DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

1. OLEOKIMIA DASAR DAN TURUNAN SERTA PEMANFAATANNYA OlehDr. Ir. AniSuryani, DEA DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2. OLEOCHEMICAL PROCESS TECHNOLOGY

3. Basic Oleochemistry Fatty Alkohol Fatty Acid Gliserol Metil Ester

4. FATTY ACID

5. Hidrolisis (Produksi Fatty Acid) O O R1 OCH2 C R1 OH C HOCH2 O O R2 OCH C R2 OH C + 3H2O + HOCH O O R3 OCH2 C R3 OH C HOCH2 Trigliserida Gliserin Fatty Acid

6. Fatty Acid Structure

7. Fatty Acids

8. Saturated Fatty Acid

9. Unsaturated Fatty Acid 1. Monounsaturated (MUFA) a. There is one unsaturated bond between two of the carbons b. oleic acid (C18:1) 2. Polyunsaturated (PUFA) a. There is more than one unsaturated bond b. linoleic acid (C18:2), linolenic acid (C18:3), arachidonic acid (C20:4)

10. Saturated Fatty Acid

11. Monounsaturated Fatty Acid

12. Beberapa Asam Lemak Yang Penting Sumber : Lawson (1995)

13. Konsumsi Asam Lemak pada Berbagai Industri

14. Fatty Acid + amonia, hidrogen amidasi (+ ethanolamine) Esterifikasi Etoksilasi Fatty amine Fatty amide Fatty acid ethoxylate Ester Epoksidasi Alkyl epoxy ester

15. FATTY ALCOHOL

16. Fatty Acid CFA Distillation Splitting Single cut Fractionation Mix. Olein Stearine CNO PKO C. Glycerine Purification Usp grade. Hydrogenation Esterification Trans-esterifikasi Fatty Alcohol FAME Fractionation Hydrogenation Saponification Soap Noddle Diagram Alir Proses Produksi Fatty Acid dan Fatty Alcohol

17. Produksi Fatty Alkohol a. Hidrogenasi Asam Lemak O + R2 OH H2 + C ROH H2O b. Hidrogenasi Metil Ester O + R2 H2 OCH3 + C ROH CH3OH

18. Fatty Alcohol + ethylene oxide sulfatasi (+ asam sulfat) Etoksilasi Polyglycol ether Fatty alkohol sulfat Fatty alkohol ethoxylate Propoxilation Sulfitation Phosphatization Sulfation Fatty alcohol sulfosuccinate Fatty alcohol ether phosphate Fatty alcohol ether sulfat Fatty alkohol alkoxylate

19. Methyl Ester

20. Transesterifikasi (Produksi Metil Ester) O O R1 OCH2 C R1 OCH3 C HOCH2 O O R2 OCH C R2 OCH3 C + 3CH2OH + HOCH O O R3 OCH2 C R3 OCH3 C HOCH2 Trigliserida Metanol Gliserin Metil Ester

21. Metil Ester Hidrogenasi (+ hidrogen) Sulfonasi Amidasi Fatty Alcohol Metil Ester Sulfonat Fatty acid alkanolamide

22. Fat /Oil

23. Minyak/ Lemak Hidrolisis Transesterifikasi Epoksidasi Amidasi Gliserol, Asam lemak Methyl ester Fatty acid alkanolamide Epoxided triglyceride Sulfation Hidrogenasi Etoksilasi Ethoxylated triglyceride Turkey red oil Hydrogenated oil

24. REAKSI KIMIA UMUM PADA MINYAK/LEMAK

25. H H O Asam lemak H C OH H C panas 3 Asam lemak bebas H O C Asam lemak + + 3 HOH OH H C Asam lemak O H C OH H C H H Air Gliserol Trigliserida Reaksi Hidrolisis (Splitting) • Hidrolisisadalahreaksi air denganminyak/lemak yang menyebabkanputusnyabeberapaikatan ester dariminyak/lemak, sehinggamenghasilkangliseroldanasamlemakbebas. • Hidrolisisparsialdapatmenghasilkanmonogliseridadandigliserida. • Reaksihidrolisisdapatdipercepatolehsuhudantekanantinggidengansejumlah air berlebih.

26. Laju hidrolisis atau pembentukan asam lemak bebas bergantung pada beberapa hal : 1. Jumlah air pada minyak. Semakin banyak jumlah air maka semakin cepat terjadi laju hidrolisis. 2. Suhu pemanasan. Semakin tinggi suhu, semakin cepat laju produk asam lemak bebas. 3. Frekuensi penggantian minyak. Pada kondisi penggorengan yang sama, makin sering minyak diganti dengan minyak baru maka laju pembentukan asam lemak bebas makin rendah. 4. Jumlah siklus pemanasan/pendinginan minyak. 5. Banyaknya sisa partikel hasil pemanasan yang tersisa.

27. O H H O H H panas R OH + H2 C C C R C C C OH Ni/CuCr H H Asam Lemak terhidrogenasi Asam Lemak Reaksi Hidrogenasi • Reaksihidrogenasidilakukanuntukmenjenuhkanikatanrangkappadaasamlemak. • Caranya : gas hidrogendireaksikansecaralangsungpadaikatanrangkap yang ditujudenganbantuankatalis Ni danpanas. • Hidrogenasidigunakanuntukmengkonversiminyak yang berbentukcairhinggamenjadiberbentuksemipadatataupunpadat (untukproduk shortening, margarin, sabun, dll)

28. Lajureaksihidrogenasitergantungpada : - Bahanbaku yang akandihidrogenasi. Makin banyakkandunganikatanrangkap, makincepatlajureaksihidrogenasi. - Konsentrasikatalis. Umumnyapeningkatankonsentrasikatalisakanmeningkatkanlajureaksi. - Konsentrasihidrogen. Peningkatanhidrogenakanmeningkatkanlajureaksihidrogenasi. - Suhureaksi. Peningkatansuhuakanmeningkatkanlajureaksi, selektivitas, danpembentukanasam trans. - Tekanan. Umumnyapeningkatantekananakanmeningkatkanlajureaksi, mengurangiselektivitas, danmengurangipembentukanasam trans. - Pengadukan. Peningkatanpengadukanakanmeningkatkanlajureaksi, sertamengurangiselektivitasdanpembentukanasam trans.

29. Kondisi proses hidrogenasi bervariasi, tergantung pada produk yang akan dihasilkan. Contoh : untuk memproduksi fatty alcohol, - Tekanan = 20.000 - 30.000 kP - Suhu = 200 - 300 oC - Jenis katalis = CuCr

30. O H H O H H cahaya,panas R OH + O2 C C C R C C C OH waktu O O Asam Lemak Peroksida Reaksi Oksidasi • Reaksi oksidasi terjadi pada ikatan rangkap akibat adanya oksigen. • Reaksi ini menyebabkan terjadinya kerusakan pada minyak, ditandai dengan terbentuknya peroksida dan timbulnya flavor yang tidak menyenangkan pada minyak/lemak. • Untuk mencegah terjadinya oksidasi pada minyak/lemak digunakan antioksidan.

31. Aditif Pelindung Minyak/Lemak dari Oksidasi Sumber : Lawson (1995)

32. Reaksi Polimerisasi • Reaksi polimerisasi adalah reaksi pada molekul - molekul minyak/lemak yang kecil bergabung membentuk molekul yang lebih besar (karena banyaknya ikatan tidak jenuh) • Polimerisasi dapat terjadi pada bagian tidak jenuh di asam lemak ataup pada ikatan terkonjugasi molekul asam lemak dan gliserol. • Reaksi polimerisasi terjadi pada metode deep frying makanan. • Faktor yang mempercepat reaksi polimerisasi : penggorengan pada suhu yang terlalu tinggi (> 350 oF, 176.6 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

33. H H H H O O O C R H O H C OH C C R R C H O O H C C O katalisbasa O + H C + R O H OH C C H C R O H OH C C O R O C H C H C OH OH H C H C OH H H H H Trigliserida Gliserol Digliserida Monogliserida ReaksiEsterifikasi • Secara sederhana, reaksi esterifikasi merupakan kebalikan dari reaksi hidrolisis. • Reaksi esterifikasi adalah proses penggabungan atau penggabungan kembali asam lemak dengan gliserol untuk membentuk trigliserida. • Monogliserida dan digliserida juga dapat diproduksi melalui esterifikasi.

34. katalisasam R’OH RCOOH + RCOOR’ + H2O Asam lemak Alkohol Ester Air • Reaksi esterifikasi juga diterapkan untuk menghasilkan ester dengan cara mereaksikan asam lemak dengan alkohol. • Reaksi dipercepat dengan bantuan katalis asam, umumnya digunakan katalis asam sulfat. • Reaksi esterifikasi bersifat bolak-balik (reversible).

35. O O R1 OCH3 C HOCH2 R1 OCH2 C O O NaOCH3 R2 OCH3 C HOCH + 3 CH3OH R2 OCH + C O O katalis HOCH2 R3 OCH3 C R3 OCH2 C Trigliserida Metanol Gliserin Metil ester Reaksi Transesterifikasi • Transesterifikasi merupakan proses yang menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada proses transesterifikasi yang digunakan bukanlah air melainkan alkohol • Transesterifikasi diterapkan untuk menghasilkan metil ester.

36. NaOCH3 R”OH RCOOR’ + RCOOR” + R’OH katalis Ester Alkohol Ester Alkohol • Transesterifikasi dapatberupa penggantian gugus alkohol dari suatu ester dengan alkohol lain membentuk ester baru. • Konversi metil ester dipengaruhi oleh suhu.

37. Reaksi Interesterifikasi • Reaksi interesterifikasi yaitu perpindahan atau pertukaran asam lemak dari satu minyak/lemak ke minyak/lemak lainnya dengan karakteristik spesifik • 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 90-100 oF atau 32,2-37,8 oC, dengan menggunakan katalis sodium methylate.

38. O O H H H H OH R OH + I2 R C C C C C C I I Asam lemak tidak jenuh Asam Lemak teriodisasi Reaksi Halogenasi • Halogenasi yaitu reaksi penambahan halogen (klorin, bromine, iodine) ke ikatan rangkap pada asam lemak yang tidak jenuh. • Digunakan untuk mengukur derajat ketidakjenuhan minyak/lemak (bilangan iod).

39. Cis H H Trans H H H H H C C C C C C C C H H H H H 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.

40. 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.

41. Fraksinasi • Fraksinasi yaitu pemisahan fraksi padatan pada suhu tertentu. • Bentuk fraksinasi yang paling luas penerapannya adalah kristalisasi, yaitu campuran trigliserida dipisahkan menjadi dua atau lebih fraksi yang berbeda titik lelehnya pada suhu yang ditentukan. • Dry fractionation seringkali digunakan untuk menerangkan proses fraksinasi berupa winterisasi (winterization) atau pressing. • Winterisasi yaitu proses dimana sejumlah kecil material dikristalkan dan dipisahkan dari minyak pangan dengan cara filtrasi untuk mencegah terjadinya clouding pada fraksi cair pada suhu pendinginan (refrigerating temperatures).

42. Titik Leleh Beberapa Asam Lemak

43. INDUSTRI KIMIA BERBASIS MINYAK KELAPA SAWIT

44. Penampang Melintang Buah Sawit Pohon Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) Tandan Buah Segar Sawit

45. Penampang Melintang Buah Sawit

46. Buah Matang (26-50% buah luar membrondol, berwarna merah mengkilat) Buah Agak Matang (12,5-25% buah luar membrondol, berwarna kemerahan) Buah Lewat Matang (51-100% buah luar atau sebagian buah bagian dalam membrondol) Buah Mentah (Buah tidak membrondol, berwarna hitam pekat) Kriteria Panen Tandan Buah Segar (Buah Normal)

47. Buah Banci (Muncul bunga jantan atau bunga betina dalam satu tandan) Buah Mantel (Buah berlapis dan tidak memiliki inti) Kriteria Buah Abnormal

48. Skala 1 : 35.000.000 Keterangan : Industri penghasil CPO Industri penghasil CPO + PKO Industri penghasil CPO + produk hilir Industri penghasil produk hilir Peta Penyebaran Industri Sawit di Indonesia

49. Persentase Industri Berbasis Kelapa Sawit di Indonesia

50. Pengelompokkan Industri Turunan Kelapa Sawit