OLEOKIMIA

1. Oleokimia

Oleokimia merupakan suatu bagian ilmu kimia yang mempelajari tentang  proses pengolahan asam lemak dan gliserol serta turunannya, baik yang diperoleh dari minyak atau lemak maupun hasil sintesis. Oleokimia juga berarti senyawa senyawa turunan minyak atau lemak yang dihasilkan melalui proses kimia, seperti halnya bahan kimia petrokimia yang diturunkan dari minyak hidrokarbon.. Minyak atau lemak secara umum merupakan trigliserida yang mengandung gliserol dan asam lemak  baik jenuh maupun tidak jenuh. Dalam industri olokimia, dengan proses kimia struktur minyak

tersebut dipecah menjadi

struktur lain

seperti asam

lemak,

gliserol, metil ester asam lemak dan juga alkohol lemak. Manfaat dari oleokimia adalah sumbernya yang bersifat terbarukan dan kemampuan untuk diuraikan oleh alam yang relatif cepat dan mudah, serta dapat diterima oleh lingkungan dengan baik. Bahan dasar oleokimia diproduksi dari reaksi pemecahan atau pemisahan dan reaksi lebih lanjut dari minyak atau lemak. Oleokimia yang paling utama adalah gliserol, asam lemak, asam lemak metil ester, lemak alkohol, dan lemak amina. Bahan  baku dan turunan serta reaksi yang menyertainya diuraikan menurut gambar di bawah ini.

Gambar 1. Skema Bahan Baku Oleokimia dan Turunannya

2. Industri Oleokimia

Sebagai sumber minyak dan lemak, industri oleokimia dapat menggunakan

dua

jenis

Sumber

alami minyak dan

 bi na tang

mau pu n

dar i

dari minyak bumi

sumber

yaitu

yang

alami

lemak dapat dihasilkan

dan

dari

sintetik. tumbuhan,

lau t. Se da ngk an sum be r sint et ik ad al ah be ras al

dan tall oil .

Sumber minyak lemak

alami

yang

 be rasal da ri laut an ada la h  sper m oi l , dan minyak sarden ( sar de n oi l ) . Minyak lemak yang berasal dari hewan adalah lemak hewan. Tumbuhan merupakan

sumber

minyak

terbesar,

dimana

di

dunia

ini

terdapat

 ba nya k jen is tum bu ha n ya ng me ng an du ng mi nya k ya ng ters eba r di  ba g ian tana ma n.

Seba ga i

sum be r min ya k,

tum buh an

di kel omp ok ka n

menjadi dua yaitu  pl an t oi l  yang antara lain terdiri dari minyak kelapa dan minyak sawit  ser la see d oi l . Seed oil  dapat dihasilkan dari biji-biji tanaman seperti biji kedelai, biji lobak, biji bunga matahari, biji kapas, kacang dan  Lin seed . Industri oleokimia yang saat ini tengah berkembang pesat adalah industri antara yang berbasis minyak kelapa sawit (CPO) dan minyak inti sawit (PKO). Dari kedua jenis produk ini dapat dihasilkan berbagai jenis produk antara sawit yang digunakan sebagai bahan baku bagi industri hilirnya, baik untuk kategori pangan ataupun non pangan. Diantara kelompok industri antara sawit tersebut salah satunya adalah oleokimia dasar (fatty acid, fatty alcohol, fatty amines, methyl esther, glycerol ). Produk-produk tersebut menjadi bahan baku bagi beberapa industri seperti farmasi, toiletries, dan kosmetik.  Fatty alcohol   sebagian besar digunakan untuk produksi deterjen sebesar 48 persen dan pembersih, kemudian disusul oleh penggunaan sebagai  bahan antioksidan sebesar 11 persen. Sedangkan  glycerin  banyak digunakan antara lain untuk sabun, kosmetik dan obat-obatan yang mencakup 37 persen dari total konsumsi material ini. Kelompok produk lainnya yang cukup banyak menggunakan  glycerin adalah Alkyd resin dan makanan masing-masing 13 dan 12 persen. Dibandingkan dengan negara tetangga yang juga memiliki industri kelapa sawit terbesar di dunia yakni Malaysia, perkembangan industri oleokimia di Indonesia masih belum semaju mereka. Kondisi ini tidak terlepas dari strategi pengembangan industri sawit Indonesia yang pada awalnya lebih ditekankan sebagai industri primer yakni CPO, terutama untuk diekspor sebagai sumber devisa non migas. Berbeda

dengan Malaysia yang mengembangkan industri sawitnya secara bersama dengan  pengembangan industri hilir oleokimia. Industri oleokimia berkembang di beberapa negara seperti Malaysia, Philipina, China, dan India dengan sangat pesat karena kapasitas produksi jauh lebih tinggi, sehingga permintaan oleokimia dunia terhadap penambahan kapasitas industri ini di Indonesia dipandang kurang menjanjikan. Produsen oleokimia dasar sebagian besar  berada di wilayah Asia. Sedangkan pertumbuhan produksi oleokimia dasar di wilayah Asia sekitar 7,1 % per tahun, disusul oleh wilayah Amerika 2,4 %, dan Eropa 1,3 %. Pada saat ini, permintaan akan produk oleokimia semakin meningkat. Hal ini

disebabkan

produk

oleokimia

mempunyai

beberapa

keunggulan

dibandingkan produk petrokimia, seperti harga, sumber yang dapat diperbaharui, dan produk yang ramah lingkungan. Namun sekarang ini, industri oleokimia masih berbasis kepada minyak/trigliserida sebagai bahan bakunya. Hal ini terjadi karena secara umum para pengusaha masih ragu untuk terjun secara langsung ke industri oleokimia. Masih sangat jarang dijumpai sebuah industri yang mengolah bahan baku langsung menjadi bahan kimia tanpa melalui trigliserida. Padahal secara ekonomi dan teknik, banyak produk dari bahan alami yang bisa diolah langsung dari bahan nabati tanpa melalui trigliserid.Misal n y a pengolahan secara langsung buah kelapa sawit menjadi asam lemak. Selama ini asam lemak dari kelapa sawit selalu diolah dari minyak/trigliserida. Padahal dari segi teknik dan ekonomi akan lebih efisien untuk mengolah secara langsung buah sawit menjadi asam lemak melalui pengaktifan enzim lipase yang terkandung pada buah sawit. Hal ini juga bisa ditemukan pada bahan  ba ku nab at i la inn ya . Bagian industri kimia disajikan pada gambar 2.

Gambar 2. Industri Oleokimia

Sedangkan secara skematis perubahan minyak atau lemak menjadi produk oleokimia dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Diagram Alur Oleokimia

3. Pengolahan Kelapa Sawit

Minyak sawit yang dihasilkan dari tandan segar buah sawit dibagi m enjadi dua yaitu Crude Palm Oil   (CPO) dan  Palm Kemel Oil  (PKO).

CPO dihasilkan dari

daging buah kelapa sawit sedangkan dari bagian kemel atau inti buah sawit dihasilkan PKO. CPO dapat diolah lebih lanjut menjadi minyak sawit yang digunakan sebagai minyak goreng. Selain itu minyak sawit dari CPO beserta PKO dan coconut oil   dapat menghasilkan asam lemak atau turunannya. Proses pengolahan buah kelapa/Tandan Buah Segar (TBS) sawit untuk menghasilkan minyak sawit, dapat dilakukan dengan cara modern maupun secara konvensional. Pada tahap awal proses pengolahan yaitu proses pemerasan (pengempaan) daging buah kelapa sawit akan dihasilkan Minyak Sawit Mentah/Kasar yang populer dikenal dengan nama Crude Palm Oil (CPO). Melalui proses pengolahan lebih lanjut yaitu proses fraksinasi akan dihasilkan dua macam produk: a. Stearin

Merupakan fraksi padat dari minyak kelapa sawit. b. Olein

Yaitu bagian dari minyak kelapa sawit yang merupakan fraksi cair. Melalui proses refinasi (refining) dengan cara melakukan bleaching & deodorizing maka akan dihasilkan olein murni yang disebut Refined,  Bleached & Deodorised atau RDB Olein dan RDB Stearin.  RBD Olein merupakan bahan baku utama dalam pembuatan minyak goreng, sedangkan RBD Stearin terutama dipergunakan untuk margarin dan  shortening , disamping untuk bahan baku industri sabun dan deterjen.

4. Olein

Olein adalah minyak goreng yang dihasilkan dari pengolahan CPO (Crude  Palm Oil), sedangkan CPO sendiri berasal dari proses pemerasan buah kelapa sawit. Pemisahan CPO dan PKO dapat menghasilkan oleokimia dasar yang terdiri dari asam lemak dan gliserol. Secara keseluruhan proses penyulingan minyak sawit tersebut dapat menghasilkan 73% olein, 21% stearin, 5% PFAD ( Palm Fatty Acid Distillate) dan 0,5% buangan. Olein berwujud cairan kuning pada suhu kamar, sering digunakan sebagai minyak goreng dan juga dalam persiapan makanan komersial, serta untuk

membuat sabun dan lilin. Berikut ini adalah skema pemurnian CPO menjadi olein dan stearin.

Gambar 3. Pemuenian CPO Menjadi Olein dan Stearin

a) Menghilangkan gum atau phosphatides (degumming). Merupakan hal yang pertama kali mesti dilakukan karena gum ini dapat menaikkan viskositas CPO.  b) Menghilangkan FFA (refining), yang biasanya dilakukan dengan netralisasi. Proses refining   yang ada saat ini pada dasarnya dibedakan menjadi dua jenis, yaitu chemical   dan  physical refining . Chemical refining   menggunakan alkali seperti  NaOH untuk menetralkan FFA, sementara  physical refining   menggunakan distilasi untuk mengeluarkan FFA dari palm oil . Oleh karena itu, chemical refining  lebih disukai untuk mengolah vegetable oil  dengan kandungan FFA yang rendah. Reaksi NaOH dgn FFA akan menghasilkan garam karboksilat (biasa disebut sebagai sabun) dan gliserol. Reaksi ini sendiri sering disebut sebagai reaksi saponifikasi. Jika kandungan FFA tinggi, maka sabun yang terbentuk akan tinggi. Akibatnya, triglyceride sebagai minyak akan terikat oleh sabun dan terbawa keluar bersamaan dengan air.

Pada akhirnya, kita akan kehilangan banyak triglyceride.  Oleh karena itu, chemical dan physical refining akan berbeda di tahap degumming/neutralization. Tahap chemical refining  ini terdiri dari: -  Acid conditioning:  mencampur minyak panas dengan asam untuk mengendapkan non-hydratable phosphatides (phosphatides yang tidak  bisa diendapkan dengan penambahan air, seperti yang dimiliki oleh  palm oil ) dan sisa-sisa logam. -  Degumming   dan neutralizing : Air dan NaOH akan ditambahkan untuk menetralkan FFA, juga untuk memisahkan gum dan pengotor lainnya. Kemudian, gum dan pengotor akan dipisahkan pada di sini. Di akhir step ini, kandungan FFA akan menjadi 0,01-0,03%. Jadi untuk minyak dengan kandungan FFA rendah tapi gum nya tinggi,   chemical refining   lebih cocok. Dan sebaliknya jika FFA tinggi tapi gum rendah,  physical refining  lebih cocok, jika kandungan gum nya tinggi (meskipun di  physical refining ), degumming process tentu sangat diperlukan. Proses ini biasanya dengan menambahkan asam untuk menggumpalkan gum atau acid degumming   untuk minyak yang memiliki non-hydratable gum, seperti  palm oil . Asam yang digunakan biasanya adalah asam fosfat (0,05% dr  jumlah CPO yang diambil dari 85% larutan asam fosfat) atau asam sitrat. Temperatur yang diperlukan sekitar 90-110 oC. c) Menghilangkan warna dengan mengambil pigmen-pigmen yang termasuk di dalamnya, misalnya beta karoten. Proses ini disebut sebagai bleaching . Pada dasarnya, proses ini cuna mengadsorpi pigmen (beta karoten dan klorofil) dengan menggunakan bleaching earth (atau bentonite). Proses ini biasanya dilangsungkan  pada kondisi vakum (16 cmHg) dan temperature 100-110 oC. Jumlah bleaching earthnya umumnya sekitar 1% dari jumlah CPO.

d) Menghilangkan bau (biasanya juga disebabkan oleh keberadaan FFA). Proses ini umum disebut sebagai deodorization. Sebelum masuk ke deodorization, air di minyak mesti dibuang terlebih dahulu. Tujuannya agar tidak terjadi hidrolisis minyak menjadi FFA dan gliserol. Biasanya hal ini dilakukan dengan memanaskan minyak sampe di atas 100 oC-140 oC). Proses deodorization (sederhananya: menghilangkan bau) ini menghilangkan sisa-sisa FFA dan senyawa-senyawa lain yang lebih volatil daripada triglycerides. Di proses physical refining , di proses deodorization inilah FFA dibuang

karena proses ini tidak memiliki tahap netralisasi seperti di chemical refining . Proses ini berupa distillation  dengan kondisi vakum (1-6 mmHg, 230-260

o

C). Kondisi

vakum diperlukan untuk menurunkan boiling temperature  dari FFA. Di bawah ini adalah perbandingan tekanan uap dari FFA dan oil.

e) Jika didinginkan, kita juga bisa memisahkan olein dan stearin. Olein adalah komponen  palm oil   yang berfasa cair dari stearin adalah komponen  palm oil   yang  berfasa padat. Olein dan stearin akan dipisahkan di tahap selanjutnya dengan mendinginkan minyak sampai 30 oC secara perlahan. Hal ini ditujukan agar kristal stearin yang terbentuk besar besar, sehingga mudah dipisahkan (oleh  filter press, dan sebagainya). Umumnya, dari minyak ini akan kita dapatkan 20-24% stearin dan 8076% olein. Olein digunakan sebagai minyak goreng atau campuran minyak goreng, sementara stearin sebagai margarin. Keduanya (atau langsung dari minyak RBD) bisa digunakan sebagai bahan baku industri oleochemical , makanan, dan berbagai non food application lainnya.

5. Stearin

Stearin merupakan hasil kristalisasi dari minyak kelapa sawit (CPO) berbentuk  padat, mengandung asam palmitat, stearat, dan oleat. Dari setiap kg minyak kelapa sawit yang telah mengalami rafinasi, bleaching , dan deodorizing , diperoleh sekitar 300-400 gr RBD Stearin, bergantung kepada minyak kelapa s awit yang digunakan. Stearin merupakan bagian padat dari minyak sawit yang dihasilkan dari kristalisasi sebagian pada suhu yang terkendali. Stearin adalah campuran berbagai asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh, dengan komponen terbesar adalah asam palmitat. Asam palmitat adalah asam lemak jenuh yang berbentuk padat pada suhu kamar. Komponen terbesar kedua dalam stearin adalah asam oleat yang merupakan asam tak jenuh dan memiliki titik leleh rendah yaitu 14 oC.

6.

Gliserin

Gliserin diperoleh dari hasil hidrolisa minyak inti sawit dengan menggunakan tekanan 50 –  56 bar dan temperatur 250 –  2600C. Gliserin ini merupakan suatu produk kimia yang digunakan dalam industri kosmetika. Penentuan zat pereduksi yang terdapat didalam gliserin (refined glycerine) merupakan salah satu parameter yang

harus dianalisis. Kehadiran zat pereduksi dalam gliserin menyebabkan penurunan kemurnian gliserin sehingga gliserin tidak dapat dipasarkan. Gliserol, secara industri merupakan suatu produk minyak dan lemak yang diperoleh dari saponifikasi, hidrolisa ataupun transesterifikasi. Gliserol berupa komponen kimia yang memiliki struktur 1,2,3-propanatriol, CH 2OHCHOHCH2OH. Sifat –  sifat dari gliserol antara lain: - berupa cairan kental dan berasa manis - tidak berwarna - dapat larut dalam air dan alkohol - tidak dapat larut dalam benzene, kloroform, karbon tetraklorida, karbon disulfida dan petroleum eter - tekanan uap 0,0025 mmHg (500) - titik didih 290 0C (760 mmHg) - titik lebur 18,17 0C - viskositas 1,499 - titik beku ( gliserol 66,7% ) 46,5 oC Gliserida disebut juga dengan asilgliserol yang merupakan senyawa ester antara gliserol dan asam lemak. Gliserida yang bersifat padat pada suhu kamar disebut dengan lemak sedangkan yang bersifat cair disebut dengan minyak. Gliserida dengan 1,2, dan 3 rantai asam lemak maka masing  –   masing disebut dengan mono-, di-, dan triasilgliserol atau trigliserida. Gliserida secara alami dapat ditemui disemua lemak hewan, minyak nabati dan minyak ikan sebagai ester gliserol dari asam lemak. Gliserida ini dapat dihidrolisis menjadi gliserol dan asam lemak, sehingga gliserida merupakan suatu sumber yang  berpotensi untuk membuat gliserol yang kemudian pada industri oleokimia digunakan sebagai bahan komersil untuk berbagai keperluan. Disamping dapat diperoleh dari sumber alami, gliserol juga dapat disintesis dari produk petrokimia seperti propilena melalui tahap reaksi adisi dengan Cl2 membentuk alil klorida yang diikuti reaksi adisi HOCl membentuk epiklorhidrin serta reaksi substitusi dengan NaOH membentuk gliserol.

7. Produk Turunan Oleokimia Asam lemak dari minyak kelapa sawit dalam berbagai fraksi selain dapat digunakan langsung, dapat juga dihasilkan berbagai produk turunannya. Berikut ini beberapa jenis  produk asam lemak dan turunan asam lemak yang banyak digunakan dalam industri, yaitu:

a.

Asam lemak merupakan hasil reaksi samping dari pemurnian minyak CPO menjadi RBDPO, dimana banyak digunakan sebagai komponen utama dalam pembuatan sabun.

b.

Ester asam lemak merupakan produk turunan asam lemak, dari berbagai fraksi asam lemak melalui proses esterifikasi menggunakan alkohol menghasilkan beberapa jenis ester. Misalnya ester dari asam lemak C8-C10 dengan trimetilol propana yang digunakan sebagai bahan  pembuatan pelumas. C8-C10 yang diesterkan kembali dengan gliserol menghasilkan lemak  berantai sedang ( Medium Chain Trigliserides/ MCT ) yang memiliki viskositas rendah dan memiliki sifat sangat stabil. MCT digunakan sebagai pelarut wangi-wangian (flovors), sebagai makanan diet karena mudah dicerna dan cepat menghasilkan energi. Esterifikasi asam lemak dengan monoalkohol misalnya isopropanol dengan asam miristat menghasilkan isopropil miristat, salah satu komponen kosmetik. Gliserol monoester digunakan sebagai  bahan pengemulsi pada industri pangan, bahan penghilang jamur dan bahan pelumas dalam idustri plastik.

c.

Alkohol asam lemak merupakan hasil produk hidrogenasi lemak atau ester asam lemak. Alkohol asam lemak dapat difraksinasi untuk memisahkan fraksi C8-C10 yang dikenal alkohol asam lemak yang berfungsi sebagai bahan baku plastik. Esterfikasi dengan asam polikarboksilat seperti anhidrida ptalat menghasilkan bahan baku plastik khususnya untuk industri PVC ( Polivinil Klorida). C12  –   C14 alkohol banyak digunakan sebagai additif pelumas dan dalam pembuatan minyak rem dan minyak hidrolik. C16-C18  alkohol asam lemak banyak digunakan sebagai campuran dalam  pembuatan krem, lipstik, pasta, semir dan produk lainnya.

d.

Ester poliglikol merupakan ester yang dihasilkan dari hasil reaksi alkohol asam lemak dengan etilen oksida digunakan sebagai surfaktan nonionik. Banyak digunakan sebagai bahan pembuatan dalam industri tekstil, cairan pencuci, produk penghilang lemak dan pembuatan cairan pembersih.

e.

Amida asam lemak misalnya monoetanol amida dan dietanol amida dibuatdengan mereaksikan asam lemak atau ester asam lemak dengan monodietanol amina atau dietanol amina yang banyak digunakan sebagai pembentuk busa ( foam boosters) pada sampo dan produk detergen.

f.

Amina asam lemak merupakan amina yang dihasilkan dari reaksi asam lemak dengan amonia dan hidrogen. Banyak digunakan dalam industri pembuatan bahan pelembut (softener) dan biosida. Amina asam lemak banyak digunakan sebagai bahan  pembuatan sampo.

8. Asam Lemak 

Asam lemak ,  bersama-sama dengan gliserol, merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipida pada makhluk hidup. Asam ini mudah dijumpai dalam minyak masak (goreng), margarin, atau lemak hewan dan menentukan nilai gizinya. Secara alami, asam lemak bisa  berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida). Karena berguna dalam mengenal ciri-cirinya, asam lemak dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal di antara atom-atom karbon penyusunnya, sementara asam lemak tak jenuh memiliki paling sedikit satuikatan ganda di antara atom-atom karbon  penyusunnya. Pada daun hijau tumbuhan, asam lemak diproduksi di kloroplas. Pada bagian lain tumbuhan dan pada sel hewan (dan manusia), asam lemak dibuat di  sitosol. Proses esterifikasi (pengikatan menjadi lipida) umumnya terjadi pada sitoplasma, dan minyak (atau lemak) disimpan pada oleosom.  Banyak spesies tanaman menyimpan lemak pada bijinya (biasanya pada bagian kotiledon)  yang ditransfer dari daun dan organ

berkloroplas

lain.

Beberapa

tanaman

penghasil

lemak

terpenting

adalah kedelai, kapas, kacang tanah, jarak, raps/kanola, kelapa, kelapa sawit, jagung dan zaitun. Asam lemak mengandung energi tinggi (menghasilkan banyak  ATP). Karena itu kebutuhan lemak dalam pangan diperlukan. Diet rendah lemak dilakukan untuk menurunkan asupan energi dari makanan. Asam lemak tak jenuh dianggap bernilai gizi lebih baik karena lebih reaktif dan merupakan antioksidan di dalam tubuh. Posisi ikatan ganda juga menentukan daya reaksinya. Semakin dekat dengan ujung, ikatan ganda semakin mudah bereaksi. Karena itu, asam

lemak

Omega-3 dan Omega-6 (asam

lemak

esensial)

lebih

bernilai

gizi

dibandingkan dengan asam lemak lainnya. Beberapa minyak nabati (misalnya α-linolenat) dan minyak ikan laut banyak mengandung asam lemak esensial (lihat macam-macam asam lemak). Karena mudah terhidrolisis dan teroksidasi pada suhu ruang, asam lemak yang dibiarkan terlalu lama akan turun nilai gizinya. Pengawetan dapat dilakukan dengan menyimpannya pada suhu sejuk dan kering, serta menghindarkannya dari kontak langsung dengan udara. Penambahan lemak dalam makanan memberikan efek rasa lezat dan tekstur makanan menjadi lembut serta gurih. Di dalam tubuh, lemak menghasilkan energi dua kali lebih  banyak dibandingkan protein dan karbohidrat, yaitu 9 kkal/gram lemak yang dikonsumsi.

Dalam mengkaji hubungan antara diet lemak dengan penyakit jantung perlu diperhatikan  proporsi energi yang berasal dari lemak serta jenis lemak yang dikonsumsi. Secara umum lemak hewani banyak mengandung asam lemak jenuh (SFAs = Saturated fatty acids), sementara lemak nabati lebih banyak mengandung asam lemak tak  jenuh

tunggal

(MUFAs

=

 Monounsaturated

fatty

acids)

maupun

ganda

(PUFAs= Polyunsaturated fatty acids) kecuali minyak kelapa.

9. F atty Al cohol 

 Fatty alcohol   (lemak alkohol) adalah alkohol alifatis yang merupakan turunan dari lemak alam ataupun minyak alam.  Fatty alcohol 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 non ionic  surfaktan. Fatty alkohol dapat digunakan sebagai emulsifier, emollients, dan thickeners dalam industri kosmetik dan makanan. Di bawah ini adalah bagan pembuatan fatty alcohol.

Gambar 4. Pembuatan Fatty Alcohol dari Minyak dan Lemak