Proses-proses Konversi Kimiawi, Biologi, Fisik yang Terjadi Pada

Presentasi berjudul: "Proses-proses Konversi Kimiawi, Biologi, Fisik yang Terjadi Pada"— Transcript presentasi:

1 Proses-proses Konversi Kimiawi, Biologi, Fisik yang Terjadi Pada
MK. Satuan Proses 14 dan 21 September 2012 Proses-proses Konversi Kimiawi, Biologi, Fisik yang Terjadi Pada Minyak Dan Lemak Prof. Dr. Erliza Hambali Prof. Dr. Ani Suryani DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 PENGERTIAN H C OOCR1 OOCR2 OOCR3 Trigliserida Minyak dan Lemak :
Cairan organik yang tidak larut/bercampur dalam air atau pelarut polar, namun larut dalam pelarut non polar, seperti: - Eter - Kloroform Golongan lipida Berdasarkan strukturnya, minyak dan lemak merupakan senyawaan trigliserida atau triasigliserol, yaitu senyawa yang memiliki 3 (tiga) ikatan ester dengan gliserol Senyawa trigliserida tersusun dari 3 (tiga) senyawa asam lemak dan gliserol Asam lemak penyusun minyak dan lemak dapat homogen ataupun heterogen C Trigliserida H OOCR1 OOCR2 OOCR3 Ik. Ester R1, R2, dan R3 : Asam Lemak

3 PEMBENTUKAN LEMAK DAN MINYAK
Ketika 3 asam lemak bergabung dengan 1 molekul gliserol, maka terbentuk trigliserida. C H Asam lemak C H O R1 R2 R3 Atau Trigliserida

4 Dalam pembentukannya, trigliserida merupakan hasil proses kondensasi satu molekul gliserol dan tiga molekul asam lemak, yang membentuk satu molekul trigliserida dan satu molekul air .

5 Trigliserida Sederhana Trigliserida Campuran
‘R’ adalah simbol gugus alkil yang merupakan bagian rantai panjang pada asam lemak. Terdapat dua macam trigliserida : - Trigliserida sederhana = tersusun atas 3 asam lemak yang identik. - Trigliserida campuran = tersusun atas 2 atau 3 asam lemak yang berbeda. C H O R1 Trigliserida Sederhana C H O R1 R2 R3 Trigliserida Campuran

6 Misal : R1 = asam stearat, R2 = asam palmitat, R3 = asam oleat Maka :
- Penamaan untuk trigliserida sederhana = stearin. - Penamaam untuk trigliserida campuran = stearopalmitolein C H O Asam stearat Stearin C H O Asam stearat Stearopalmitolein As. palmitat Asam oleat

7 Jika 2 asam lemak yang terikat pada gliserol, disebut Digliserida
Jika hanya 1 asam lemak yang terikat pada gliserol, disebut Monogliserida Jika 2 asam lemak yang terikat pada gliserol, disebut Digliserida C H OH O R Monogliserida C H OH O R Digliserida

8 Asam lemak yang tidak terikat pada gliserol disebut asam lemak bebas (free fatty acid).
Trigliserida merupakan komponen terbesar pada minyak dan lemak yaitu > 95%, sisanya adalah asam lemak bebas dan lainnya. Kandungan asam lemak bebas pada minyak sawit kasar sekitar 3 - 5%. Untuk pangan, disyaratkan minyak/lemak dengan kandungan asam lemak bebas < 0,05%. Minyak/lemak berbentuk padat atau cair pada suhu kamar dipengaruhi oleh 2 faktor : - Ikatan rangkap Makin banyak ikatan rangkap, minyak/lemak makin berbentuk cair pada suhu kamar. - Panjang rantai Makin panjang rantai karbon, minyak/lemak makin berbentuk padat pada suhu kamar (ruang). C14 - C22 ===> berbentuk padat pada suhu kamar (ruang) C4 - C12 ===> berbentuk cair pada suhu kamar (ruang)

9 Asam lemak jenuh adalah asam lemak yang tidak memiliki ikatan rangkap.
Asam lemak tidak jenuh adalah asam lemak yang memiliki ikatan rangkap. Monounsaturated = satu ikatan rangkap Polyunsaturated = lebih dari satu ikatan rangkap. C O OH Asam Lemak Jenuh (Motidaknounsaturated) H R C R O OH Asam Lemak Jenuh H C O OH Asam Lemaktidak Jenuh (Polyunsaturated) H R

10 Proses –proses Kimia yang sering terlihat dalam konversi
minyak lemak

11 DEGUMMING - Degumming is a process of separating phosphatide, protein, residue, carbohydrate, water, and resin, without reducing the content of free fatty acid in the oil. There are 2 kinds of degumming process: 1) Water degumming : performed by the addition of water at 60-90oC, then followed by centrifugation process, 2) Acid degumming : This process is usually performed by adding phosphate acid into the oil, and then heated to produce phospholipids compound which is very easy to separate from the oil. Today it is also developed enzymatically hydrolysis to remove soluble and insoluble phosphatide. OH CH2OH OCOR’ CH2OCOR’ + O P OH CHOH + O P OCOR” CHOCOR” OH CH2OH O PO2 O(CH2)2N+(CH3)3 CH2O PO2 O(CH2)2N+(CH3)3 Phospholipide Phosphoric acid Glycerol gum Acid degumming

12 Tujuan : memisahkan getah atau lendir tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak

13 Diagram alir proses degumming
Minyak Kasar Pengadukan T = 80 oC, t = 15 menit Asam fosfat 85% 0,09% (v/w) Degummed oil Pengadukan Pemisahan gum Gum Air buang netral Tidak Ya

14 Reaksi netralisasi dengan Kaustik Soda (NaOH)
Tujuan : memisahkan asam lemak bebas dari minyak, dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa sehingga membentuk sabun Reaksi netralisasi dengan Kaustik Soda (NaOH)

15 DEACIDIFICATION Aim to remove free fatty acid (FFA).
FFA removal is a step that must be done mainly for the transesterification using alkali catalyst. Oil/fat containing FFA > 5% become viscous after addition of KOH/NaOH. Deacidification can be done by neutralization, distillation, or solvent extraction. RCOOH + NaOH RCOONa + H2O Neutralization reaction Free fatty acid Base soap Water

16 Diagram alir proses netralisasi degummed oil
Pemanasan hingga T = 60 oC NaOH 16 oBe Neutralized oil Pengadukan T = 60  2 oC, t = 15 menit Sentrifugasi Minyak Air buang netral Didiamkan selama 30 menit Gum Pencucian Didiamkan selama 10 menit Tidak Pengeringan vakum Ya Diagram alir proses netralisasi degummed oil Reaksi Netralisasi

17 Diagram alir proses pemucatan (bleaching)
Neutralized Oil Pemanasan T = 80 oC, vakum, 15 menit Bentonit 2 - 4% Pengadukan T = 80 oC, t = 15 menit Pemanasan T = 80 oC Penyaringan vakum Asam sitrat kristal 0,1% (w/w) Bleached oil Diagram alir proses pemucatan (bleaching) Tujuan : Menghilangkan zat warna yang tidak disukai dalam minyak dengan menggunakan adsorben (tanah serap, lempung aktif, arang aktif)

18 Reaksi Pemucatan (Bleaching) oleh adsorben

19 Diagram alir proses deodorisasi
Bleached Oil Pemanasan T = oC, P = 20 mmHg, t = 2 jam Komponen volatil Deodorized oil Tujuan : menghilangkan bau dan rasa (flavor) yang tidak enak dalam minyak. Prinsip proses deodorisasi adalah penyulingan minyak dengan uap panas dalam tekanan atmosfer atau keadaan vakum

20 Proses produksi minyak lemak kelapa sawit, kelapa, dan coklat

21 Diagram Alir Pengolahan CPO
TBS Jembatan Timbang Loading Ramp Sterilizer Thresser Digester Screw Press Vibrating Screen Crude Oil Tank Clarifier Tank Sludge Tank Pure Oil Tank Oil Purifier Vacumm Drier CPO Depericarper Ploshing Drum Nut Silo Nut Cracker Pneumatic Separating Column Clay Bath Kernel Silo Kernel Cangkang Sludge + Oil Oil Boiler Power House B.P. Vessel Sludge Separator /Decanter Effluent Hopper Incinerator Abu Janjang Condensate JJK Minyak Ampas Press Uap ke Proses Pengolahan Steam JJK ke lapangan Uap

22 Diagram alir proses produksi Olein berbasis CPO
Degumming Bleaching Filtrasi Deodorization RBDPO Fraksinasi Olein Stearin PFAD H3PO4 Bleaching Earth

23 Pemetikan, pemisahan sabut, dan pembelahan buah kelapa
Pemarutan Penambahan air Santan Ampas Pemanasan Minyak kelapa Blondo 1. Proses basah Pengolahan minyak kelapa

24 Dipres (pres hidrolik)
Daging buah Dipotong kecil - kecil Santan Ampas Sentrifugal Minyak kasar (crude oil) Penyaringan Digiling (roll mill) Dipres (pres hidrolik) Minyak kelapa Dikeringkan Skim santan Pengeringan Residu Tepung kelapa Endapan Larutan Evaporator Madu Kelapa

25 2. Pengepresan Copra Grinding Flake Cooking Expeller Screening tank
Filler Copra meal (cake) Crude coconut oil

26 Pembelahan buah kelapa
Pengupasan sabut Pembelahan buah kelapa Pengeringan awal Batok kelapa Pemisahan Pengeringan lanjutan Daging buah kelapa Pengolahan Kopra

27 Diagram Alir Pengolahan Kakao
Biji kakao kering hasil sortasi Pembersihan Penyangraian Pemisahan kulit biji Pasta kakao untuk coklat Cocoa Cake Pasta cacao untuk proses selanjutnya NIB yang telah disangrai Pemastaan Cocoa Butter Pengepressan Bubuk Coklat Gula Susu Liquid Chocolate or coating Semifinished Produk Coklat Penghalusan Pengayakan Finished Product KONSUMEN Pencampuran Bahan lainnya Diagram Alir Pengolahan Kakao

28 Contoh Olahan Coklat Produk coklat : Wafer
Coklat Bar (Milk Coklat, Dark Coklat) Meses Coklat Blok Coklat Chip

29 Reaksi kerusakan minyak lemak

30 1. Hidrolisis Dalam reaksi hidrolisis, lemak dan minyak akan diubah menjadi asam lemak dan gliserol. Reaksi hidrolisis mengakibatkan kerusakan lemak dan minyak. Ini terjadi karena terdapat sejumlah air dalam lemak dan minyak tersebut.

31 Keton dihasilkan melalui penguraian dengan cara hidrolisis ester.
2. Pembentukan Keton Keton dihasilkan melalui penguraian dengan cara hidrolisis ester. 3. Oksidasi Oksidasi dapat berlangsung bila terjadi kontak antara sejumlah oksigen dengan lemak atau minyak. Terjadinya reaksi oksidasi ini akan mengakibatkan bau tengik pada lemak atau minyak. C R O OH Asam Lemak H + O2 cahaya,panas waktu Peroksida

32 Lemak tidak jenuh + Oksigen
Lipoperoksida, aldehida, asam, keto hidroksi, epoksi, polimer oksidasi berantai menyebabkan menyebabkan Off odour/flavor, destruksi asam lemak essensial, browning dengan protein, kemungkinan menimbulkan keracunan Destruksi konstituen aroma, flavor dan vitamin Pengaruh proses oksidasi terhadap komponen dalam lemak

33 Aditif Pelindung Minyak/Lemak dari Oksidasi
Fungsi Tokoferol Antioksidan, menghambat ketengikan Butylated hydroxyanisole (BHA) Butylated hydroxytoluene (BHT) Tertiary butylhydroquinone (TBHQ) Karoten (pro-vitamin A) Aditif pewarna, meningkatkan warna produk akhir Methyl silicone Mencegah oksidasi dan pembusaan pada minyak/lemak selama proses penggorengan Lecithin Menghilangkan air untuk mencegah lipolytic rancidity Asam sitrat agen pengkelat logam, menghalangi oksidasi akibat katalisasi oleh logam Asam fosfat Sumber : Lawson (1995)

34 Polimerisasi Reaksi polimerisasi adalah reaksi pada molekul minyak itu sendiri, dimana molekul minyak/lemak yang lebih kecil bergabung membentuk molekul yang lebih besar. Polimerisasi dapat terjadi pada bagian tidak jenuh di asam lemak (diakibatkan oleh oksidasi) ataupun pada ikatan terkonjugasi molekul asam lemak dan gliserol. Faktor yang mempercepat reaksi polimerisasi : penggorengan pada suhu yang terlalu tinggi (> 350 oF, oC), adanya oksigen, penggunaan minyak berkualitas rendah, dan waktu pemanasan yang terlalu lama. Polimerisasi menyebabkan : - peningkatan kekentalan/viskositas minyak hasil penggorengan - penurunan bilangan iod - kerusakan pada minyak Laju polimerisasi meningkat dengan makin banyaknya kandungan asam lemak yang tidak jenuh pada minyak/lemak.

35 Reaksi Polimerisasi

36 Reaksi pembentukan peroksida Reaksi pembentukan senyawa polimer

37 Pembentukan dimer dan trimer pada proses autooksidasi etil linoleat dengan oksigen sehingga dihasilkan senyawa polimer peroksida tinggi

38 Peroksida dan hidroperoksida yang terbentuk selama proses autooksidasi mengalami dekomposisi sehingga membentuk zat menguap seperti aldehida, keton, asam-asam, alkohol, hidrokarbon dan komponen lainnya

39 Thermal polimerisasi dari etil linoleat
Jika minyak dipanaskan pada suhu tinggi (±250 oC) tanpa oksigen maka akan terjadi peristiwa polimerisasi Thermal polimerisasi dari etil linoleat

40 Reaksi aromatisasi asam lemak tidak jenuh
Pada kondisi thermal oksidasi dapat berlangsung proses aromatisasi asam lemak tidak jenuh sehingga menghasilkan asam benzoat Reaksi aromatisasi asam lemak tidak jenuh

41 Reaksi konversi minyak lemak

42 Diagram Bahan Baku Oleokimia Dasar dan Turunannya

43 Reaksi Hidrolisis (Splitting)
Hidrolisis adalah reaksi air dengan minyak/lemak yang menyebabkan putusnya beberapa ikatan ester dari minyak/ lemak, sehingga menghasilkan gliserol dan asam lemak bebas. Hidrolisis parsial dapat menghasilkan monogliserida dan digliserida. Reaksi hidrolisis dapat dipercepat oleh suhu dan tekanan tinggi dengan sejumlah air berlebih. C H O Trigliserida Asam lemak + 3 HOH panas Gliserol 3 Asam lemak bebas OH Air

44 Proses produksi glycerine (gliserol) dan asam lemak

45 Penyabunan Penyabunan merupakan proses Hidrolisis yang disengaja, biasanya dilakukan dengan penambahan sejumlah basa. Reaksi ini dilakukan dengan penambahan sejumlah larutan basa kepada trigliserida. Bila penyabunan telah lengkap, lapisan air yang mengandung gliserol dipisahkan dan gliserol dipulihkan dengan penyulingan.

46 Diagram alir proses pembuatan sabun opaque
Reaksi penyabunan Diagram alir proses pembuatan sabun opaque

47 Asam Lemak terhidrogenasi
Reaksi Hidrogenasi Reaksi hidrogenasi dilakukan untuk menjenuhkan ikatan rangkap pada asam lemak. Caranya : gas hidrogen direaksikan secara langsung pada ikatan rangkap yang dituju dengan bantuan katalis Ni dan panas. Hidrogenasi digunakan untuk mengkonversi minyak yang berbentuk cair hingga menjadi berbentuk semipadat ataupun padat. C R O OH Asam Lemak H + H2 panas Ni/CuCr Asam Lemak terhidrogenasi

48 Reaksi hidrogenasi mudah dikontrol dan dapat dihentikan kapan saja.
Umumnya digunakan untuk membuat beragam variasi produk hidrogenasi (light, intermediate, completely hydrogenated oils) Beragam produk hidrogenasi dicampur untuk mendapatkan karakteristik yang diinginkan pada produk akhir, misal : shortening, margarin, sabun, dll. Laju reaksi hidrogenasi tergantung pada : - Bahan baku yang akan dihidrogenasi. Makin banyak kandungan ikatan rangkap, makin cepat laju reaksi hidrogenasi. - Konsentrasi katalis. Umumnya peningkatan konsentrasi katalis akan meningkatkan laju reaksi. - Konsentrasi hidrogen. Peningkatan hidrogen akan meningkatkan laju reaksi hidrogenasi.

49 -. Suhu reaksi. peningkatan suhu akan meningkatkan laju
- Suhu reaksi. peningkatan suhu akan meningkatkan laju reaksi, selektivitas, dan pembentukan asam trans. - Tekanan. Umumnya peningkatan tekanan akan meningkatkan laju reaksi, mengurangi selektivitas, dan mengurangi pembentukan asam trans. Kondisi proses hidrogenasi bervariasi, tergantung pada produk yang akan dihasilkan. Contoh : untuk memproduksi fatty alcohol, - Tekanan = kP - Suhu = oC - Jenis katalis = CuCr

50 Interesterifikasi Interesterification merupakan sejumlah reaski dimana ester asam lemak dapat bereaski dengan asam lemak, alkohol, atau ester asam lemak lainnya untuk menghasilkan ester yang memiliki komposisi ester berbeda dari aslinya. Reaksi interesterifikasi diklasifikasikan sebagai berikut: Alkohollisis Gliserolisis Acidolisis Ester interchange Reaksi interesterifikasi diawali dengan memanaskan minyak/lemak atau campuran minyak/lemak pada temperatur tinggi dalam waktu realtif lama atau lebih pendek, kurang dari 1 jam menggunakan katalis logam atau katalis logam alkilat

51 Reaksi ini diperlukan untuk membentuk molekul minyak/lemak baru dengan karakteristik spesifik yang diinginkan. Dibedakan atas dua macam, yaitu : a. Interesterifikasi acak (random interesterification) Dilakukan pada suhu yang sangat tinggi (> 480 oF, 249 oC) tanpa katalis. Pada suhu yang lebih rendah harus digunakan katalis alkali metal. b. Interesterifikasi langsung (directed interesterification) Dilakukan pada kisaran suhu oF atau 32,2-37,8 oC, dengan menggunakan katalis sodium methylate. Perubahan posisi yang dilakukan tidak mengubah derajat ketidakjenuhan asam lemak, karena keseluruhan molekul asam lemak yang dipindahkan.

52 Alkoholisis Alkoholisis umum juga dikenal dengan transesterifikasi. alkoholisis merupakan penggantian alkohol radikal pada struktur ester dengan alkohol lain. Proses alkoholisis menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada proses transesterifikasi yang digunakan bukanlah air melainkan alkohol Transesterifikasi diterapkan untuk menghasilkan metil ester. R1 C OCH2 O R2 OCH R3 + 3 CH3OH HOCH2 HOCH OCH3 Trigliserida Gliserin Metil ester Metanol NaOCH3 katalis

53 Gliserolisis Gliserolisis merupakan reaksi antara triasilgliserol dengan excess gliserol. Reaksi ini menghasilkan Di- dan monoasilgliserol R1 C OCH2 O R2 OCH R3 Trigliserida Gliserol Diasilgliserol Monoasilgliserol HOCH2 HOCH + R1OCOCH2

54 Acidolisis Acidolisis merupakan reaksi penggantian radikal asam pada suatu ester dengan asam lain + R3COOH R1COOR2 R3COOR2 R1COOH Ester Asam lemak Asam Lemak

55 Ester Interchange Reaksi termasuk perubahan group asil satu ester dengan group asil lainnya. Reaksi ini dapat juga terjadi antar molekul trigliserida + R3COOR4 R1COOR2 R3COOR2 R1COOR4 Ester

56 Reaski ester interchange antar molekul trigliserida
OCH2 O OCH R2 C OCH2 O OCH R2 C OCH2 O R1 OCH R1 C OCH2 O R2 OCH + + Trigliserida Trigliserida Trigliserida Trigliserida

57 Esterifikasi Proses esterifikasi bertujuan untuk mengubah asam-asam lemak bebas dari trigliserida menjadi bentuk ester. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan melalui reaksi kimia yang disebut interifikasi atau penukaran ester yang didasarkan pada prinsip transesterifikasi Fiedel-Craft.

58 Transesterification

59

60

61 Halogenasi Penambahan halogen dalam strukur asam lemak tidak jenuh dapat merubah ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal Reaksi halogenasi dapat menurunkan bilangan iod Halogenasi umum diaplikasikan untuk menghasilkan turunan asam lemak terhalogenasi salah satunya sebagai antiflammability pada produk tekstil dan sebagai reaksi intermediate (antara) pada pembentukan produk atau komponen lain. + Br2 R1CH=CH-R2 R1CHBr-CHBr-R2 Ester Tidak Jenuh Halogen Ester Jenuh

62 Isomerisasi Isomer adalah dua atau lebih senyawa yang terdiri atas elemen penyusun yang sama, sehingga memiliki rumus molekul yang sama namun struktur molekulnya berbeda. Dua macam tipe isomer pada minyak atau lemak : a. Geometric isomerism Asam lemak tidak jenuh dapat berupa bentuk cis atau trans berdasarkan pada konfigurasi atom H yang terikat pada atom C yang digabungkan oleh ikatan rangkap. Cis = atom H pada rantai karbon berada pada sisi yang sama. Trans = atom H pada rantai karbon berada pada sisi yang berlawanan. C H Cis C H Trans

63 b. Positional isomerism
- Pada kasus ini, lokasi ikatan rangkap sepanjang rantai asam lemak berbeda diantara masing-masing isomer. - Posisi ikatan rangkap berdampak pada titik leleh asam lemak hingga batas tertentu. - Proses hidrogenasi dapat menyebabkan terjadinya pergeseran lokasi ikatan rangkap pada rantai asam lemak sebagaimana pada isomerisasi cis-trans. - Jumlah positional dan geometric isomer makin meningkat dengan meningkatnya jumlah ikatan rangkap. Contoh : rantai asam lemak dengan dua ikatan rangkap, memiliki 4 geometric isomer, yaitu cis-cis, cis-trans, trans-cis, dan trans-trans.

64 Produk hasil konversi minyak lemak pangan

65 PRODUK TURUNAN MINYAK DAN LEMAK
A. PANGAN Minyak Goreng Margarin Shortening Vegetable Ghee Cocoa Butter Substitutes Special Fats (RBD palm Oil, RBD Stearine, RBD Olein)

66 PRODUK TURUNAN MINYAK DAN LEMAK
B. NON PANGAN Fatty alkohol PPO Sabun Asam lemak Fatty amida Metil ester Surfaktan : - Dietanolamida - Metil ester sulfonat (MES) - APG - Sukrosa Ester - Alkohol Sulfat

67 MINYAK MAKAN Sumber :

68 Alur Proses atau

69 Proses Pemurnian Minyak

70

71 Reaksi hidrogenasi pada proses pembuatan margarine
Hidrogenasi merupakan proses pengolahan minyak atau lemak dengan jalan menambahkan hidrogen pada ikatan rangkap dari asam lemak, sehingga akan mengurangi ketidakjenuhan minyak atau lemak Proses hidrogenasi pada pembuatan margarine bertujuan untuk membuat minyak atau lemak bersifat plastis. Reaksi hidrogenasi pada proses pembuatan margarine

72 Diagram alir proses produksi shortening,
Vanaspati /Vegetable Ghee dan margarine Remelting Oils Fats Fat Soluble Ingredient Blending Tempering Cooling Packaging Shortening Vanaspati Vegetable Ghee Coconut oil/palm oil Water Soluble Ingredient WATER Proportioning emulsifying Margarine

73 Diagram Alir Proses Produksi Asam Lemak

74 Diagram alir proses produksi gliserol/gliserin
WATER Dosing pump Mixing NaOH+H2O NaCl+H2O Melting FATS AUTOCLAVE 120 oC, 2-3 bar Cooling Separation Raw Soap Water glycerine Concentration Settling Centrifugation Distillation Refining Glycerine Settle waxes Soap 62 % F.F.A Diagram alir proses produksi gliserol/gliserin

75 Fatty Alkohol Fatty alcohol alami dengan panjang rantai C12–C18 diproduksi melalui reaksi hidrogenasi dari methyl esters dan fatty acid. Lebih dari dua pertiga atau sekitar 80 % dari jumlah fatty alcohol yang diproduksi digunakan sebagai bahan baku pembuatan surfaktan.

76 Diagram alir proses produksi fatty alcohol
PKO 400 T Prepurification Splitting Fatty Alcohols 265 T Purification Evaporation Distillation Bleaching Glycerine 40 T Glycerine Water Crude Fatty Acid Frationated Fatty Acid Fractionation Distilation C18'/18" 64 T C6/8/10 30,24 T Fixed Bed Hydrogenation Carbonyl Conversion C12/14 230 T C16/18 35 T

77 Diagram alir proses produksi fatty amide

78 Diagram alir proses produksi settled soap

79 Diagram alir proses produksi sabun

80 PPO Pure Plant Oil atau PPO adalah minyak yang diperoleh secara langsung baik dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak, minyak yang telah dimurnikan, maupun minyak kasar tanpa melibatkan modifikasi secara kimia. Disebut juga unmodified oil atau SVO (straight vegetable oil)

81 PENGOLAHAN BAHAN BAKAR
C OCH2 R2 OCH R3 = O 3R OCH3 PPO BIODIESEL Bahan minyak/lemak Ekstraksi CVO Pretreatment Degumming Est-trans/trans Purifikasi Biodiesel Deasidifikasi PENGOLAHAN BAHAN BAKAR

82 Unit penyimpanan minyak kasar
Bagan alir pengolahan PPO Silo Unit Ekstraksi Unit Filtrasi Unit Pengendapan Kontainer untuk penyimpanan bungkil Unit penyimpanan minyak kasar Unit degumming Unit Netralisasi Unit Penyimpanan PPO

83 Diagram alir proses produksi metil ester
NEUTRAL OILS/FATS TRANSESTERIFICATION Methyl Alcohol Catalyst Ester + Glycerine Separation Glycerine Methyl Esters FRACTIONAL DESTILATION A B C D

84 Diagram alir proses produksi biodiesel dengan FFA tinggi
H2SO4 Minyak dengan kadar FFA tinggi (>2%) Pemanasan Metanol Pencampuran Esterifikasi Separasi Transesterifikasi Recovery KOH Biodiesel kasar Purifikasi gliserol Biodiesel

85 Titik Didih Metil Ester FRACTIONAL DESTILATION
Jenis Metil ester Titik Didih (oC) 2 Torr 4 Torr 10 Torr 20 Torr Metil kaproat 15 26 42 55 Metil kaprilat 45 58 76 89 Metil kaprat 77 108 123 Metil laurat 100 118 134 149 Metil miristat 126 141 160 175 Metil palmitat 148 162 182 202 Metil sterat 168 181 204 223 Metil oleat 166 203 218 Metil linoleat 163 - 220 Etil kaproat 27 54 68 Etil kaprilat 57 Etil kaprat 87 133 Etil laurat 114 146 161 Etil miristat 135 169 185 Etil palmitat 156 193 Etil stearat FRACTIONAL DESTILATION A B C D

86 Proses Transesterifikasi
Minyak Panaskan hingga 55oC; ( rpm) Pencampuran dengan metanol dan katalis Settling untuk memisahkan campuran ester asam lemak dan trigliserida dengan sisa metanol T = 55 oC, t =60’ v = rpm; Pencampuran metanol (225%) dengan H2SO4 5% dari %FFA Proses Transesterifikasi Esterifikasi Contoh produksi metil ester (biodiesel )skala laboratorium untuk FFA>2%

87 Campuran ester asam lemak + trigliserida
Pembuatan larutan methoxide (metanol 10% (% b/b) KOH 1% (% b/b) Panaskan hingga 55oC; ( rpm) Campur dengan larutan methoxide T = 55 oC, t =60’ v = rpm; Settling untuk memisahkan biodiesel & gliserol A Pemurnian biodiesel Contoh produksi metil ester (biodiesel) skala laboratorium untuk (FFA>2%)

88 WATER WASHING Tangkis katalis asam-metanol Tangki minyak
Tangki katalis basa-metanol Metanol tidak bereaksi Tangki minyak+FAME Tangki air Pengolahan limbah cair Tangki biodiesel Water Cleaning

89 DRY WASHING Zero Water Waste Tangkis katalis asam-metanol
Tangki minyak Tangki katalis basa-metanol Tank for Methanol/Base Catalyst Metanol tidak bereaksi Tangki minyak+FAME Cleaning agent Zero Water Waste Tangki biodiesel Water Cleaning

90 Sumber : www.pk-logistics.com/bd/htm/production.htm

91 Pabrik Biodiesel kapasitas 100.000 ton per tahun
Sumber:

92 BIO OIL dark liquid, smell like smoke, and it is produced from biomass such as wood, bark, paper, or other biomass through technology of pyrolysis or fast pyrolysis

93 PYROLYSIS Pyrolysis : 1. thermochemical decomposition of organic material at elevated temperatures in the absence of oxygen to produce liquid, gas, and charcoal. 2. Pyrolysis differs from other high-temperature processes like combustion and hydrolysis in that it does not involve reactions with oxygen, water, or any other reagents. Depolymerization Levoglucosan Fast Alkali – catalyzed dehydration Hydroxyacetaldehyde Cellulose Slow Char + water Pathway of fast pyrolysis reaction

94 FEEDSTOCK of BIO OIL Fossil biomass (charcoal, oil, and natural gas)
Waste (wood, paper, agricultural waste, sludge from wastewater treatment) Biomass from forest products (wood and grass) Other wastes (plastic, etc.)

95 Intermediate Pyrolysis
Heating process in absence of air gives advantage, namely: Reduce volume and weight of waste Reduce air pollution Allow to recover energy from waste into a useful energy Allow to recover metals in waste Allow to convert organic waste Liquid Gas Charcoal Fast Pyrolysis Moderate temperature (~ 500oC) Short vapor residence time (<2 s) 75 % 25 % (water) 12 % 13 % Intermediate Pyrolysis Low temperature Moderate vapor residence time 50 % 50 % (water) 25 % Slow Pyrolysis Long residence time 30 % 70 % (water) 35 % Gasification High temperature (> 800oC) Long vapor residence time 5 % Tars 10 % 85 %

96 Lignocellulose feedstock
Steam, gas, and charcoal Mill Cyclone Pyrolysis liquid storage Chimney Hopper Pyrolysis reactor Charcoal Pyrolysis liquid Drill Motor Fluidizing gas Combuster air Pyrolysis gas

97 FAST PYROLYSIS PRODUCTS
11,6 % 7,8 % Composition : H2 CO CO2 CH4 Hydrocarbon C2 Hydrocarbon C3 Used to process 12,2 % For sale Water Charcoal Gas Pyrolysis liquid 66,5 % Composition : Organic liquid Saccharide Anhydro sugar: Levoglucosan, Cellobiosan, 1,6 anhydroglucofuranose Aldehyde : Glyoxal, metilglyoxal, formaldehyde Furans : Fulfural, metilfulfural Ketone : Acetone Alcohol : Methanol, ethylene glycol Carboxylic acid: acetic acid, formic acid Used as fuel

98 PROCESS CONDITION < 10 % -2 mm (Fluid Bed), -6 mm (CFB),
and + 10 mm (ablative) fast heating rate, temperature control, and short residence time required efficient charcoal separation Condensation and coalescence DRYING CRUSHING FAST PYROLYSIS CHARCOAL SEPARATION LIQUID RECOVERY

99 What is biooil? Dark brown and mobile fluid Flammable
Not soluble in hydrocarbon Heating value – 17 MJ/Kg Density – 1,2 Kg/L pH – 2,5 Smelly

100 BIO – OIL FAST PYROLYSIS ROTATING CONE TRAVELLING BED BUBBLING BED

101 BIO – OIL CHARACTERISTIC
Parameter Unit Bio-oil (Wood Based) Diesel oil High heating value MJ/Kg — Flash point o C —60 Viscosity cSt (60o C) Humidity Wt% — Density Kg/L , ,84 Surface tension mN/m — Acidity pH — Solidity Wt% ,01--0, Dust Wt% <0, ,01

102 BIO – OIL APPLICATION FAST PYROLYSIS LIQUID SEPARATION BOILER UPGRADE
GASIFICATION REFORM MACHINE TURBINE SYNTHESIS TRANSPORTATION FUEL CHEMICALS HEAT ELECTRICITY H2

103 APPLICATION FOR CHEMICALS
WHOLE OIL Commercial fuel Transportation fuel Hydrogen Slow release fertilizer Emission control De – icer Preservative Resin precursor FRACTIONATED OIL Commercial liquid smoke De - icers Resin precursor Hydrogen Fuel additive SPECIFIC CHEMICALS Commercial acetic acid Hydroxyacetaldehyde Levoglucosan Levoglucosenone Maltol

104 PILOT PLANT of BIO - OIL

105 GREEN DIESEL: high quality diesel fuel obtained from Fischer – Tropsch synthesis

106 PRODUCTION PROCESS OF GREEN DIESEL
Vegetable Oil Hydrogen Acid Chamber CO2 Propane Naphta Separator Diesel Water

107 Synthesis of Fischer-Tropsch
Synthesis of long chain hydrocarbon from CO and H2 Catalyst reaction: CO + 2H2 -CH2- + H2O Catalyst used in this process is Cobalt Exothermic reaction H2/CO ratio is determined by amount of water CO + H2O CO2 + H2 Synthesis of Fischer-Tropsch

108 Vegetable Oil Processing Alternatives
H2 Pretreat and Co-process Diesel DHT Diesel H2 Vegetable Oil Pretreater Remove contaminants H2 Stand Alone Unit Diesel DHT Diesel H2 Vegetable Oil Green Diesel Unit Separate unit avoids DHT catalyst life issues and increased flexibility UOP 4657E-25

109 Free Fatty Acids MW = Triglycerides MW =

110 Processing Bio Oil with the Ecofining Process
Vegetable Oil Make-up Hydrogen Product Upgrade bio oil using hydroprocessing and isomerization is an high cetane diesel blending component Hydrocarbon product, not an oxygenated compound Co-production of propane, naphtha, and high quality jet fuel possible Standalone system enables control of cloud point and cetane as well as seasonal variance Acid Gas Removal CO2 Reactor Propane & Light Ends Separator Naphtha or Jet Water Diesel Product UOP

111 New Bio-Oil to JP-8 Process Based on Existing UOP Technology
Production of Jet Fuel EcofiningTM Deoxygenation Oil Isomerization Green Diesel New Bio-Oil to JP-8 Process Based on Existing UOP Technology Oil Selective Cracking/ Isomerization Deoxygenation Green Jet Integrated Biofuels Production UOP

112 Timeline of Commercialization of Biofuels
Cellulosic Ethanol Cellulosic Gasoline Cellulosic Diesel Technical Difficulty Jet Fuel Green Diesel Biodiesel/ FAME Ethanol 2005 2010 2015 year UOP

113 Amidasi R–COOH + NH(C2H4OH)2  RCON(C2H4OH)2 + H2O
Reaksi asam lemak dengan dietanolamina menghasilkan dietanolamida : R–COOH + NH(C2H4OH)2  RCON(C2H4OH)2 + H2O Asam lemak dietanolamina dietanolamida air Reaksi metil ester dengan dietanolamina menghasilkan dietanolamida : R–COOCH3 + NH(C2H4OH)2  RCON(C2H4OH)2 + CH3OH Metil ester dietanolamina dietanolamida metanol

114 Reaksi pembentukan dietanolamida dari metil ester dan asam lemak melalui proses amidasi

115 Diagram alir proses produksi dietanolamida
Asam lemak (C12)) Asam Laurat Dietanolamina Proses Amidasi : (T =150 0C, t = 4 jam, 150 rpm) rasio molar dietanolamina : asam lemak (2:1) Pendinginan Dietanolamida Diagram alir proses produksi dietanolamida

116 Dietanolamida Merupakan senyawa amida yang tergolong pada kelompok alkanolamida Termasuk pada kelompok surfaktan nonionik Fungsi : penstabil dan pengembang busa Umum digunakan pada produk-produk kosmetik berupa personal care seperti liquid dan lotion shampoo, bubble bath, stabilizer skin conditioner, liquid shop dan produk-produk perawatan bayi

117 Proses Sukrolisis pada Pembuatan Sukrosa Ester
C12H22O RCO2CH RCO2C12H21O CH3OH Sukurosa Metil ester Sukrosa ester Metanol Proses Sukrolisis pada Pembuatan Sukrosa Ester Merupakan hasil sintesa metil ester dengan sukrosa melalui proses sukrolisis. Bersifat : non toksik, tidak berbau (odorless), tidak berasa (tasteless), tidak mengiritasi kulit, dan dapat digunakan pada produk pangan, biodegradable pada kondisi aerobik dan anaerobik. Termasuk dalam kelompok surfaktan nonionik. Fungsi : pengemulsi, pembusaan, pelarutan, deterjensi.

118 Katalis Na2CO3 (10 % Reaktan b/b)
Sukrosa p.a Metil ester (C18)) Proses sukrolisis : (T = C, t = jam, 600 rpm, Sukrosa ester kasar Metanol  Pendinginan Sentrifuge (15 menit, 1200 rpm) Sukrosa ester murni Sisa katalis dan sukrosa Karakterisasi produk akhir Diagram alir proses sintesa sukrosa ester (modifikasi Parker et al., (1974) dan Herawan (1994)

119 Ikatan rangkap terkonjugasi
Konjugasi Asam Lemak Asam lemak terkonjugasi adalah asam lemak polyunsaturated yang memiliki setidaknya satu pasang ikatan rangkap yang hanya dipisahkan oleh satu ikatan tunggal. Konjugasi terjadi karena delokalisasi elektron CLA (Conjugated Linoleic Acid) merupakan contoh asam lemak terkonjugasi. CLA bermanfaat sebagai anti kanker bagi penyakit cardiovascular dan fight inflammation. Ikatan rangkap terkonjugasi 119

120 Etoksilasi Etoksilasi adalah proses kimia dimana oksida etilen ditambahkan ke dalam asam lemak dengan tujuan untuk membuat asam lemak bersifat lebih larut di dalam air. Contoh : Etoksilasi sodium dodecyl sulfate menjadi sodium laureth sulfate yang digunakan sebagai foaming agent dalam shampoos dan pasta gigi, dan sebagai deterjen pada industri. Proses etoksilasi pada skala industri dilakukan dengan cara memanaskan bahan baku dan kemudian di umpankan ke dalam Stainless steel chemical reactor, dimana bahan baku diaduk dengan oksida etilen dan KOH yang kedua berperan sebagai katalis. Reaktor diberikan tekanan menggunakan nitrogen hingga 5 bar dan dipanaskan hingga suhu 150°C. Bahan baku yang dapat digunakan antara lain : alkohol, asam lemak, amina, dan fenol. 120

121 Mekanisme reaksi etoksilasi fatty alkohol

122 Epoksidasi Epoksi adalah eter siklik dengan tiga cincin atom. Struktur cincin membuat apoksi bersifat lebih reaktif dibandingkan eter lainnya. Epoksi dihasilkan dari reaksi antara minyak dengan penambahan katalis asam/basa, seperti asam peroksi. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi nukleofilik yang dapat menghasilkan group hidroksil. Contoh reaksi epoksidasi adalah epoksidasi minyak kedelai menggunakan katalis kedelai untuk menghasilkan poliol yang berfungsi sebagai polyurethane foams dan epoksidasi metil ester asam lemak kedelai untuk menghasilkan poliol untuk cetakan resin. 122

123 Sulfatasi Sulfatasi merupakan proses penambahan group sulfat seperti SO3, H2SO4, SO3.H2SO4, NHSO3, NH2SO3H, dan ClSO3H Sulfatasi minyak lemak akan membentuk ikatan karbon – oksigen – sulfur (R- OSO3H) Produk yang dihasilkan dari proses sulfatasi bersifat tidak stabil di dalam air membentuk asam sulfat dan alkohol primer Jumlah asam yang umum ditambahkan pada proses sulfatasi adalah sebesar 15 – 30% dari berat minyak/lemak Proses sulfatasi berlangsung selama 4 – 5 jam dengan waktu penambahan asam sekitar 1,5 – 2,5 jam. Suhu proses sulfatasi sedapat mungkin harus mendekati 30 oC dan dapat ditingkatkan sesuai jumlah atom karbon dan titik leleh bahan. Proses sulfatasi dapat dilakukan secara batch ataupun sinambung. O || _ _ SO3 + CH3 - (CH2)10 - CH2 - OH CH3 - (CH2)10 - CH2 - O - S – O H ||

124 Alkil benzen sulfonic acid
Proses Sulfonasi SO3 + (CH2)11 CH3 S O- H+ O Sulfur trioksida Alkil benzen Alkil benzen sulfonic acid R2 C OCH3 Metil ester Reagen elektrofilik yang agresif Sangat cepat bereaksi dengan senyawa organik pada elektron donornya CH SO3Na Metil ester sulfonat

125 Metil Ester Sulfonat (MES)
Keunggulan MES : Derivatif dari bahan alami yang terbarukan Sifat deterjensi yang sama dengan LAS pada konsentrasi yang lebih rendah Dapat mempertahankan aktivitas enzim lebih baik dibandingkan LAS Mempunyai sifat deterjensi lebih baik pada air sadah dibandingkan surfaktan anionik lainnya Tidak bersifat beracun terhadap biota air Reaksi Pembentukan MES : SO3 + R2 C OCH3 O Sulfur trioksida Metil ester CH SO2Na Metil ester sulfonat (MES)

126 Tahapan Reaksi : Pada tahap awal sulfonasi, SO3 diserap oleh ME seperti ditunjukan di dalam (reaksi 1) dan secara cepat membentuk produk intermediate/antara (II), biasanya dilukiskan sebagai satu anhidrid. Intermediate (II) di dalam keseimbangan mengaktifkan karbon alfa menuju reaksi sulfonasi (reaksi 2), untuk membentuk produk intermediate/antara (III). Intermediate (III) akan mengalami penyusunan kembali (reaksi 3), untuk melepaskan SO3 dan membentuk asam sulfonat ester metil yang diinginkan MESA (IV). SO3yang dilepaskan lalu akan mengkonversi sisa produk intermediate/antara sisa (II) membentuk produk intermediate/antara (III). Produk intermediate/antara (III) kemudian akan dikonversi menjadi MESA (IV) MESA kemudian di netralisasi untuk membentuk MES Jika pH MES tidak dikendalikan, MES akan terhidrolisis membentuk di-salt (V) dan metanol (MacArthur et al., 2008).

127 Reaksi lengkap konversi ME asam lemak menjadi MES

128 Methyl Ester Sulfonate
Sulfonation Process Vegetable Oil H2SO4 NaHSO3 SO3 Methyl Ester SULFONATION PROCESS Methyl Ester Sulfonate Petroleum Industry Other Industry Surfactant Flooding Surfactant for Oil Well Stimulation

129 Diagram Alir Proses Produksi MES
Sulphur Melting Process Burning Process Oxidation Process SO2 SO3 Methyl Ester Sulfonation Process Refining and Drying Methyl Ester Sulfonat

130 Berbagai Bentuk Produk MES
Pasta Flake Flake MES dari Lemak hewan C16-18 MES dari minyak kedelai C18 MES dari minyak kelapa C12-14 Sumber : Chemithon (2001)

131 Aplikasi MES

132

133 APLIKASI SURFAKTAN MES PADA PROSES PRODUKSI DETERGEN

134 Proses Produksi Alkil Poliglikosida (APG)
Butanol, Air, Pati, asam p-toluena sulfonat Butanolisis (T= oC, P=3-5 bar, t=30 menit) Fatty Alcohol, asam p-toluena sulfonat Transasetalisasi (T= oC, P=15 mmaHg, t=2 jam) Destilasi (T= oC, P=50-60 mmHg, t=3 jam) Fatty Alcohol berlebih Netralisasi (T=80-90oC, P= 1 atm, t=30 menit) NaOH Pemucatan (T=80-90oC, P=1 atm, t= 30 menit) H2O2 APG (Hill, 2000)

135 Diagram alir proses produksi (APG)

136 Proses reaksi dan struktur alkil poliglikosida (APG)

137 Sintesis Fischer dua tahap
Pati Butanol Butyl Glicoside Fatty Alcohol Alkyl Polyglicoside

138 APLIKASI PRODUK TURUNAN MINYAK LEMAK PADA BERBAGAI INDUSTRI LAINNYA

139 ENHANCED OIL RECOVERY (EOR)
Primary Recovery - - menggunakan energi alami reservoir (15-39% OOIP). Secondary Recovery - - penambahan energi air ke reservoir (10-25% OOIP setelah primary recovery). Tertiary Recovery - - penggunaan metode lain untuk meningkatkan perolehan minyak bumi (10-30% OOIP setelah secondary dan primary recovery). IOR dan EOR Injeksi Chemical (Alkali, Surfaktan, Polimer) (Lake, 1987; Gomaa, 1997)

140 Aplikasi Surfaktan Untuk IOR dan EOR
Stimulasi Huff and Puff Flooding Spacer Fluid for Well Completion

141 APlikasi Surfaktan Untuk Oil Well Stimulation Agent

142 Aplikasi Surfaktan untuk EOR Metode Huff and Puff

143 Aplikasi Surfaktan dan Polimer untuk EOR
metode Flooding

144 Gambaran Pemanfaatan Surfaktan pada Proses EOR

145 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Agrochemical methylamine, nonylphenol ethoxylate, lauryl alcohol ethoxylate, fatty acid athoxylate, tridecyl alcohol ethoxylate, sodium disulfosuccinate, sodium lignosulfonate, dodecylbenzene sulfonate

146 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Karet Epoxy plasticizer, asam stearat, polyester polyol, butylamine

147 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Kertas Ethoxylated nonyl/octylphenol phosphate ester, ethoxylated linear alcohol phosphate ester, polyoxyethylene nonyl/octylphenol, octylphenol ethoxylate

148 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Logam Ethoxylated nonylphenol phosphate ester, linear alcohol ethoxylate, sodium acylamido aminopropionate

149 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Tekstil Ethoxylated dodecylphenol phospate ester, ethoxylated linear alcohol phosphate ester, ethoxylated tridecylalcohol phosphate ester, ethoxylated alkyl sulfate, ethoxylated sorbitan monolaurat, ethoxylated tallow amine

150 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Pangan Calcium stearoyl lactylate (CSL), diacetyl tartaric acid ester of mono- and diglycerides (DATEM), ethoxylated monogliserida, ethoxylated digliserida, monogliserida, digliserida, polysorbate 20/40/60/65/80, sorbitan monostearat, succinylated monogliserida, karoten, gliserol, sukrosa ester, polyglycerol ester margarin

151 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Kosmetik Gliserol, asam lemak, propylene glycol, dietanolamida, etanolamida

152 Jenis oleokimia yang digunakan
Jenis Industri Jenis oleokimia yang digunakan Pasta gigi gliserol, sodium lauryl sulfate, polyethylene glycol, hydrogenated oil

153 RISET SURFAKTAN BERBASIS MINYAK SAWIT UNTUK FORMULASI HERBISIDA BERBAHAN AKTIF GLIFOSAT
Syarat Surfaktan: Memiliki kemampuan wetting, dispersing, dan penetrating yang baik Tidak membentuk busa secara berlebih (low foaming) Degradable & renewable Tidak membahayakan lingkungan Memiliki efek yang sinergis dengan komponen lain dalam formulasi herbisida 0 MSA 2 MSA 3 MSA 1 MSA F1 F2 F3 F4 Formulasi herbisida yang memiliki tegangan permukaan dibawah 23 dyne/cm dan low foaming Uji Efikasi

154 Sabun Transparan Minyak Kelapa Minyak Sawit Asam Stearat BHT
Perlakuan Pemanasan Saponifikasi NaOH 30% As. Sitrat Coco DEA Glyserin Pelarutan Pewangi Gula NaCl Alkohol Pencetakan

155 Transparent Soap PT. Adev Natural Indonesia

156 TERIMAKASIH