© Manufacture of Palmitic Acid from Coconut Oil

        Asam palmitat, atau disebut asam heksadekanoat dalam nomenklatur IUPAC, adalah asam lemak yang paling umum ditemukan pada hewan, tumbuhan dan mikroorganisma. Rumus kimianya adalah CH₃(CH₂)₁₄COOH. Seperti yang ditunjukkan oleh namanya, itu adalah komponen utama minyak dari pohon kelapa (kelapa sawit, inti sawit, dan minyak inti sawit), tetapi juga dapat ditemukan dalam daging, keju, mentega, dan produk susu. Palmitat adalah istilah untuk garam dan ester dari asam palmitat. Anion palmitat adalah bentuk asam palmitat pada pH fisiologis (7,4). 

        Garam Aluminium asam palmitat dan asam naftenat digabungkan selama Perang Dunia II untuk menghasilkan napalm. Kata "napalm" berasal dari kata asam naftenat dan asam palmitat.

        Asam palmitat terutama digunakan untuk memproduksi sabun, kosmetik, dan agen rilis. Aplikasi ini memanfaatkan natrium palmitat, yang umumnya diperoleh melalui saponifikasi minyak sawit. Untuk tujuan ini, minyak kelapa sawit ditreatment dengan natrium hidroksida (dalam bentuk soda kaustik atau lye), yang menyebabkan hidrolisis kelompok ester dalam minyak sawit. Prosedur ini menghasilkan gliserol dan natrium palmitat. 

      Karena murah dan menambah tekstur makanan olahan (kenyamanan makanan), asam palmitat dan garam natrium palmitat ditemukan digunakan secara luas dalam bahan makanan. Natrium palmitat diizinkan sebagai aditif alami dalam produk organik. Hidrogenasi asam palmitat menghasilkan setil alkohol, yang digunakan untuk memproduksi deterjen dan kosmetik. 

     Baru-baru ini, sebuah obat antipsikotik long-acting, paliperidone palmitat (dipasarkan sebagai INVEGA Sustenna), digunakan dalam pengobatan skizofrenia, telah disintesis menggunakan ester palmitat berminyak sebagai media rilis pembawa long-acting ketika disuntikkan ke dalam intramuskular. Metode yang mendasari pemberian obat mirip dengan yang digunakan dengan asam dekanoat untuk memberikan obat depot long-acting, khususnya, neuroleptik sebagai haloperidol dekanoat. 

        Perbedaan komposisi fatty acid hasil hidrolisis dari minyak sawit dan minyak kelapa:

        Komposisi fatty acid dari minyak sawit:

        

        

        Komposisi fatty acid dari minyak kelapa:     

      

REAKSI KIMIA

    Asam palmitat dapat dihasilkan dari fraksinasi asam lemak  yang diperoleh dari proses pengubahan minyak menjadi asam lemak. Dalam hal ini proses yang digunakan adalah proses hidrolisis. Asam palmitat pada suhu ruang berupa padatan/kristal  dengan warna putih. Asam ini  memiliki aroma yang khas. Ia sedikit larut dalam air, titik leburnya 63°C dan titik didihnya 352°C.

Reaksi hidrolisis antara trigliserida dengan air sebagai berikut:

      C₃H₈(COOR) _3(l)  + 3 H₂O_(l)    ====>     C₃H₈O_3(l)    + 3 RCOOH_(l)  

Secara umum terdapat 2 metode umum yang dapat digunakan untuk hidrolisis minyak kelapa membentuk asam minyak, yaitu :

1).Metode dengan katalisator

     Reaksi hidrolisis dapat dijalankan pada tekanan atmosferis dengan bantuan katalisator asam sulfat H₂SO₄ pada suhu sekitar 100°C.  Konversi yang dicapai rendah dan proses pemisahan produk akan lebih sulit karena dibutuhkan alat tambahan untuk memisahkan asam sulfat yang ada.

                                                                                                                  ( Ernesto Bernardini, 1982 )
2).Metode tanpa katalisator
       Dengan kondisi operasi :
       Suhu : 190°C–255°C
       Tekanan : 45 atm
       Fase : Cair

      Reaksi hidrolisis dijalankan pada tekanan 45 atm dengan suhu operasi sekitar 250°C. Konversi hidrolisis dapat mencapai 98%. Dengan reaktor yang berbentuk kolom tinggi Splitting tower  maka akan langsung terpisahkan antara fase asam lemak fatty acid dengan fase gliserol-air. Untuk mendapatkan asam palmitat dari campurannya dengan asam lemak yang lainnya yang terdapat pada hasil hidrolisis, dilakukan dengan menara distilasi/fraksinasi yang dioperasikan pada tekanan vakum.

                                                                                                                    ( Ernesto Bernardini, 1982 )


URAIAN PROSES

          Minyak kelapa dari tangki penyimpan (T-01) dipompa sehingga tekanannya naik dari 1 atm menjadi 1,6 atm, selanjutnya dipanaskan di heat exchanger 01 (HE-01) sehingga suhunya naik dari 30°C menjadi 80°C sebelum diumpankan ke dalam menara bleaching (MB-01). Di dalam menara bleaching kotoran-kotoran yang masih terikut dalam  minyak kelapa diambil oleh bahan isian yang berupa karbon aktif. Minyak kelapa yang sudah bersih dan keluar dari menara bleaching selanjutnya dipanaskan di dalam heat exchanger 02 (HE-02)  sehingga suhunya naik menjadi 190°C sebelum diumpankan ke dalam Reaktor  (R-01).

          Minyak kelapa diumpankan ke dalam Reaktor pada posisi di atas dasar reactor. Pada saat yang sama air proses yang berasal dari unit utilitas dipompa sehingga tekanan menjadi 45 atm dan dipanaskan di heat exchanger 03 (HE-03) sehingga suhunya naik dari 30°C menjadi 190°C. Air proses ini diumpankan pada bagian bawah dari puncak reactor, sehingga terjadi reaksi antara minyak kelapa dan air. Agar suhu reaksi sekitar 250°C dan karena reaksi bersifat endotermis (membutuhkan panas) maka steam dengan tekanan 45 atm diinjeksikan pada 2 titik dengan massa tertentu sehingga konversi hidrolisis bisa mencapai 98% tanpa bantuan katalisator apapun.

        Reaktor yang digunakan adalah kolom tegak yang diistilahkan sebagai Splitting Tower. Asam minyak (fatty acid) dengan sebagian air akan keluar dari sisi atas reactor karena rapat massa yang lebih rendah. Di dasar reactor akan diperoleh larutan gliserol dalam air dengan rapat massa yang lebih besar.

        Asam minyak dan air yang keluar dari puncak reactor kemudian diumpankan ke dalam Flash drum 01 (FD-01) sehingga air akan menguap dan menyisakan campuran asam minyak tanpa air. Demikian juga dengan hasil bawah reactor diumpankan ke dalam flash drum 02 (FD-02) dimana sebagian besar air akan menguap. Larutan gliserol yang keluar dari FD-02 kemudian diumpankan ke dalam Evaporator (EVA-01) untuk meguapkan sebagian air sehingga akan diperoleh larutan gliserol 80% sebagai produk samping. Larutan glieserol 80% keluar evaporator selanjutnya didinginkan di HE-06 sehingga suhu turun menjadi 40°C sebelum ditampung ke dalam tangki produk samping (T-03).

        Campuran asam minyak yang keluar dari FD-01 kemudian dipanaskan didalam heat exchanger 04 (HE-04) sehingga suhunya naik menjadi 200°C kemudian diumpankan ke dalam Menara distilasi 01 (MD-01).

        Menara distilasi 01 dioperasikan  pada tekanan vakum karena tingginya titik didih asam minyak pada tekanan atmosferis. Menara distilasi 01 (MD-01) digunakan untuk memisahkan fraksi asam minyak yang mempunyai titik didih lebih rendah seperti asam caprat dan asam laurat dengan sedikit asam miristat, dan diperoleh sebagai hasil atas.

        Hasil atas MD-01 dengan kandungan asam laurat sebesar 80% selanjutnya didinginkan di dalam Flaker 01 (FL-01) sehingga suhu turun menjadi 40°C dan dalam bentuk padat karena titik beku diatas 40°C. Selanjutnya asam laurat ini ditampung ke dalam bin (B-01).

        Hasil bawah MD-01 yang berupa sebagian besar asam miristat, asam palmitat dan asam dengan titik didih lebih tinggi diumpankan ke dalam menara distilasi 02 (MD-02). Menara distilasi 02 digunakan untuk memisahkan asam miristat dari campurannya dengan asam palmitat dan asam minyak lainnya ang lebih tinggi titik didihnya sehingga diperoleh sebagai hasil atas dengan kemurnian 95%. Asam miristat kemudian didinginkan di dalam Flaker 02 (FL-02) sehingga suhu turun menjadi 40°C dan dalam bentuk padat karena titik beku diatas 40°C. Selanjutnya asam miristat ini ditampung ke dalam bin (B-02). 

        Hasil bawah MD-02 yang berupa sebagian besar asam palmitat, asam oleat dan asam stearat  diumpankan ke dalam menara distilasi 03 (MD-03). Menara distilasi 03 digunakan untuk memisahkan asam palmitat dari campurannya dengan asam oleat dan asam stearat sehingga diperoleh sebagai hasil atas dengan kemurnian 95%. Asam palmitat didinginkan di dalam Flaker 03 (FL-03) sehingga suhu turun menjadi 40°C dan dalam bentuk padat karena titik beku diatas 40°C. Selanjutnya asam  palmitat ini ditampung ke dalam bin (B-03).

        Hasil bawah MD-03 yang berupa sebagian besar asam oleat dan asam stearat  didinginkan di dalam Flaker 04 (FL-04) sehingga suhu turun menjadi 40°C dan dalam bentuk padat karena titik beku diatas 40°C. Selanjutnya campuran asam oleat dan asam  stearat ini ditampung ke dalam bin (B-04).

DIAGRAM ALIR

DATA UNTUK REAKTOR

Jenis: Reaktor Tabung Tegak dengan aliran lawan arah

Kondisi operasi:

    Suhu                   :  ± 250°C

    Tekanan              :  ± 45 atm

    Sifat reaksi          :  endotermis

   Kondisi proses :  non adiabatis-non isotermal; dengan pemanas berupa steam dengan injeksi langsung

Kinetika reaksi               

      Reaksi hidrolisis antara trigliserida dengan air  sebagai berikut:

      C₃H₈(COOR) _3(l)  + 3 H₂O_(l)    ====>     C₃H₈O_3(l)    + 3 RCOOH_(l)  

Reaksi hidrolisa minyak nabati merupakan reaksi bolak-balik dengan persamaan kecepatan reaksi :      

         r_A = ko.(C_m .C_a - C_g.C_ma / K )

dengan

rA	= kecepatan reaksi trigliseride,                   kmol/j.m3
Cm, Ca	= konsentrasi trigliserid dan air,                  kmol/m3
Cg, Cma	= konsentrasi gliserol dan asam minyak,      kmol/m3
ko	= koefisisen kecepatan reaksi overall,         m3/j.kmol

= 296 x exp (-3894/T)

K	= konstanta kesetimbangan

= exp(33,979-16933/T)

T

= suhu, K

Harga konstanta kecepatan reaksi di atas dihitung dari data yang terdapat pada Ernersto Bernadini, Raw Material and Extraction Techniques, 1983, Vol. I., Publishing House, B.E.Oil, Rome 

Data US Patent untuk pembuatan fatty acid dari minyak sawit adalah United States Patent No 2495071,  17 Januari 1950 dengan label Production of glycerin and distilled fatty acids.

Ada juga US Patent untuk pembuatan fatty acid dari minyak kelapa adalah United States Patent No 2156863,  2 Mei 1939 dengan label Continuous countercurrenthydrolysis of fat

Kamis, 2 Desember 2021 / 26 Rabiul Akhir 1443 H

#asampalmitat

#skripsiasampalmitat

#tugasakhirasampalmitat

#skripsiteknikkimia

#prarancanganpabrikkimia

#prarancanganpabrikteknikkimia