Download - Bab v Tugas Khusus
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB V
TUGAS KHUSUS
“PENGARUH LAJU DAN WAKTU SIRKULASI PROSES REFINERI FRAKSINASI (RBDPO) DENGAN PROSES PEMBEKUAN KONSENTRASI PFC (Progressive
Freeze Concentration) ” Universiti Teknologi Malaysia, 2014
Bab V. 1 Latar Belakang
Indonesia merupakan produsen minyak sawit terbesar di dunia. Berdasrkan data
Direktorat Jenderal Perkebunan, Departemen Pertanian RI (2010), produksi minyak sawit
kasar (crude palm oil atau CPO) Indonesia tahun 2010 sekitar 19,76 juta ton, yang sebagian
besar diantaranya diekspor keluar negeri. Dengan demikian besarnya volume produksi dan
ekspor CPO Indonesia, maka upaya peningkatan efisiensi produksi serta penanganannya
perlu terus dilakukan, antara lain melalui penerapan prinsip-prinsip rekayasa proses (process
engineering) yang harus ditunjang dengan data dasar yang lengkap terkait parameter fisik dan
mutunya.
Kelapa sawit merupakan salah satu minyak nabati yang terkenal di seluruh dunia
selain minyak kelapa, inti sawit, atau minyak zaitun, yang digunakan sebagai bahan baku
untuk industri makanan atau non - makanan. Sebelum menkonsumsi minyak nabati, terutama
minyak sawit mentah harus melalui berbagai proses termasuk refinery, bleaching,
degumming dan akhirnya fractionation.
Ada tiga jenis fraksinasi, yaitu fraksinasi kering, fraksinasi deterjen, dan fraksinasi
pelarut. Di antara tiga proses fraksinasi, fraksinasi kering adalah proses yang paling sering
digunakan dalam dunia industri, yang melibatkan kristalisasi olein di perusahaan
pembekuan / temperatur leleh (20-24 °C). Fraksinasi kering banyak digunakan dalam industri
Refinery di Indonesia karena memiliki kelebihan tersendiri di proses dibandingkan dengan
fraksinasi deterjen dan pelarut. Secara khusus, fraksinasi pelarut dan deterjen memerlukan
investasi modal yang lebih besar dari fraksinasi kering dan fraksinasi kering hanya
membutuhkan crystalliser, filter dan washer. Dalam jenis proses kristalisasi, proses
selanjutnya untuk mendapatkan pemisahan optimum dari kristal dari larutan melibatkan
beberapa unit operasi termasuk filter dan washer, yang menambah investasi modal. Oleh
karena itu, metode alternatif lain yang disebut konsentrasi beku progresif (PFC) dapat
memberikan alternatif yang lebih baik (Mazura, 2014).
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-1
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Bab V.2 Tinjauan Pustaka
V.2.1 Freeze Concentration
Freeze Concentration adalah operasi unit pengolahan produk untuk konsentrat dengan
cara pembekuan parsial. Karena dalam proses tidak ada interaksi dari uap-cair, hilangnya
aroma dan rasa yang mudah menguap yang terjadi pada proses penguapan dapat dihindari.
Freeze Concentration dapat dilakukan dalam dua cara dasar dengan cara pembekuan
sebagian besar zat yang mengalir atau dengan pembekuan konsentrasi lapisan. Pada metode
pertama, kristal es di sebagian besar terbentuk pada cairan. Kristal ini akan menebal, dan
setelah mencapai ukuran tertentu kristal ini akan dicairkan secara terus menerus; kristalisasi
es dilakukan dengan tekanan tinggi, dan pemisahan kristal es dicapai dengan cara centrifuge,
filter, atau washing colomns (Albert, 2014).
Freeze Concentration adalah proses pemisahan larutan dengan konsep pembekuan.
Proses ini melibatkan penurunan suhu larutan di bawah titik beku dengan cara yang
terkendali sehingga hanya komponen air yang dipadatkan. Terlepas dari investasi peralatan
awal yang tinggi, metode ini jauh menggunakan lebih sedikit energi dibandingkan dengan
penguapan. Efisiensi proses FC terutama dipengaruhi oleh kemurnian es dan pemisahan
Kristal es dari konsentrat. Di antara metode konsentrasi makanan cair, beku-konsentrasi
memiliki beberapa keunggulan: kebutuhan energi rendah, suhu proses rendah mencegah
adanya kandungan kimia yang tidak diinginkan dan perubahan biokimia, dan minimnya
kehilangan rasa dan aroma (Nor, 2013)
Efisiensi yang tinggi pada metode freeze-konsentrasi diperoleh pada kondisi di mana
antar permukaan padat-cair yang halus terbentuk. Dalam konsentrasi membekukan progresif,
bagian utama dari pengotor dalam fase es terjadi ketika pendinginan terjadi sebelum
kristalisasi awal di bagian bawah bejana sampel (Shafiur, 2007).
Secara umum, ada dua metode dasar untuk Freeze Concentration. Metode pertama
adalah suspension freeze concentration (SFC) sedangkan metode kedua adalah progressive
freeze concentration (PFC). Metode suspension freeze concentration (SFC) adalah proses
berdasarkan prinsip kristalisasi lelehan dimana zat yang memiliki titik leleh/titik beku lebih
tinggi dalam campuran akan mengkristal terlebih dahulu dengan menurunkan suhu
campuran/larutan untuk pencairan/titik beku sambil diaduk. Hal ini pada akhirnya akan
meninggalkan zat dengan titik leleh/titik beku yang lebih rendah dalam bentuk larutan induk
dan substansi leleh yang lebih tinggi/titik beku dalam bentuk padat (Mazura, 2014).
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-2
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
V.2.2 Progressive Freeze Concentration (PFC)
Terdapat metode alternatif selain SFC yaitu Progressive Freeze Concentration
(PFC). Dibandingkan metode SFC, metode PFC ini dapat memberikan alternatif yang lebih
baik karena dalam jenis proses kristalisasi SFC, proses selanjutnya untuk mendapatkan
pemisahan optimum dari kristal dari larutan melibatkan beberapa unit operasi termasuk filter
dan washer, yang dapat menambah investasi modal. PFC juga merupakan proses yang
menggunakan konsep kristalisasi lelehan dimana pemisahan terjadi berdasarkan titik leleh
kristal. Komponen dengan titik leleh lebih tinggi lebih dulu mengkristal lapis demi lapis dari
campuran dan satu blok kristal akan dibentuk pada akhir process. Sementara itu, komponen
dengan titik lebur yang lebih rendah akan tetap dalam bentuk cair. Pemisahan kristal
kemudian menjadi mudah yaitu hanya dengan pengeringan dari konsentrat yang dihasilkan
dari sistem . Dalam fraksinasi minyak sawit, entitas yang akan mengkristal adalah stearin,
yang akan meninggalkan sebuah olein yang lebih murni (Mazura, 2014).
Dalam Progressive Freeze Concentration, kristal terbentuk pada permukaan dan
membeku. Proses ini didasarkan pada tekanan atmosfer, dan meskipun pemisahan tidak
selalu diperlukan, ada saat ketika ketebalan lapisan cukup besar bahwa proses harus
dihentikan dan kembali dipanaskan untuk menghilangkan lapisan kristal stearin yang telah
dibentuk. Semakin besar kecepatan pembentukan kristal stearin, semakin retensi padatan
meningkat, sedangkan kecepatan difusi zat terlarut menurun dengan konsentrasi. Efisiensi
konsentrasi dalam Progressive Freeze Concentration terkait dengan struktur kristal dari
proses pembekuan (Albert, 2014).
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-3
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Bab V.3 Cara Kerja
1. Minyak RPO/RBDPO yang diperoleh setelah dari proses Refinery dipanaskan pada
suhu 70°C untuk menghindari terbentuknya kristal yang tidak diinginkan dan untuk
menghilangkan bentuk kristal yang tidak diinginkan dan suhu thermal sebelumnya
2. RBDPO yang diperoleh dipompa oleh pompa peristaltik ke CC (Crystalizer Coil).
3. Setelah CC penuh dengan RBDPO kemudian direndam dalam bak air.
4. CC itu terhubung ke pompa peristaltik melalui tabung silikon dan RBDPO disirkulasi.
5. Setelah itu proses itu dilanjutkan ke analisa efek debit sirkulasi, di mana variabel debit
sirkulasi yang bervariasi dari 2000 ml/menit sampai 2800 ml/menit, waktu sirkulasi
awal 60 menit, nilai IV awal 52,5 wijs dan suhu waterbath awal 28 ° C. Selain itu,
titik leleh stearin dan olein didapatkan pada suhu masing-masing 48 ° C dan 24 ° C.
6. Proses ini dilakukan pada variabel waktu yang berbeda yaitu 40 menit, 50 menit dan
60 menit.
7. Selama proses tersebut , delapan poin yang berbeda pada CC yang dilengkapi dengan
termokopel untuk mengukur suhu air, suhu RBDPO dan suhu dinding CC. Yang akan
terbaca pada komputer melalui PicoLog perekam.
8. Setelah suhu yang diinginkan telah tercapai sirkulasi dihentikan dan olein dimurnikan
terkuras keluar, yang meninggalkan lapisan stearin
9. CC yang memerah karena air panas waterbath menjadi 48 ° C untuk melelehkan
stearin dan melepaskan diri dari dinding CC
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-4
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Gambar V.1 Kristal Stearin pada CC
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-5
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Gambar V.2 Eksperimental set
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-6
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Gambar V.3 Crystallizer PFC
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-7
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Gambar V.4 Crystallizer Coil PFC
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-8
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Bab V.4 Hasil, Perbandingan, Perhitungan dan Pembahasan
V.4.1 Hasil Uji Kualitatif Fraksinasi PFC
Grafik V.1 Hasil Iodine Value pada Olein dan Stearin dengan Debit Sirkulasi
Proses pemisahan olein dan stearin secara fraksinasi dibutuhkan untuk memisahkan
fraksi padat (stearin) dan fraksi cair (olein) dengan dibutuhkan parameter berupa IV (Iodine
Value) dan Yield.
Pada grafik V.1 didapatkan bahwa grafik hubungan Iodine Value dan debit sirkulasi
pada olein dan stearin selama proses fraksinasi menggunakan proses Progressive Freeze
Concentration. Pada stearin semakin besar debit sirkulasi maka semakin rendah nilai iodine
value. Sedangkan pada olein semakin besar debit sirkulasi maka semakin tinggi nilai iodine
value. Kualitas minyak goreng yang baik memiliki iodine value yang tinggi dimana iodine
value menunjukkan tingkat ikatan ketidakjenuhan minyak goreng yang tinggi pula yang
berpengaruh terhadap bentuk fisik minyak, dimana minyak yang memiliki iodine value tinggi
semakin tidak jenuh dan semakin berbentuk cair.
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-9
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Grafik V.2 Hasil Iodine
Value pada Olein dan Stearin dengan Waktu Sirkulasi
Pada grafik V.2 didapatkan bahwa grafik hubungan Iodine Value dan waktu sirkulasi
pada olein dan stearin selama proses fraksinasi menggunakan proses Progressive Freeze
Concentration. Pada stearin semakin lama waktu sirkulasi maka semakin rendah nilai iodine
value. Sedangkan pada olein semakin lama waktu sirkulasi maka semakin tinggi nilai iodine
value. Kualitas minyak goreng yang baik memiliki iodine value yang tinggi dimana iodine
value menunjukkan tingkat ikatan ketidakjenuhan minyak goreng yang tinggi pula yang
berpengaruh terhadap bentuk fisik minyak, dimana minyak yang memiliki iodine value tinggi
semakin tidak jenuh dan semakin berbentuk cair.
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-10
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Grafik V.3 Slip Melting
Point Olein dan Stearin dengan Debit Sirkulasi
Pada grafik V.3 didapatkan bahwa grafik hubungan Slip Melting Point dan debit
sirkulasi pada olein dan stearin selama proses fraksinasi menggunakan proses Progressive
Freeze Concentration. Pada stearin semakin besar debit sirkulasi maka semakin tinggi nilai
Slip Melting Point. Sedangkan pada olein semakin besar debit sirkulasi maka semakin rendah
Slip Melting Point. Kualitas minyak goreng yang baik Slip Melting Point yang rendah atau
sekitar suhu kamar dimana Slip Melting Point titik suhu dimana terjadi perubahan dari padat
menjadi cair alias suhu dimana minyak dapat mempertahankan bentuk untuk tetap cair.
.
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-11
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Grafik V.4 Slip Melting Point Olein dan Stearin dengan Waktu Sirkulasi
Pada grafik V.4 didapatkan bahwa grafik hubungan Slip Melting Point dan waktu
sirkulasi pada olein dan stearin selama proses fraksinasi menggunakan proses Progressive
Freeze Concentration. Pada stearin semakin lama waktu sirkulasi maka semakin tinggi nilai
Slip Melting Point. Sedangkan pada olein semakin lama waktu sirkulasi maka semakin
rendah Slip Melting Point. Kualitas minyak goreng yang baik Slip Melting Point yang rendah
atau sekitar suhu kamar dimana Slip Melting Point titik suhu dimana terjadi perubahan dari
padat menjadi cair alias suhu dimana minyak dapat mempertahankan bentuk untuk tetap cair.
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-12
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Grafik V.5 Yield Olein
dan Stearin dengan Debit Sirkulasi
Pada grafik V.5 didapatkan bahwa grafik hubungan Yield dan debit sirkulasi pada
olein dan stearin selama proses fraksinasi menggunakan proses Progressive Freeze
Concentration. Pada stearin semakin besar debit sirkulasi maka semakin kecil nilai yield.
Sedangkan pada olein semakin besar debit sirkulasi maka semakin besar nilai yield. Kualitas
minyak goreng yang baik memiliki % yield yang besar pada olein karena yield menunjukkan
kemurnian suatu minyak, sehingga minyak goreng dengan %yield olein yang besar memiliki
kemurnian yang bagus dengan kualitas yang baik.
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-13
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Grafik V.6 Yield Olein
dan Stearin dengan Waktu Sirkulasi
Pada grafik V.6 didapatkan bahwa grafik hubungan Yield dan waktu sirkulasi pada
olein dan stearin selama proses fraksinasi menggunakan proses Progressive Freeze
Concentration. Pada stearin semakin lama waktu sirkulasi maka semakin kecil nilai yield.
Sedangkan pada olein semakin lama waktu sirkulasi maka semakin besar nilai yield. Kualitas
minyak goreng yang baik memiliki % yield yang besar pada olein karena yield menunjukkan
kemurnian suatu minyak, sehingga minyak goreng dengan %yield olein yang besar memiliki
kemurnian yang bagus dengan kualitas yang baik.
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-14
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
V.4.2 Perbandingan Hasil PFC dan Dry Fractionation di PT WINA GRESIK
Standart PORIM (Palm Oil Research Institut of Malaysia)
- Olein: 1. IV 56-57 wijs
2. SMP 24-19.9°C
-Stearin : 1. IV 33-48 wijs
2. SMP 53.4 -44°C
Tabel V.1Hasil Uji Kualitatif Fraksinasi di wilmar
PORAM CHINA ROS (SANIA) FORTUNE Hasil PFC
ROL RPS ROL RPS ROL RPS ROL RPS ROL RPS
YIELD 82% 18% 81% 19% 60% 40% 65% 35% 67.92% 32.08%
IV <57 58 <58 60 <60 59 <59 55.89 23.1
V.4.3 Perhitungan Cost PFC
1. Menghitung tinggi Cristallizer Coil yang dibutuhkan
Diket : Flowrate : 2800 mL/jam
Diameter : 5 cm
Dit : Tinggi Cristallizer Coil (m) ?
Penyelesaian:
Menghitung Volume
Q= V/t
2800 mL/jam=V
1 jam
V= 2800 mL = 2,8 L
Menghitung tinggi Cristallizer Coil
V=14
πD2 t
2800=14
x3,14x(5/100)2xt
t=1,4 m = 4,592 ft
menghitung berat minyak
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-15
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
ρminyak= 920 kg/m3
v= 0,0028 m3 x 920 kg/m3
= 2,576 kg = 0,002576 ton
Menghitung Air yang dibutuhkan
Volume Water bath :0,350 x 0,210 x 0,140= 0,01 m3
Volume Cristallizer Coil : 2,8 L= 0,0028m3
Volume Air yang dibutuhkan = Volume Water bath - Volume Cristallizer Coil
= 0,01 m3-0,0028m3
= 0,0072m3
Menghitung Silicone tube yang dibutuhkan
- Jarak antara tangki ke pompa : 20 cm
- Jarak antara pompa ke water bath : 30 cm
- Jarak antara water bath ke tangki : 50 cm
Maka panjang Silicone tube yang dibutuhkan 100 cm (1m)
Tabel V.2 Modal Awal dan Modal Jalan PFC
Modal
awal
Bahan Harga Biaya (Rupiah)
Cristallizer Coil $45,79/ft x 5 ft 2.976.500
Water bath Rp.12.000.000 x 1 pc 12.000.000
Silicone tube Rp. 17.500 x 1 pc 17.500
Pompa peristaltic Rp. 215.000 x 1 pc 215.000
Total 15.209.000
Modal Jalan
Listrik Waterbath Rp. 432,1/jam x 1 jam 432,1
Listrik Pompa
Peristaltik
Rp 45,2/jam 45,2
Air Rp. 4500/10m3x 0,0072m3 3,24
Total 481,2
Cost yang dibutuhkan = 481,2 Rp/2800 ml
0,171Rp/ml
0,171Rpx106/ton= 171.000Rp/ton
13,1 $/ton
V.4.4 Pembahasan
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-16
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
Dari hasil diatas menunjukkan bahwa metode Progressive Freeze Concentration
mempertimbangkan 3 hal untuk membandingkan dengan metode Dry Fractionation yang ada
di PT WILMAR NABATI GRESIK meliputi:
1. Kualitas : IV (Iodine Value), Yield
2. Kuantitas: Efisiensi proses
3. Cost : Biaya produksi jalan
Kualitas : Dari segi kualitas yang ditinjau dari IV (Iodine Value) dan Yield yang dihasilkan
dari proses Dry Fractionation dan Progressive Freeze Concentration (PFC).
Untuk yield olein yang dihasilkan dari proses PFC dapat dilihat dari Tabel IV.1
sebesar 67.92% sedangkan hasil yang di dapatkan dari proses Dry Fractionation
di PT WILMAR NABATI GRESIK yield olein tertinggi dengan kualitas
PORAM sebesar 82%, kemudian kualitas CHINA 81%, ROS (sania) 60%,
FORTUNE 65%. Sehingga dari Tabel IV.1 di atas hasil yang didapatkan dari
proses PFC dapat tergolong ke dalam kualitas FORTUNE. Untuk IV (Iodine
Value) yang didapatkan dari proses PFC pada olein sebesar 55,89 wijs sedangkan
hasil yang di dapatkan dari proses Dry Fractionation di PT WILMAR NABATI
GRESIK IV olein dengan kualitas PORAM <57 wijs, CHINA <58 wijs, ROS
(sania) 60 wijs, FORTUNE 59 wijs. Sehingga dari Tabel IV.1 di atas hasil yang
didapatkan dari proses PFC untuk IV dapat tergolong ke dalam kualitas PORAM.
Kuantitas: Dari segi kuantitas ditinjau dari perbandingan Efisiensi PFC dan Dry
Fractionation. PFC memang dapat tergolong sebagai alternatif yang baik karena
mampu menghasilkan IV dan yield yang cukup bagus dengan waktu yang
dibutuhkan hanya 1 jam dan untuk proses selanjutnya tanpa menggunakan filter,
namun kapasitas minyak untuk satu kali proses lebih sedikit dibandingkan proses
Dry Fractionation yaitu 2800 ml/jam. Sedangkan proses Dry Fractionation yang
terdapat di PT WILMAR NABATI GRESIK mampu menghasilkan IV dan Yield
yang lebih tinggi dari proses PFC dengan waktu yang dibutuhkan 8 jam dan
masih membutuhkan proses filtrasi dengan menggunakan filter press, namun
untuk satu kali proses selama 8 jam Dry Fractionation mampu dengan kapasitas
50 ton/jam.
Cost : Dari segi cost yang dibutuhkan untuk proses PFC meliputi kebutuhan air
waterbath dan listrik oleh waterbath 11,923 $/ton sedangkan yang dibutuhkan
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. Wilmar Nabati Indonesia , Gresik V-17