Minyak Biji Bunga Matahari

TUGAS AKHIR Pabrik Asam Lemak dari Biji Bunga Matahari dengan Proses Hidrolisis Continuous Countercurrent

I-1

BAB I PENDAHULUAN

Bab I Pendahuluan

1.1 Latar BelakangAsam lemak dan gliserol merupakan zat kimia yang

berdaya guna dan memilik nilai jual yang sangat tinggi. Asam lemak yang tersusun dari minyak dan lemak sebenarnya sudahlama sekali digunakan. Pada tahun 1955 Asam lemak digunakandi beberapa industri sebagai salah satu komponen dari berbagai macam produk. Proses pengolahan minyak dimana prosesnya menghasilkan gliserol dan asam lemak. Pada tahun 1980 di Amerika Serikat 28 % asam lemak digunakan sebagai campuran berbagai produk, sekitar 18 % digunakan untuk industri sabun. Asam lemak dan gliserol merupakan senyawa penyusun minyak dan lemak, biasanya merupakan molekul tak bercabang yang mengandung 14 dan 22 atom karbon. Senyawa penyusun minyak dan lemak selalu mempunyai jumlah atom yang genap. Hal ini karena senyawa tersebut bersifat biosintesis, baik asam lemak jenuh maupun tidak jenuh biasanya di peroleh kembali dari hidrolisis bahan lipid. (Herlina dan Ginting, 2002)

Pengolahan minyak menjadi asam lemak merupakan proses yang penting karena salah satu dari dua pintu gerbang utama yang menjembatani industri minyak nabati dengan industri oleokimia. Mengingat bahwa peranan asam lemak sangat penting sekali khususnya bagi industri oleokimia, maka bertolak belakang dari inilah timbul pemikiran untuk mendirikan pabrik asam lemak dari biji bunga matahari sebagai industri intermediate (antara) bagi industri-industri lain. Dampak positif lain dengan didirikannya pabrik asam lemak ini adalah dapat mengurangi jumlah impor asam lemak sehingga menghemat devisa negara, selain itu juga akan merangsang industri-industri lain sehingga akan tercipta lapangan kerja baru yang dapat mengurangi masalah pengangguran di Indonesia.

I-2Bab I Pendahuluan

Salah satu sumber yang dikembangkan berasal dari tumbuh – tumbuhan (minyak nabati). Minyak nabati menjadi alternatif karena sifatnya yang lebih mudah diuraikan oleh alam. Sifat lainnya adalah tidak beracun dan sumbernya yang melimpah karena dapat diperbaharui. Hal ini juga mendukung upaya pelestarian lingkungan, mendorong berkembangnya sektor pertanian, dan mengurangi kerusakan di bumi. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan asam lemak adalah biji Bunga Matahari yang memilki nama latin ”Helianthus annuus” berasal dari Meksiko. Di Asia tanaman ini banyak ditanam di China, India, Turki sedangkan di Indonesia tanaman Bunga Matahari pada umumnya merupakan tanaman hias, bahkan juga sebagai tanaman liar yang banyak terdapat di Pulau Jawa dan di daerah lain. Tanaman ini termasuk family corporitas, yang mudah tumbuh didaerah iklim tropis dan daerah iklim sedang. Kadar minyak dari biji bunga matahari sebesar 48 - 52%. Minyak biji Bunga Matahari berdasarkan kandungan Asam lemak tak jenuh mengandung 88%, kandungan asam linoleatnya (44-72%) paling besar dibandingkan asam lemaknya. Bunga Matahari sementara ini dibudidayakan di daerah Jawa Timur di kawasan Sengkaling, Malang ataupun di daerah Blitar. Produksi biji bunga matahari di daerah Blitar cukup tinggi, yakni 3 ton biji/hektar. Untuk memperoleh 1 liter minyak diperlukan sekitar 4-5 kg biji bunga matahari. Harga minyak biji bunga matahari adalah Rp50.000/250 cc. Dalam 100 g biji bunga matahari mengandung42.1 g lemak, 24-35% minyak (biji berkulit) atau 45-55% minyak(biji tanpa kulit). Selain digunakan untuk asam lemak, minyak dari biji bunga matahari ini dapat digunakan untuk pembuatanminyak goreng, pembuatan margarin, bahan baku kosmetika danobat-obatan (h tt p : / / b ij i bun g a m a t aha r i / CBNP or t a l ).

I.1.1 Penentuan Lokasi PabrikLokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan

pabrik dalam persaingan maupun penentuan kelancaran

http://bijibungamatahari/CBNPortal

TUGAS AKHIR Pabrik Asam Lemak dari Biji Bunga Matahari dengan

Proses Hidrolisis Continuous Countercurrent


produksinya. Pemilihan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis dan menguntungkan dipengaruhi oleh beberapa faktor.

Idealnya lokasi pabrik ini dapat memberikan kemungkinan-kemungkinan perluasan pabrik dan memberikan keuntungan untuk jangka panjang. Adapun faktor-faktor yangmendasari dalam pemilihan lokasi pabrik meliputi:

1. Faktor Primer2. Faktor Sekunder

(1). Faktor PrimerFaktor primer secara tidak langsung mempengaruhi

tujuan utama dari pendirian suatu pabrik. Tujuan ini meliputi kelancaran proses produksi dan distribusi produk yang dibutuhkan konsumen pada tingkat harga yang terjangkau dan masih dapat memperoleh keuntungan. Yang termasuk faktor- faktor primer tersebut antara lain :

- Letak pabrik terhadap pasar- Letak pabrik terhadap bahan baku- Tersedianya sarana dan prasarana yang meliputi : listrik,

air dan jalan raya (transportasi)- Tersedianya tenaga kerja

(2). Faktor SekunderDi samping faktor primer, penempatan lokasi pabrik

harus juga memperhatikan aspek-aspek sekunder. Adapun faktorsekunder yang perlu diperhatikan adalah :

- Harga tanah dikaitkan dengan rencana di masa yang akan datang

- Kemungkinan perluasan pabrik- Peraturan daerah setempat- Keadaan masyarakat daerah- Iklim- Keadaan tanah untuk rencana pondasi bangunan- Adanya perumahan penduduk

Dengan pertimbangan faktor-faktor diatas, maka dipilih lokasi pabrik di daerah Blitar dengan pertimbangan sebagai berikut :




1. Penyediaan bahan BakuBahan baku pada proses pembuatan asam lemak ada 2, yaitu biji bunga matahari dan air.a. Biji bunga matahari

Biji bunga matahari dapat diperoleh dari perkebunan penghasil tanaman yang ada di daerah dekat lokasipabrik, sehingga memudahkan tersedianya bahanbaku.

b. AirMengingat alam Indonesia sangat kaya dengan air maka ketersediaan bahan baku akan air tidak menjadi masalah. Bahan baku air proses dapat diperoleh dariair tanah maupun air sungai yang diolah terlebih dahulu sehingga layak digunakan sebagai air proses,atau dapat diperoleh dari PDAM.

2. Pemasaran ProdukDaerah Blitar merupakan lokasi yang strategis untuk distribusi pemasaran ke daerah lain, dimana daerahtersebut mempunyai industri yang menggunakan asamlemak sebagai bahan baku dalam suatu proses.

3. Tenaga KerjaTenaga kerja di daerah Blitar cukup banyak tersedia atau dapat didatangkan dari daerah-daerah lain disekitarnya,sehingga kebutuhan tenaga kerja akan terpenuhi.Sedangkan tenaga ahli diperoleh melalui kerja sama dengan perguruan tinggi yang ada di Indonesia.

4. Kebijakan PemerintahPemerintah pusat akan memberikan kemudahan- kemudahan sarana dan fasilitas-fasilitas yang memadai untuk menunjang industri yang ada di Blitar, karena dengan banyaknya industri yang berdiri akan meningkatkan pendapatan daerah.




I.1.2 Penentuan Kapasitas PabrikPenentuan kapasitas pabrik asam lemak dari biji bunga

matahari ditentukan berdasarkan ketersediaan bahan baku, produksi, serta nilai ekspor dan impor.

Tabel 1.1.1 Kebutuhan asam lemak skala nasional (ton)Tahun/ket Produksi Impor Ekspor

2003 123946 43752 437312004 130395 46220 462292005 138798 49892 499862006 147638 54358 537412007 153864 58237 58202

(Data dari Badan Pusat Statistik)

Tabel 1.1.2 Perkiraan massa Ekspor-Impor, dan produksi asam lemak pada tahun 2012 di Indonesia, diperoleh secara

regresi linierProduksi

(ton/tahun)2012

Impor (ton/tahun)2012

Ekspor(ton/tahun)

2012180000 69500 72000

Dengan persamaan:Kebutuhan(2012) = ( Produksi + Impor ) – Ekspor

Maka kebutuhan asam lemak pada tahun 2012 sebesar177500 ton/tahun. Dengan mempertimbangkan keberadaan pabrik asam lemak dari minyak nabati yang belum ada di Indonesia, dan bahan baku biji bunga matahari yang produksinya musiman, maka direncanakan kapasitas pabrik akan mengambil 1.8% dari total kebutuhan asam lemak di Indonesia, yaitu sebesar 3300 ton/tahun. Untuk produksi asam lemak yang lain dapat dipenuhi oleh pabrik asam lemak yang berasal dari bahan baku lainnya.




I.2 Dasar TeoriMinyak dan lemak merupakan ester asam lemak dan

gliserol atau gliserin. Dalam sains dikenal juga dengan nama trigliserida. Dalam ilmu kimia dasar, strukturnya digambarkan sebagai berikut :

Gambar 1.2.1 Struktur Trigliserida

Rumus molekulnya dikenal sebagai C3H5(COOR)3

jika gugus alkil adalah sama. Minyak dan lemak tidak hanya dikenal sebagai sumber makanan bagi manusia, tetapi merupakan bahan baku lilin, margarin, detergent, kosmetika, obat-obatan dan pelumas. Tentunya diolah dengan proses yang berbeda. Untuk digunakan dasar industri sebagai bahan kosmetika dan konsumer produk trigliserida harus dihidrolisa yang menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak lanjut dihidrogenasi menjadi alkohol. Keduanya asam lemak dan alkohol merupakan bahan baku pembuatan berbagai jenis kosmetik dan consumer product. Minyak dan lemak dibedakan berdasarkan titik lelehnya. Minyak merupakan cairan pada suhu kamar, sedangkan lemak membeku berupa padatan atau semi padatan. Komponen utama pembentuk minyak atau lemak adalah trigliserida. Bahan ini merupakan hasil esterifikasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak yang menghasilkan

tiga molekul air dan satu molekul trigeliserida.




Perbedaan fisis sangat erat hubungannya dengan susunan asam lemak, sehingga dibedakan atas tiga jenis, yaitu :a. Minyak tak mengering, adalah minyak/ lemak yang memiliki

bilangan Iod (IV) dibawah 100. Minyak kelapa, minyak sawit dan minyak inti sawit dimasukkan dalam golongan ini.

b. Minyak semi mengering, adalah minyak atau lemak yang memiliki bilangan iod sekitar 100-130. Asam lemaknyaterutama asam lemak tak jenuh, diantaranya linoleat dan asam linolenat. Yang termasuk golongan ini adalah minyak kacangkedele.

c. Minyak mengering, adalah minyak/lemak yang memiliki bilangan iod diatas 130. Asam lemaknya terutama asam lemaktak jenuh dan sedikit sekali asam lemak jenuh, diantaranya asam oleat, asam linoleat dan asam linolenat, biasanya jenisminyak ini dipakai sebagai bahan baku pembuatan cat.

Trigliserida atau gliserida yang terbentuk dari asam lemak jenuh dengan rantai yang panjang, memiliki titik didih atau titikcair lebih tinggi daripada asam-asam lemak jenuh rantai pendek. Demikian juga dengan asam-asam lemak tak jenuh. Titik cairasam-asam lemak yang tedapat dalam minyak dan lemak ditampilkan pada tabel berikut ini.




Tabel 1.2.1 Titik cair berbagai asam lemak pada minyak dan lemak.

Asam lemak jenuh lebih stabil dibandingkan asam lemak tidak jenuh, akibatnya titik leleh asam lemak jenuh lebih tinggi. Kestabilan asam lemak jenuh mudah dipengaruhi oleh temperatur. Tingkat sifat mengering minyak/lemak selain ditentukan oleh jumlah ikatan rangkap asam lemaknya juga dipengaruhi oleh posisi ikatan rangkap tersebut pada rantai asam lemak yang terikat pada gliserida, sehingga dikenal asam lemak yang berkonjugasi dan tidak berkonjugasi.

Jenis minyak yang memiliki asam lemak tidak jenuh yang tinggi memiliki sifat mengering yang kuat bila dibandingkandengan minyak memiliki asam lemak tidak jenuh yang tinggitetapi tidak berkonjugasi. Berikut ditampilkan asam lemak tak berkonjugasi dan berkonjugasi.




Gambar 1.2.2 Asam Lemak Berkonjugasi dan Tak Berkonjugasi

Penggolongan minyak dan lemak seperti ini sangat diperlukan, karena sangat mempengaruhi produk hasil hidrolisa trigliserida dan destilasi asam lemak. Dalam hal ini salah satu parameter utama untuk menghidrolisa trigliserida adalah bilangan iod (IV), disamping parameter lain. Hal ini disebabkan bilangan iod sangat dipengaruhi performa proses hidrolisa trigliserida dan destilasi asam lemak.

Lemak jenuh (gajih) adalah trigliserida, demikian pula lemak tak jenuh (minyak sayur). Setiap molekul trigliserida mengandung 3 molekul asam lemak. Berdasarkan ada atau tidaknya ikatan ganda (double bonds) dalam struktur kimiawinya, molekul asam-asam lemak yang terkandung dalam trigliserida, asam lemak atau minyak dapat dibagi menjadi 3 kelompok :1. Golongan minyak dengan asam lemak jenuh (saturated fatty acids)2. Golongan minyak dengan asam lemak tak jenuh tunggal(mono-unsaturated fatty acids)3. Golongan minyak dengan asam lemak tak jenuh majemuk(poly-unsaturated fatty acids)

Asam lemak merupakan komponen utama dalam lemak dan minyak. Asam lemak yang ditemukan di alam, biasanya merupakan asam-asam monokarboksilat dengan rantai yang tidak bercabang dan mempunyai jumlah atom karbon genap. Asam lemak di alam dibagi menjadi dua golongan, yaitu: asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh (Winarno, 1992; Herlina dan Ginting, 2002; Scrimgeour dalam Syahidi, 2005).




Biji Bunga Matahari (Helianthus annuus l..)

Bunga matahari (Helianthus annuus L.) adalahtumbuhan semusim dari suku kenikir-kenikiran (Asteraceae) yang populer, baik sebagai tanaman hias maupun tanaman penghasil minyak. Bunga tumbuhan ini sangat khas yaitu besar, biasanya berwarna kuning terang, dengan kepala bunga yang besar (diameter bisa mencapai 30cm). Bunga ini sebetulnya adalah bunga majemuk, tersusun dari ratusan hingga ribuan bunga kecil pada satu bongkol. Bunga matahari juga memiliki perilaku khas, yaitu bunganya selalu menghadap ke arah matahari atau heliotropisme.

Tumbuhan ini telah dibudidayakan oleh orang-orangIndian Amerika Utara sejak ribuan tahun lalu. Selanjutnya tersebar ke Amerika Selatan dan menjadi salah satu sumber pangan bagi warga Inka. Setelah penaklukan oleh orang Eropa, bunga matahari diperkenalkan ke Eropa dan berbagai penjuru dunia lainnya pada abad ke-16. Semenjak abad ke-17 bijinya digunakan dalam campuran roti atau diolah sebagai pengganti kopi serta cokelat. Penggunaannya sebagai sumber minyak mulai dirintis pada abad ke-19.

Ada empat kelompok budidaya bagi bunga matahari yang dibedakan berdasarkan kegunaannya. :

• Kelompok penghasil minyak, dimanfaatkan minyak bijinya. Biji kelompok ini memiliki cangkang biji yang tipis. Kandungan minyaknya berkisar 48% hingga 52%. Untuk menghasilkan satu liter minyak diperlukan biji dari kira-kira 60 tandan bunga majemuk.

• Kelompok pakan ternak, dipanen daunnya sebagai pakan atau pupuk hijau.

• Kelompok tanaman hias, yang memiliki warna kelopak yang bervariasi dan memiliki banyak cabang berbunga.

• Kelompok kuaci, untuk dipanen bijinya sebagai bahan pangan.Seperti telah disinggung pada bagian kelompok budidaya,

pemanfaatan bunga matahari terutama adalah sebagai sumber




minyak, baik pangan maupun industri. Sebagai bahan pangan, minyak bunga matahari cocok dipakai untuk menggoreng, mengentalkan, serta campuran salad. Minyak bunga matahari kaya akan asam linoleat (C18:2), suatu asam lemak tak jenuh yang baik bagi kesehatan manusia. Kepentingan teknik menginginkan minyak dengan kadar asam oleat yang lebih tinggi dan terdapat pula kultivar bunga matahari yang menghasilkan minyak dengan kualitas demikian (mengandung 80% hingga 90% asam oleat, sementara kultivar untuk pangan memiliki hanya 25% asam oleat) ( h t t p : / /i d. w i k i p ed i a. o rg / w i k i ).Komposisi Asam Lemak pada Biji Bunga Matahari

• Dalam 100 g minyak biji bunga matahari (pangan) : Asam Lemak Kadar (%)

Asam Lemak jenuhAsam Palmitat 6.8Asam Stearat 5

Asam Lemak tak JenuhAsam Oleat 31.5Asam Linoleat 55.4

• Dalam 100 g minyak biji bunga matahari (non pangan) : Asam Lemak Kadar (%)

Asam Lemak jenuhAsam Palmitat 3Asam Stearat 5

Asam Lemak tak JenuhAsam Oleat 83Asam Linoleat 9

(Bailey)

http://id.wikipedia.org/wiki




Gambar 1.2.3 Bunga Matahari dan Biji Bunga Matahari

Karakteristik tanaman matahari :a. Klasifikasi Ilmiah

• Regnum : Plantae• Divisio : Magnoliophyta• Kelas : Magnolipsida• Ordo : Asterales• Familia : Asteraceae• Genus : Helianthus• Spesies : H. annuus

b. Deskripsi• Habitat : Pohon, tinggi 1 - 3 m• Batang : Keras dan berbulu• Daun : Daun tunggal berbentuk jantung

sepanjang 15 sentimeter panjang dan 12 sentimeter lebar dengan gagang daunnya yang panjang kemas tersusun

• Bunga : Diameter bunga dapat sampai 30 cm, dengan mahkota berbentuk pita disepanjang tepi cawan dengan ukuran melintang antara 10 hingga 15 sentimeter,




berwarna kuning, dan di tengahnya terdapat bunga-bunga yang kecil berbentuk tabung, warnanya coklat.

• Biji : Berwarna hitam bergaris-garis putih berkumpul di dalam cawan.

• Akar : Tunggang, bulat, dan berwarna coklat

Tabel 1.2.2 Kandungan zat gizi kuaci biji bunga matahariZat Gizi Biji bunga matahari

Energi (kkal) 570Protein (g) 22,78Lemak (g) 49,57

Lemak jenuh (g) 5,20Lemak tidak jenuh tunggal (g) 9,46Lemak tidak jenuh ganda (g) 32,73

Karbohidrat (g) 18,76Kalsium (mg) 116Fosfor (mg) 705Besi (mg) 6,77

Kalium (mg) 689Natrium (mg) 3Tembaga (mg) 1,75Vitamin C (mg) 1,4

(Sumber: www .n u t r i t i ona n a l y z er. c o m )

I.3 Kegunaan

Kegunaan asam lemak sangat banyak dalam industri antara lain sebagai softening dalam industri karet, bahan campuran pembuatan produk-produk kosmetik, pembuatan sabun, bahan campuran dalam industri-industri textil, industri farmasi, bahan fatty nitrogen dan bahan fatty alkohol. Selain kegunaan diatas dengan proses lebih lanjut dan penambahan zat tertentu dapat dihasilkan biodiesel. Asam lemak diperoleh dari pemecahan minyak dan lemak, pemecahan ini juga menghasilkan gliserol

http://www.nutritionanalyzer.com/




sebagai produk samping. Gliserol mempunyai peranan penting dibanyak industri antara lain plasticizer, anti freeze, bahan campuran dalam pembuatan bahan peledak, sebagai solvent dan bahan campuran dalam industri farmasi, bahan campuran dalam pembuatan rokok, bahan campuran dalam produk-produk kosmetik dan digunakan pada industri makanan. ( h tt p : // www . c he m ho f .co m )

1.4 Sifat Fisika dan Kimia

I.4.1 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku Utama

Minyak Biji Bunga MatahariSifat fisik :

• Berbentuk cair• Warna : kuning• Specific Gravity (25oC) : 0,920561• Densitas (60oC) : 0,897 gr/cm3

• Flash point (oC) : 121Sifat kimia :

• Free Fatty Acid (%) : 1,35• Bilangan penyabunan : 188-194• Bilangan iod : 130-144• Moisture : 0,2• Impuritis : 0,05(Bailey’s, 1976)

I.4.2 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Pendukung

Asam phosphate (H3PO4)

Sifat fisik :• Berbentuk Cair• Specific Gravity (25oC) : 1.685• Viskositas : 3.86 mPa.s• Boiling point : 158oC

http://www.chemhof.com/




• Melting point : 42.35oC• Vapor Density : 3,4

Sifat kimia :• Merupakan asam lemah• Rumus molekul : H3PO4

• Berat molekul : 98 gr/mol• Pada temperatur tinggi, asam dapat bereaksi

dengan metal dan teroksidasi• Asam fosfat dapat direduksi dengan pereduksi

kuat seperti H2C(Merck,MSDS of Phosporic Acid)

Air (25oC)

Sifat fisik :• Densitas : 0.99707 mg/m3

• Viskositas : 0.89 m Pa.s• Heat Capacity : 4.186 kj/kg.K• Freezing point : OoC• Boiling point : 100oC

Sifat kimia :• Rumus molekul : H2O• Berat molekul : 18.02 gr/gr mol(Merck,MSDS of water)

I.4.3 Sifat Fisika dan Kimia ProdukI.4.3.1 Sifat Fisika dan Kimia Produk Utama

Asam lemak (fatty acid)Sifat fisik

• Boiling point : 215 oC at 15 mmHg• Melting point : 52 oC• Flash point : 185 0C• Densitas (at 500C) : 0,860 g/cm3




Sifat Kimia• Rumus Kimia : C16H32O2

• Berat Molekul : 256,42 g/mol(Merck,MSDS of fatty acid )

I.4.3.2 Sifat Fisika dan Kimia Produk samping Gliserin (glycerol)

Sifat fisik• Boiling point (760mmHg) : 290oC• Melting point : 19oC• Specific gravity : 1.2636• Flash point : 160oC• Densitas (50oC) : 1,014 gr/cm3

Sifat kimia• Rumus kimia : C3H5(0H)3

• Berat molekul : 92.09 g/mol• Larut dalam karbon tetraklorida, benzena,

kloroform, dan minyak.• Sebagian larut dalam aseton.

(Merck,MSDS of glycerol )

Minyak Biji Bunga Matahari

Documents

Transcript of Minyak Biji Bunga Matahari