Chapter II.tp Oleo

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 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 dari produksi etilena dan propilena secara industri

petrokimia.

Bahan dasar oleokimia diproduksi dari reaksi pemecahan atau pemisahan dan

reaksi lebih lanjut dari minyak atau lemak yaitu: asam lemak, gliserol, metil ester asam

lemak, alkohol asam lemak, dan amina. Dua bahan dasar terakhir merupakan bahan dasar

yang utama karena memegang peranan penting dalam pembuatan turunannya lebih lanjut

(Richtler, 1984).

Oleokimia alami merupakan senyawa kimia yang berasal dari minyak atau lemak

tumbuh – tumbuhan yang diperoleh dengan cara saponifikasi dan diikuti dengan reaksi

hidrolisis sehingga menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol. Dari asam lemak ini

dapat dibuat lebih lanjut turunan asam lemak seperti alkohol asam lemak, amina asam

lemak dan turunan lainnya. Sedangkan oleokimia sintesis berasal dari petrokimia

misalnya pembuatan alkohol asam lemak dari etilena serta gliserol dari propilena (Austin,

1985).

Bahan oleokimia yang dihasilkan dari produk petrokimia yang diolah dari hasil

minyak bumi dan gas alam merupakan bahan yang tidak dapat terbaharui, sehingga

diperkirakan tidak dapat bersaing dengan bahan yang berasal dari hasil pertanian yang

dapat terbaharui. Hingga saat ini pada umumnya sebagian produk oleokimia digunakan

Universitas Sumatera Utara

sebagai surfaktan pada produk – produk kosmetik, obat – obatan, makanan serta produk

pencuci dan pembersih.

Secara skematis perubahan minyak atau lemak dan olefin menjadi produk oleokimia

dapat dilihat pada tabel 2.1 (Richtler, 1984).

Tabel 2.1 Diagram Alur Oleokimia

Bahan Baku Oleokimia dasar Derivat

oleokimia

Minyak / Lemak

Asam Lemak

Amina Asam

Lemak

Alkohol amina

as.lemak as.lemak

Metil ester asam

lemak

Gliserol

Sabun,Asil

klorida, Amida,

Ester

Etoksilat,

Epoksi, Alkanol

amida

Sulfat, sulfonat,

Ester, Aldehid

Ester, Amida,

Aldehid

Resin alkid,

Dinamit, mono-

dan digliserida

Nafta Propilena

Etilena


2.2 Palm Fatty Acid Distillate ( PFAD )

Palm Fatty Acid Disillate ( PFAD ) merupakan hasil samping dari pemurnian

CPO setelah melalui tahapan – tahapan proses degumming, deasidifikasi dan pengeringan

sistem vakum . PFAD tersedia dalam bentuk padatan berwarna putih dan kuning pada

temperatur kamar dan akan mencair bila dipanaskan. PFAD memiliki tingkat kandungan

FFA ( Free Fatty Acid ) yang sangat tinggi yaitu 93% ( 45,6% asam palmitat; 33,3%

asam oleat; 7,7% asam linoleat; 3,8% asam stearat; 1,0% asam miristat; 0,6%

tetrakosenoat; 0,3% asam linolenat; 0,3% ekosanoat; 0,2% ekosenoat; dan 0,2% asam

palmitoleat).

Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) dapat digunakan dalam industri sabun, industri

pakan ternak, dan sebagai bahan mentah untuk industri petrokimia (Chongkong, 2007).

2.3 Gliserida

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 ( Wirahadikusumah, 1985 ).

H2C

HC

H2C

O C

O

R

OH

OH

H2C O C

O

R1

HC O C

O

R2

H2C OHdigliserida

monogliserida


H2C O C

O

R1

HC O C

O

R2

H2C O C R3

O

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

( Austin,1985 ).

2.4 Monogliserida dan Digliserida

Pada saat ini monogliserida atau campuran mono dan digliserida merupakan

bahan komersil yang cukup penting dan banyak digunakan dalam industri kimia untuk

aditif makanan, surfaktan, cat, plastik, dan polimer. Bentuk dan fasa monogliserida sangat

bervariasi dapat berupa cair, plastis atau padat yang tergantung pada proses dan bahan

baku yang digunakan ( Sadi,1994 ).

Mono- dan diasilgliserol (digliserida) dalam industri pangan digunakan sebagai

emulsifier pada pengolahan margarin, mentega, kacang, pemutih, puding, roti, biskuit dan

kue – kue berlemak lainnya. Setelah dilakukan penelitian ternyata bahwa monogliserida


dapat memperbaiki reologi adonan dan memperpanjang masa simpan tekstur tortilla

jagung. Monogliserida dalam adonan bereaksi dengan amilopektin membentuk senyawa

kompleks yang berperan memperbaiki adonan, volume, dan tekstur roti serta

memperpanjang masa simpan produk roti tersebut. Lemak dengan rendah kalori, dapat

mensubstitusi 35% lemak dalam adonan dengan adanya emulsifier mono- dan digliserida

pada tingkat kepekatan 0,5%. Mono- digliserida terbentuk dari reaksi antara gliserol dan

trigliserida. Reaksi tersebut dikenal dengan reaksi gliserolisis. Reaksi ini dapat

berlangsung dengan katalis alkali ( gliserolisis cara kimia ) maupun dengan biokatalis

lipase ( gliserolisis cara enzimatik) (Hasanuddin, 2001).

Mono- dan digliserida dapat disintesis dari asam lemak dengan cara esterifikasi

langsung ataupun dengan gliserolisis sebagian dari lemak alami. Mono- dan digliserida

asam lemak bermanfaat sebagai emulsifier non-ionik, zat penstabil, dan antioksidan serta

dapat juga digunakan sebagai surfaktan ( Gavrila, 2000 ).

2.5 Trigliserida

Trigliserida yang tersusun dari asam lemak tidak jenuh akan berwujud cair dan

mempunyai titik cair yang rendah. Umumnya trigliserida ini terdapat pada minyak nabati.

Trigliserida yang tersusun dari asam lemak jenuh akan berwujud padat dan mempunyai

titik didih cair yang tinggi. Umumnya trigliserida ini terdapat pada minyak hewani.

Giserida dalam minyak atau lemak bukan merupakan gliserida sederhana (tiga gugus

hidroksinya berikatan dengan tiga asam dari jenis yang sama pada gliserol), tetapi

merupakan gliserida campuran (Christie,1982). Trigliserida secara alami terdapat pada

hewan dan minyak nabati ( Austin, 1985).


2.6 Gliserol

Secara industri, gliserol merupakan suatu produk minyak dan lemak yang

diperoleh dari saponifikasi, hidrolisa ataupun transesterifikasi.

Gliserol berupa komponen kimia yang memiliki struktur 1,2,3-propanatriol,

CH2OHCHOHCH2OH. 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 0,0025mmHg (500)

- titik didih 2900C (760 mmHg)

- titik lebur 18,170C

- viskositas 1,499

- titik beku ( gliserol 66,7% ) 46,50C (Bonnardeaux, 2006)

2.7 Organik Karbonat

Organik karbonat merupakan suatu zat intermediet dalam kimia. Contohnya saja

dimetil karbonat. Selain sebagai zat karbonilasi dan metilasi untuk pembuatan urea,

urethan, isosianat, garam kuartener ammonium, fenol ester, dan polikarbonat seperti yang

dikatakan di atas, dimetil karbonat dapat juga digunakan sebagai minyak pelumas

sintetik, monomer untuk reaksi polimerisasi, zat pemlastis. Senyawa organik karbonat

yang paling umum yaitu : dimetil karbonat, dietil karbonat, di-n-propil karbonat, di-

isopropil karbonat, di-n- butil karbonat, dan di-isobutil karbonat ( Delledone, 1995)


Ada berbagai metode untuk pembuatan organik karbonat dari alkohol, yaitu

(Bhattacharya,1991)

I. Oksidatif Karbonilasi Langsung

2 ROH + CO + ½ O2 → R2CO3 + H2O

II. Oksidatif Karbonilasi secara Tak Langsung

(i) dengan phosgen

CO + Cl2 → COCL2

2 ROH + COCl2 → R2CO3 + 2 HCl

(ii) dengan alkil nitrit

2 ROH + 2 NO + ½ O2 → 2 RONO + H2O

2 RONO + CO → R2CO3 + 2 NO

III. Transesterifikasi

(i) dengan etilen karbonat

C2H4O + CO2 → C2H4CO3

C2H4CO3 + 2 ROH → R2CO3 + HOCH2CH2OH

(ii) dengan Di-tert-butil proxide ( DTBP)

2 C4H10 + 3/2 O2 → C4H9OOC4H9 + H2O

DTBP

C4H9OOC4H9 + CO → ( C4H9O)2CO

DTBC

(C4H9O)2CO + 2 ROH → (RO)2CO + 2 C4H9OH

TBA

2.8 Metode Pembuatan Dimetil Karbonat

Dimetil karbonat merupakan suatu prekursor yang penting dari resin polikarbonat

dan juga dapat digunakan sebagai zat karbonilasi dan metilasi. Karena tingkat keracunan

dari dimetil karbonat dapat diabaikan, maka sangat menjanjikan sebagai suatu zat yang

dapat direaksikan dengan phosgen, dimetil sulfat, n-etil iodida, dan juga dapat

mempertinggi harga oktan.


Dimetil karbonat dapat disintesis dari propilen atau glikol etilen dengan adanya

ester fase cair untuk menggantikan reaksi antara propilen atau etilen karbonat dan

metanol (Morrel, 2003)

O O

O

HC

+ 2 CH3OH kat

R

CH3 O CH3C

O

O + CH2CH2

OHOHCH2

R = H ; CH3

Dimetil karbonat dapat disintesis melalui :

1. reaksi karbonilasi oksidatif senyawa alkohol atau fenol

2. reaksi senyawa aromatis dan phosgene

Reaksi karbonilasi oksidatif dari metanol

Pembuatan dimetil karbonat dengan reaksi metanol dengan karbon monoksida dan

oksigen dengan adanya tembaga (I) klorida atau tembaga (II) metoksiklorida terjadi

dalam 2 tahap atau 1 tahap proses katalitik, yaitu :

2 CuCl + 2 MeOH + ½ O2 → 2 Cu(OMe)Cl + H2O

2 Cu(OMe)Cl + CO → (MeO)2CO + 2 CuCl

2 MeOH + CO + ½ O2 → ClMeOCuCuCl )(/ (MeO)2CO + H2O

Pembuatan dimetil karbonat dengan cara ini terjadi secara eksotermik. Oksidasi

langsung dari karbon monoksida menjadi karbon dioksida akan lebih meningkat karena

pembentukan air yang dapat larut dalam sistem katalitik. Pada konsentrasi air yang tinggi,

maka kemungkinan terjadi dekomposisi senyawa dimetil karbonat akibat hidrolisis akan

meningkat (Bhattacharya, 1991).


Metode phosgen (COCl2)

Pada metode ini senyawa hidroksi dilarutkan dalam pelarut campuran atau tunggal

yang bersifat inert dan bebas air (diklorometan, kloroform, benzene, toluen) dengan

adanya piridin dan phosgen berlebih pada atau di bawah suhu kamar.

Piridin bertindak sebagai aseptor asam dan bereaksi dengan phosgen yang

merupakan satu – satunya aseptor asam yang dapat digunakan.

Senyawa hidroksi aromatis lebih lambat bereaksi dengan phosgen daripada

senyawa hidroksi alifatik. Pengubahan senyawa hidroksi menjadi karbonat dapat terjadi

dengan cepat, untuk itu reaksi dapat berlangsung secara kontinu tanpa ada kesulitan

sehingga dihasilkan karbonat dengan hasil yang tinggi.

Salah satu kelemahan dari metode ini adalah proses reaksi yang melibatkan

penggunaan zat – zat kimia yang beracun dan berbahaya seperti phosgen dan piridin.

Kelebihan piridin harus dinetralisasi serta terbentuknya produk samping yang harus

dipisahkan sehingga membutuhkan langkah – langkah pemurnian tambahan

(Shaikh,1996).

2.9 Gliserol Karbonat

Gliserol karbonat bersifat stabil, cairan agak berwarna yang dapat digunakan

sebagai pelarut, aditif dan merupakan zat antara kimia. Sebagai zat antara, gliserol

karbonat dapat bereaksi dengan cepat dengan alkohol, fenol, dan asam karboksilat dengan

kehilangan CO2 maupun amin alifatik dengan diperolehnya kembali karbon dioksida.

Gliserol karbonat dapat diperoleh dengan berbagai macam metode yaitu dengan

menggunakan komponen epoksi maupun gliserol sebagai bahan dasar.

Telah dilaporkan bahwa telah banyak cara untuk membuat gliserol karbonat.

Namun, untuk seluruh metode tersebut gliserol karbonat yang dihasilkan harus dilakukan


pemunian dengan destilasi vakum yang umumnya dilakukan pada suhu yang relatif tinggi

( 125 – 1500C ).

Pembuatan gliserol karbonat yang paling baik yaitu dengan cara mereaksikan

gliserol dan dimetil karbonat karena sifat gliserol karbonat yang dihasilkan ramah

lingkungan dan reagen yang digunakan dapat diperbaharui (Rokicki, 2005).

Metode Sintesis Gliserol Karbonat

Senyawa gliserol karbonat dapat disintesis melalui beberapa metode, yaitu :

1. melalui reaksi gliserol dan dimetil karbonat

2. melalui reaksi gliserol dan etilen karbonat

3. melalui reaksi trans-esterifikasi gliserol dan etilen karbonat atau propena karbonat

4. melalui reaksi gliserol dan urea

Sintesis senyawa gliserol karbonat melalui reaksi gliserol dan dimetil karbonat

harus dilakukan dalam kondisi yang sesuai. Dimetil karbonat yang digunakan yaitu dalam

jumlah molar yang berlebih 3:1 untuk dimetil karbonat : gliserol untuk menyetarakan

kesetimbangan reaksi sehingga diperoleh hasil yang diinginkan. Sedangkan untuk gliserol

yang digunakan harus mengandung paling sedikitnya 2% air dan berlangsung pada suhu

60-700C dengan adanya K2CO3 sebagai katalis sehingga menghasilkan gliserol karbonat

dalam jumlah yang cukup banyak. Untuk mendorong terjadinya pembentukan produk

samping maka reaksi dilakukan dengan cara pengadukan selama 3 jam. Sehingga

diperoleh metanol dan dimetil karbonat yang tidak habis bereaksi sebagai produk

samping. Pemisahan antara gliserol karbonat yang diperoleh dengan produk samping

dilakukan dengan cara detilasi vakum pada suhu 400C.


Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut ( Rokicki, 2005 ) :

HOOH

OH

+ OO

OK2CO3

70OCHO O

O

O+ CH3OH

gliserol dimetil karbonatgliserol karbonat


Chapter II.tp Oleo

Documents

Transcript of Chapter II.tp Oleo