Proses Refinery Oleochemical

Proses Refinery

Proses Refinery

Secara garis besar proses pembuatan RBD Palm Olein atau minyak goreng dari CPO terdiri dari dua tahap, yaitu tahap pemurnian (refinery) dan tahap pemisahan (fractionation). Tahap pemurnian atau refinery terbagi menjadi dua yaitu pemurnian secara fisika dan kimia. Pemurnian secara fisika dilakukan dengan cara distilasi, sementara pemurnian secara kimia dilakukan dengan menggunakan asam pospat yang berfungsi untuk mengendapkan getah atau gum yang terkandung pada CPO. Pemurnian (refinery) secara kimia diawali dengan penghilangan gum (degumming) yang terdapat pada CPO, kemudian dilanjutkan dengan proses netralisasi untuk menetralkan asam lemak yang dihasilkan dari proses degumming, lalu dilakukan proses bleaching yang bertujuan untuk pemucatan sekaligus menghilangkan mineral- mineral logam pengotor, dan penghilangan bau (deodorization), sedangkan pada fraksinasi dilakukan kristalisasi untuk memisahkan fraksi cair (olein) dan fraksi padat (stearin).

1. Degumming

Proses degumming bertujuan untuk menghilangkan getah (gum), warna, logam- logam misalnya Fe, Cu, dengan penambahan bahan  kimia seperti asam phosfat (H3PO4). Pemisahan gum merupakan suatu proses pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air, dan resin serta kotoran lainnya, tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak. Tujuan utama dari degumming adalah untuk membuang gum yang tidak diinginkan yang akan mengganggu pada proses berikutnya. Komponen utama dalam gum yang harus dibuang adalah phospatida. Kandungan phospatida dibuang karena akan mengakibatkan bau dan warna yang tidak diinginkan serta memperpendek umur minyak. Pembentukan emulsi phospatida merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan oksidasi dari minyak.

Biasanya pemisahan dilakukan dengan cara dehidratasi hingga gum atau kotoran lain dapat lebih mudah terpisah dari minyak yang kemudian dilanjutkan dengan proses sentrifusi. Caranya ialah dengan melakukan uap air panas kedalam minyak disusul dengan pengaliran air dan selanjutnya di sentrifuse sehingga bagian lendir terpisah dari air.

Pada waktu proses sentrifuse berlangsung, ditambahkan bahan kimia yang dapat menyerap air, misalnya asam mineral pekat atau garam dapur (NaCl). Suhu minyak pada waktu proses sentrifusi berkisar antara 32-50oC, dan pada suhu tersebut kekentalan minyak akan berkurang seshingga gum mudah terpisah dari minyak (Ketaren, 1986).

Gum-gum harus diikat dari CPO agar rasa getir yang tidak disukai oleh konsumen pada olein dapat diperkecil dan dihilangkan. Penghilangan gum dioperasikan dengan suhu 80 oC (degumming) dengan cara penambahan asam phosfat (H₃PO₄ 80%) untuk menghasilkan Degumming Palm Oil (DPO).

Ada 6 tipe proses degumming dalam industri minyak nabati. Perbedaan dari masing-masing tipe adalah pada metoda dari prosesnya, penggunaan bahan kimia dan kandungan dari phospatida dalam crude minyak nabati. Tipe-tipe degumming adalah:

a.        Dry Degumming

Proses dry degumming melibatkan pembuangan gum melalui proses presipitasi dalam kondisi asam. Proses ini menggunakan minyak rendah phospatida dan cocok untuk persiapan minyak untuk physical refining.

b.        Water Degumming

Water degumming adalah proses dari pembuangan gum melalui proses presipitasi menggunakan hidrasi air murni crude oil melalui pemisahan sentrifuse. Metode ini digunakan untuk mengesktrak gum untuk produk lecithin, minyak kedelai dan crude oil yang mengandung phospor dengan konsentrasi 200 ppm. Dalam proses ini air digunakan sebagai bahan utama untuk menghilangkan phospatida yang dapat terhidrasi dari minyak nabati serta dapat dilakukan pada keadaan batch atau continous tergantung pada tipe minyak yang akan dilakukan proses degumming atau jumlah minyak yang akan diproses. Pada proses water degumming ini efek dari penambahan air dan perbedaan level temperatur (pemanasan) akan sangat berpengaruh pada kualitas pemurnian.

c.        Acid Degumming

Dalam proses ini gum dipresipitasi dengan proses beberapa kondisi asam dan dihilangkan dengan pemisahan dengan metoda sentrifus. Pada metoda ini gum bisa dihidrasi pada suhu tinggi dari 40°C. Dalam proses kilang organik asam sitrat sering digunakan dan pembuangan phospatida sisa melaui bleaching menggunakan silika hydrogel.

d.        Enzymatic Degumming

Enzymatic degumming adalah degumming khusus yang dipertinggi dengan menggunakan beberapa enzim makanan. Tipe minyak yang digunakan pada proses ini adalah minyak kacang kedelai dan minyak lobak. Keuntungan dari enzymatic degumming tidak ada busa yang terbentuk sehingga tidak ada minyak yang hilang yang melalui pemisahan busa.

e.        EDTA-degumming

EDTA degumming proses kimia-fisika degumming. Proses ini melibatkan pemisahan sempurna phospatida dengan bahan pengkelat yaitu Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid (EDTA).

f.          Membran degumming

Proses membran degumming biasanya digunakan dalam industri ekstraksi. Pemisahan dengan membran merupakan pemisahan ukuran eklusi dan tekanan. Proses ini membagi komponen-komponen yang berbeda menurut berat molekulnya atau ukuran partikel serta bergantung pada interaksi dengan permukaan membran dengan campuran komponen minyak. Phospatida dapat dibuang dari trigleserida di dalam bentuk miscell menggunakan membran permeable yang sesuai dengan proses degumming. Proses ini umumnya digunakan phospatida, protein, karbohidrat dan komponen koloid memiliki pengaruh buruk untuk menjaga kemurnian minyak. Bahan-bahan tersebut merupakan senyawa-senyawa yang tidak diinginkan dalam suatu kilang. Ada 2 jenis phospatida yaitu yang dapat dihidrasi dan yang tidak dapat dihidrasi. Phospatida yang dapat dihidrasi bisa dihilangkan dengan mudah dengan menambahkan air pada proses dengan menggunakan aliran cepat pada suhu yang terus meningkat atau aliran lambat pada suhu rendah.

2. Bleaching

Tahap bleaching dimulai dengan pengumpulan gum-gum pada CPO dengan penambahan asam phosfat pekat serta bleaching earth sebagai penyerap. Pemucatan (bleaching) adalah suatu tahap proses pemurnian untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak. Pemucatan ini dilakukan dengan cara fisika yang menggunakan berbagai absorben, seperti tanah serap (fuller  earth), lempung  aktif (activated clay) dan arang aktif atau dapat juga menggunakan bahan kimia. Selain warna, pemucatan juga berperan mengurangi komponen minor lainnya seperti aroma, senyawa bersulfur dan logam-logam berat. Selain itu, pemucatan juga dapat mengurangi produk hasil oksidasi lemak seperti peroksida, aldehid dan keton.

A.    Pemucatan Minyak secara Fisika (Adsorben)

Pemucatan minyak secara fisika dilakukan dengan menggunakan absorben. Adsorben yang digunakan untuk memucatkan minyak terdiri dari tanah pemucat (bleaching earth) dan arang (bleaching carbon). Zat warna dalam minyak akan diserap oleh permukaan adsorben dan juga menyerap suspensi koloid (gum dan resin) serta hasil degradasi minyak, misalnya peroksida. Dengan cara pemucatan ini maka standar warna yang  diinginkan  dapat  diupayakan  sesuai  dengan  keinginan  konsumen.Pemakaian bleaching earth ini harus optimum, sesuai dengan standar mutu warna BPO (bleaching palm oil atau minyak yang dihasilkan dari pemucatan). Dimana BPO yang dihasilkan akan memiliki mutu yang berbeda jika kita menggunakan jenis bleaching earth yang berbeda dan mutu BPO ini perlu untuk diperhatikan (Ritonga, Y, 1996).

Pemucatan minyak menggunakan adsorben umumnya dilakukan dalam ketel yang dilengkapi dengan pipa uap. Minyak yang akan dipucatkan dipanaskan pada suhu sekitar 105oC, selama 1jam. Penambahan adsorben dilakukan pada saat minyak mencapai suhu 70-80oC, dan jumlah adsorben kurang lebih sebanyak 1,0-1,5 persen dari berat minyak. Selanjutnya minyak dipisahkan dari adsorben dengan cara penyaringan menggunakan kain tebal atau dengan cara pengepresan dengan filter press. Minyak yang hilang karena proses tersebut kurang lebih 0,2-0,5 persen dari berat minyak yang dihasilkan setelah proses pemucatan.

1.      Bleaching Clay

Bleaching Clay pertama kali ditemukan pada abad ke-19 di Inggris dan Amerika. Dalam perdagangan Bleaching Clay mempunyai nama dan komposisi kimia yang berbeda. Bahan pemucat ini merupakan sejenis tanah liat dengan komposisi utama terdiri dari SiO₂, Al₂O₃, air, ion kalsium, magnesium oksida, dan besi oksida. Adapun jenis-jenis bleaching earth yaitu:

a.        Simnit

Simnit merupakan nama dagang untuk sejenis tanah lempung yaitu kaolin. Kaolin adalah mineral lempung berwarna putih, bersusunan kimia Al2O32SiO22H2O (hidrous aluminium silikat) yang merupakan hasil ubahan atau pelapukan dari felspar atau mika. Kaolin memiliki nilai ekonomi cukup besar sebagai bahan keramik, pemutih dan pengisi kertas.

b.       Karbon Aktif

Karbon (arang) merupakan adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan. Zat ini dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat warna dalam larutan. Aktivasi karbon bertujuan untuk memperbesar luas permukaan arang dengan membuka pori-pori yang tertutup, sehingga memperbesar kapasitas adsorbsi terhadap zat warna.

Aktivasi karbon bertujuan untuk memperbesar luas permukaan arang dengan membuka pori-pori yang tertutup, sehingga memperbesar kapasitas adsorbsi terhadap zat warna. Pori-pori dalam arang biasanya diisi oleh tar, hidrokarbon dan zat-zat organik lainnya yang terdiri dari fixed carbon, abu, air, persenyawaan yang mengandung nitrogen dan sulfur. Bahan kimia yang dapat digunakan sebagai pengaktif adalah HNO₃, H₃PO₄, sianida, Ca(OH)₂, CaCl₂, Ca₃(PO₄)₂, NaOH, Na₂SO₄, SO₂, ZnCl₂, Na₂CO₃, dan uap air pada suhu tinggi.

Unsur-unsur kimia  dari persenyawaan yang ditambahkan akan meresap ke dalam arang dan membuka permukaan yang mula-mula tertutup oleh komponen kimia sehingga luas permukaan yang aktif bertambah besar. Persenyawaan hidrokarbon yang menutupi pori-pori yang dapat dihilangkan dengan cara oksidasi menggunakan oksidator lemah seperti CO₂   yang disertai dengan air. Dengan cara tersebut atom karbon tidak mengalami proses oksidasi.

Keuntungan penggunaan arang aktif sebagai bahan pemucat minyak ialah kerena lebih efektif untuk menyerap warna dibandingkan dengan bleaching clay, sehingga arang aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat biasanya berjumlah lebih kurang 0,1-0,2 persen dari berat minyak. Arang aktif dapat juga menyerap sebagian bau yang tidak dikehendaki dan mengurangi jumlah peroksida sehingga memperbaiki mutu minyak.

Keburukannya adalah karena minyak yang tertinggal dalam arang aktif jumlahnya lebih besar dibandingkan dengan minyak yang tertinggal dalam activated clay, dan proses otooksidasi terjadi lebih cepat pada minyak yang dipucatkan dengan menggunakan arang aktif (activated carbon).

c.        Bentonite

Bentonite merupakan nama perdagangan untuk sejenis lempung yang mengandung mineral monmorilonite (pembangun struktur bentonite). Lempung ini merupakan batuan silika yang berasal dari kerangka organisme aquatic mikroskopik. Jumlah adsorben yang dibutuhkan untuk menghilangkan warna minyak tergantung dari macam dan tipe warna dalam minyak dan sampai berapa jauh warna tersebut akan dihilangkan. Sisa kerangka ini pertamatama membentuk lumpur yang kemudian termampatkan. Rumus kimia bentonite adalah (MgCa)OAl₂O₃5SiO₂8H₂O.

2.      Arang (Bleaching Carbon)

Arang merupakan bahan padat yang berpori-pori dan pada umunya diperoleh dari hasil pembakaran kayu atau bahan yang mengandung unsur karbon. Umumnya arang mempunyai daya adsorbsi yang rendah terhadap zat warna dan daya adsorbsi tersebut dapat diperbesar dengan cara mengaktifkan arang menggunakan uap atau bahan kimia.

d.       Pemucatan Minyak Secara Kimia

Pemucatan dengan bahan kimia pada umumnya dibagi atas dua macam reaksi pemucatan, yaitu: pemucatan dengan oksidasi menggunakan bahan kimia seperti persenyawaan peroksida dikromat, ozon, klorin dan klorin dioksida, dan pemucatan dengan dikromat dan asam menggunakan natrium atau kalium dikromat dalam asam mineral (an-organik).

3. Deodorisasi

Deodorisasi adalah suatu tahap proses pemurnian minyak yang bertujuan untuk menghilangkan bau dan rasa (flavor) yang tidak enak dalam minyak. Prinsip proses deodorisasi yaitu penyulingan minyak dengan uap panas dalam tekanan atmosfir atau keadaan vakum.

Proses deodorisasi dilakukan dalam tabung baja yang tertutup dan dipasang vertikal. Proses deodorisasi dilakukan dengan cara memompakan minyak ke dalam ketel deodorisasi. Kemudian minyak tersebut dipanaskan pada suhu 200-250oC pada tekanan 1 atmosfer (gauge) dan selanjutnya pada tekanan rendah (lebih kurang 10 mmHg) sambil dialiri dengan uap panas selama 4-6 jam untuk mengangkut senyawa yang dapat menguap. Jika masih ada uap air yang tertinggal dalam minyak setelah pengaliran uap selesai, maka minyak tersebut perlu divakumkan pada tekanan yang turun lebih rendah.

Pada suhu yang lebih tinggi, komponen yang menimbulkan bau dalam minyak akan lebih mudah menguap, sehingga komponen tersebut diangkut dari minyak bersama-sama uap panas. Penurunan tekanan selama proses deodorisasi akan mengurangi jumlah uap yang digunakan dan mencegah hidrolisa minyak oleh uap air.

Setelah proses deodorisasi sempurna, minyak harus cepat didinginkan dengan mengalirkan air dingin melalui pipa pendingin sehingga suhu minyak turun menjadi lebih kurang 84oC dan selanjutnya ketel dibuka dan minyak dikeluarkan dari ketel.

Asam lemak bebas yang dapat menguap dan peroksida akan berkurang dan jumlah yang tertinggal lebih kurang 0,015 – 0,030 persen. Fraksi tidak tersabunkan yang terdiri dari klorofil, vitamin E, hidrokarbon (terutama sequalene dan sterol) akan berkurang sebanyak kira-kira 60 persen dari jumlah fraksi tidak tersabunkan.

Kerusakan minyak yang telah mengalami proses deodorisasi dapat disebakan oleh proses oksidasi, hidrolisa, mikroba, dan ion logam seperti Cu, Mg, Zn yang merupakan katalisator dalam proses oksidasi minyak. Logam tersebut dapat membentuk persenyawaan kompleks dengan hasil oksidasi asam lemak dan berubah menjadi radikal bebas.