistilasi.

Penambahan Alkohol R’ (sebaiknya alcohol sekunder), bertindak sebagai donor hydrogen. Karena adanya reaksi samping , pemakaian sodium bisa jadi di atas 20 % dari kebutuhan stoikiometri. Reduksi berjalan selektif tanpa pembuatan hidrokarbon dari isomerisasi atau hidrogenasi ikatan rangkap.

3.3 Proses Zieglar Menggunakan Etilen

Alkohol lemak dari proses ini mempunyai struktur yang sama dengan alcohol lemak alami. Proses ini dibagi dalam dua proses yaitu proses alfol dan proses Epal.

a.    Proses Alfol.

Hidrokarbon digunakan sebagai pelarut. Proses ini melalui lima tahap yaitu  :

1.    Hidrogenasi

Al(CH₂CH₃)₃ + Al + 1,5 H₂ → 3 Hal(CH₂CH₃)₃

2.    Etilasi

3 HAl(CH₂CH₃)₃ + 3 CH₂=CH₂ →3 Al(CH₂CH₃)₃

2/3 dari hasil proses ini di recycle lagi ke proses hidrogenasi dan sisanya langsung masuk ke reaksi perkembangan

3.    Reaksi perkembangan (growth Reaction)

4.    Oksidasi

5.    Hidrolisa

b.    Proses Epal

Proses ini mempunyai langkah-langkah yang hampir sama dengan proses alfol. Fleksibilitas Proses ini lebih besar dibandingkan dengan prose alfol. Alkohol dan α- olefin yang terbentuk bisa dipasarkan. Namun modal dan biaya yang dibutuhkan jjuga lebih besar , karena membutuhkan proses control yang lebih kompleks dan penambahan olefin dan alcohol rantai bercabang.

3.4 Proses Oxo menggunakan Olefin

Proses oxo (hidroformilasi) terdiri dari reaksi antara olefin dengan campuran gas H₂-CO dan katalis yang cocok..

Reaksi ini Di temukan oleh O.Roelen pada tahun 1938.

CH₃2R – CH=CH₂  + 2CO + 2H₂ → R-CH₂CH₂-CHO + R-CH-CHO

Yield α- olefin diperkirakan sama dengan jumlah aldehid rantai lurus dan bercabangnya. Proses oxo dapat dilakukan dengan tiga cara berikut :

·         Proses klasik dengan menggunakan katalis HCO(CO)₄

·         Proses Shell berdasarkan kompleks kobalt karbonil – phosphine

·         Proses menggunakan Katalis Rhodium

Langkah- langkah pada proses klasik yaitu reaksi oxo , pemisahan katalis dan regenerasi , hidrogenasi aldehid dan distilasi alcohol.

3.5 Hidrogenasi Katalistik dari asam lemak dan metil Ester

Proses ini biasanya digunakan untuk memproduksi alcohol lemat tak jenuh pada skala besar. Katalis yang digunakan dalam kompleks dari Cu ²⁺ dan Cu ³⁺. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut :

·         RCOOCH₃ +2 H₂ → RCH₂OH + CH₃OH dengan katalis CuCr

·         RCOOH + 2H₂ → RCH₂OH + H₂O dengan katalis CuCr

3.6 Hidrogenasi Langsung dari minyak dan Lemak

Suatu proses yang terakhir, yang dikembangkan dan dipatenkan oleh Henkel KGaA, yaitu direct hydrogenation dari minyak alami atau trigliserida. Proses ini melalui dua tahap reaksi, yaitu :

1.      Esterifikasi asam lemak dan alcohol lemak menghasilkan Ester dan Air

2.      Hidrogenasi ester menghasilkan dua mol Alkohol lemak

Kedua reaksi ini berlangsung simultan pada reactor yang sama. Reactor yang digunakan adalah reactor bertekanan tinggi yang berguna sebagai pemanas awal bagi material – umpan asam lemak ;

Resirkulasi alcohol lemak dan katalis Slurry , dan gas hydrogen yang diumpankan secara terus menerus . proses ini berlansung pada kondisi P = 30.000 KPa dan T = 280 ⁰C

·         Reaksi Hidrogenasi

Hidrogenasi langsung asam lemak tidak digunakan dalam skala industri besar karena kebutuhan temperature reaksi yang lebih tinggi menghasilkan yield yang lebih rendah dan karena dapat merusak katalis. Secara konvensional, asam lemak dikonversi terlebih dahulu menjadi ester sebelum dihidrogenasi.

Lurgi telah menemukan cara untuk mengatasi masalah ini dengan esterifikasi bersama asam lemak dengan alcohol dan hidrogenasi ester dalam reactor yang sama 

Asam lemak dimasukkan ke dalam alcohol lemak bervolume besar yang sedang berputar. Volume alcohol lemak adalah lebih dari 250 kali volume asam lemak, sehingga esterifikasi berpengaruh cepat tanpa adanya efek merusak oleh katalis.

·         Proses Hidrogenasi Tekanan Tinggi

Metil ester yang telah difraksionasi dapat diubah menjadi alcohol lemak dengan proses hidrogenasi dengan tekanan tinggi dengan menggunakan katalis CuCr.CuCr juga membentuk carbon berikatan ganda yang tidak jenuh sehingga h anya alcohol lemak jenuh yang terbentuk. Jika diinginkan hasil berupa alcohol lemak tak jenuh, diperlukan katalis zinc.

Proses hidrogenasi terjadi pada tekanan 25.000-30.000 kPa dan temperature antara 250⁰C-300⁰C di dalam sebuah kolom tubular. Berdasarkan perlakuan terhadap katalis, proses hidrogenasi dibedakan atas suspension process dan fixed bed process.

Flowsheet Hidrogenasi Tekanan Tinggi Alkohol Lemak

^·      Suspension Process

Katalis dan sejumlah kecil metil ester diumpankan ke dalam reactor bersamaan dengan sisa ester. Metil ester dan gas hydrogen dipanaskan secara terpisah. Katalis CuCr yang direaksikan dengan sejumlah kecil metil ester dimasukkan bersamaan dengan metil ester dan gas hydrogen yang telah dipanaskan, ke dalam reactor tubular, konsentrasi katalis dalam system setidaknya 2 % umpan yang digunakan kira-kira 20 mol gas hydrogen per mol ester. Gas hydrogen mengakibatkan gelembung yang membantu proses agitasi reaktan.

Reaksi dijaga pada tekanan 25.000-30.000 kPa dan suhu 250⁰-300^0C. selama proses eksotermik berlabgsung, suhu reaksi harus dijaga untuk mengurangi reaksi samping berupa pembentukan hidrokarbon yang tidak diinginkan. Dari kolom, campuran reaksi didinginkan, memisahkan gas hydrogen dari campuran alcohol-metanol. Gas hydrogen di recycle, dan campuran alkoho-metanol dialirkanke unit methanol stripping, pada tekanan yang lebih rendah, methanol dipisahkan, di recycle untuk proses esterifikasi. Alcohol lemak mentah disaring untuk memisahkan katalisnya sebagian besar katalis di recycle, sehingga terpakai rata-rata 0,5-0,7% alcohol yang dihasilkan.

Alcohol yang disaring kemudian ditreatment dengan soda pekat untuk membentuk sabun dengan ester yang tidak bereaksi. Alcohol didistilasi untuk menghilangkan hidrokarbon yang terbentuk. Sabun tertinggal di dasar kolom.

Flow Sheet Suspensi Alkohol Lemak

^·          Fixed Bed Process

Reaki terjadi dalam fasa uap dimana umpan organic diuapkan dalam gas hydrogen berlebih (20-25 mol) melalui pemanas sebelum melewati fixed catalyst bed. Hidrogenasi berlangsung pada takanan 20.000-30.000 kPa dan suhu 200⁰-250⁰C. campuran reaksi yang meninggalkan reactor didinginkan dan dipisahkan menjadi fasa gas dan cair. Fase gas, kebanyakan berupa kelebihan hydrogen, direcycle, fasa cair diexpansi ke tangki untuk menghilangkan methanol dari alcohol lemak.

Pengoperasian kondisi termasuk mudah, oleh karena itulah produksi alcohol lemak tidak memerlukan proses selanjutnya. Hasil keseluruhannya adalah 99% dengan hidrokarbon dan ester yang tidak melebihi 1,0%. Penggunaan katalis diusahakan dibawah 0,3%.

·           Perbandingan Alkohol Lemak hasil Proses Fixed bed dan Proses Suspensi

Proses fixed bad memerlukan sesuatu untuk menaikkan nilai karena itu dibutuhkan bejana reaksi yang besar, pompa gas sirkulasi, dan pipa yang tepat untuk volume yang tinggi dari penggunaan gas hydrogen .Proses suspensi dilain sisi memerlukan penambahan peralatan untuk pelepasan katalis, distilasi alcohol lemak mentah dan mengolah lagi methyl ester.

Dalam penggunaan bahan mentah, proses fixed bad memiliki hasil yang banyak dan penggunaan katalis hanya setengahnya. Alcohol lemak yang dihasilkan dari proses fixed bad memiliki kualitas yang tinggi. Meskipun begitu, kualitas dari alcohol lemak yang dihasilkan oleh prosess suspensi bisa juga ditingkatkan ke tingkat yang sama dengan distilasi selanjutnya.

3.7 Metoda Lurgi Fatty Acid Hidrogenation

Metoda lurgi dengan proses suspensi, menimbulkan kemungkinan hidrogenasi secara langsung asam lemak menjadi alcohol lemak yang mengatasi efek kerugian dari “fatty acid on the copper-bearing analysist”. Ini dicapai dengan dua tahap reaksi. Reaksi pertama adalah esterifikasi dari asam lemak dengan alcohol lemak menghasilkan ester dan air. Reaksi kedua adalah hidrogenasi ester untuk menghasilkan dua mol alcohol. Kedua reaksi memiliki “silmutaneously” di reactor yang sama. Volume yang besar dari alcohol lemak di”recirculated” lebih dari 250 kali umpan asam lemak, dengan efektif mengurangi umpan, asal saja untuk kondisi yang optimum untuk laju dan esterifikasi yang kompleks.

Hidrogenasi diletakkan dalam reactor bertekanan tinggi dimana material dipanaskan terlebih dahulu- umpan asam lemak, di sirkulasi menjadi alcohol lemak dengan menggunakan katalis, dan gas hydrogen adalah “fed continuously”.

Reaksi ini berlansung kira-kira 30.000 kPa dan 280⁰C. Panas dari campuran produk yang meninggalkan reactor didapatkan lagi dengan recirculating gas hydrogen melalui heat exchanger, setelah produk dipisahkan melalui sebuah “two-stage cooling-expansion system”.

Fasa gas (pada dasarnya kelebihan gas hydrogen, sedikit alcohol mendidih dan reaksi air) dipisahkan dari larutan alcohol didalam separator panas. Pencampuran ini didinginkan selanjutnya di cold separator, dimana “the low boiling alcohol” dan reaksi air dikondensasi dan diseparasi. Gas hydrogen yang berlebih di recycle ke system.

Larutan alcohol dari hot separator dipompakan ke flash drum dimana penguraian hydrogen dimulai dan recycled dengan pemisahan hydrogen. Katalis dipisahkan dan alcohol lemak mentah menggunakan sebuah sentrifugal separator. Bagian dari katalis diganti dengan katalis baru yang segar untuk mempertahankan aktivitas dan di recirculasi dengan alcohol lemak. Fase penyelesaian dan sentrifugal separator adalah melalui “a polishing filter” untuk menghilangkan semua sisa dari solid yang didapat.

Penghasilan alcohol mentah “undergoes” distilasi selanjutnya untuk menghilangkan hidrokarbon dan mungkin mengalami fraksinasi bila diinginkan.

Secara Umum, Proses Pembuatan Alkohol Lemak, dapat di lihat dari Skema Proses Berikut :

Proses Pembuatan alkohol lemak secara umum

4. Penggunaan Alkohol Lemak Dalam Industri

Adapun alkohol lemak dapat digunakan secara luas pada industri sebagai berikut :

^·          Plasticizer (C₆ – C₁₀)

^·          Detergen (C₁₁ keatas)

^·          Pengemulsi

^·          Pelumas

^·          Softener

^·          Kosmetik , untuk pembuatan macam-macan cream

^·          Makanan sebagai anti oksidan

^·          Surfaktan

^·          Bahan anti Busa

^·          Produk Intermediate

^·          Parfum

·         Farmasi