32
IV. 1. 4. Teknologi Proses
Proses pembuatan biodiesel biji nyamplung pada umumnya sama seperti proses pembuatan boidiesel lainnya yaitu terdiri dari dua tahap yaitu ekstraksi minyak nyamplung
pretreatment dan proses pengolahan minyak nyamplung menjadi biodiesel. Biodiesel diolah dengan bahan baku minyak yang diperoleh dari berbagai hasil agroindustri, misalnya dari
tanaman nyamplung. Pengolahan bahan baku menjadi faktor penting untuk menghasilkan biodiesel yang berkualitas dan memenuhi standar. Secara keseluruhan proses pembuatan
biodiesel dari biji nyamplung dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Proses pengolahan biji nyamplung menjadi biodiesel 1.
Proses Pengupasan, Pencacahan dan Pengeringan Tahap persiapan merupakan tahap pertama dari proses produksi biodiesel dari buah
nyamplung. Tahap ini dimulai dari penerimaan buah hingga diperoleh minyak nyamplung kotor. Tahap ini meliputi aktivitas-aktivitas sebagai berikut : seleksi bahan baku, pemecah dan pemisah
kulit, perajangan biji, pengeringan dan pengepresan. Buah nyamplung diterima di pabrik dalam kemasan karung. Biji ditimbang dan
diberikan nomor dan tanggal penerimaan sebelum disimpan dalam gudang buah. Dalam penerimaan buah harus dilakukan pemeriksaan kualitas secara visual. Buah yang bisa diterima
adalah buah yang memenuhi kriteria yaitu : bersih dari bahan lain, kering tidak lembab atau basahdan bernas berisi biji, tidak kosong atau busuk.
Produksi dimulai dengan proses pemecahan dan pemisahan kulit buah. Proses tersebut dilakukan pada mesin pemecah. Buah dimasukkan dalam corong mesin dengan menggunakan
screw conveyor . Setelah katup dibuka, buah akan jatuh dan digilas oleh roller yang terpasang di
dalam mesin pemecah. Kulit buah akan pecah dan biji terekspose keluar. Campuran biji dan kulit buah dipisahkan dalam mesin separator yang bekerja berdasarkan perbedaan berat jenis.
Campuran dijatuhkan dalam ruangan yang dihisap dengan blower. Kulit buah yang memiliki berat jenis lebih rendah akan terhisap. Sedangkan biji yang lebih berat akan jatuh ke arah bawah.
Dengan demikian biji akan terpisah dari kulit dan ditampung pada tempat masing-masing. Biji yang telah terpisah dari kulitnya dicacah dengan mesin pencacah. Biji dimasukkan
secara mekanis dengan screw feeder. Pada ujung screw feeder terdapat piringan pisau mengiris Biji Nyamplung
Sortasi dan Pengupasan
Degumming Pengeringan
Pengepresan Pencacahan
Transesterifikasi Esterifikasi
Refined Oil Filterisasi
Pemurnian
Biodiesel Nyamplung
33 biji secara kontinyu sehingga tercacah tipis-tipis. Biji yang telah tercacah akan keluar dari lubang
pengeluaran. Selanjutnya biji nyamplung yang telah tercacah tipis dikeringkan dengan menggunakan vibrating fluidized bed dryer. Cacahan biji dimasukkan ke bagian atas dryer
dengan menggunakan scrapper conveyor. Proses pengeringan dilakukan pada temperatur 70
o
C selama 2 jam. Udara kering dibangkitkan pada tungku secara direct contact. Setelah kering,
cacahan biji akan berubah warna menjadi coklat tua dan siap diturunkan dari mesin pengering. 2.
Proses Pengepresan Biji yang telah kering, dikeluarkan dari mesin pengering dan dimasukkan dalam mesin
pengepres. Mesin pengepres digunakan untuk memeras minyak dari biji. Jenis mesin pengepres adalah screw press expeller yang beroperasi secara kontinyu. Biji dimasukkan dalam hopper dan
didorong oleh screw yang terpasang dibawahnya. Aliran bahan oleh screw akan tertahan oleh ring sehingga terjadi proses pemerasan. Minyak akan keluar dari celah diantara ring dan ampas
keluar dari ujung mesin. Minyak yang dihasilkan oleh mesin pengepres ditampung dalam tangki penampung minyak kotor dan siap untuk diolah menjadi biodiesel.
Hasil pengepresan selain minyak akan dihasilkan juga limbah yang berupa bungkil yang terdiri dari tempurung, daging biji, dan sisa minyak dengan jumlah sekitar 40 dari berat biji
kering, bungkil yang jumlahnya cukup besar tersebut kalau tidak dimanfaatkan akan menjadi sumber pencemaran lingkungan. oleh karena itu, pabrik pengolahan minyak nyamplung harus
disertai dengan pengolahan limbah. Minyak yang keluar dari mesin pres umumnya berwarna hitam gelap karena banyak mengandung korotan yang berasal dari kulit.
3. Proses Degumming
Degumming merupakan proses pemisahan zat-zat terlarut atau zat-zat koloid seperti
gum, resin, protein, dan fosfatida tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak Ketaren, 1986. Prinsip proses degumming adalah pembentukan gumpalan-gumpalan dari zat-
zat terlarut atau terkoagulasinya zat-zat yang bersifat koloidal di dalam minyak. Minyak hasil pemerasan dimasukkan ke dalam reaktor degumming melalui gear pump.
Dalam reaktor degumming, minyak dipanaskan hingga temperatur 100
o
C. Setelah temperatur tercapai ditambahkan larutan asam fosfat sambil diaduk. Reaksi degumming membutuhkan
waktu sekitar 2 jam. Setelah itu, minyak disaring dengan menggunakan filter press. Gum akan tertahan oleh kain filter. Minyak yang bersih ditampung dalam tangki minyak bersih dan siap
diproses pada tahap reaksi biodiesel. Tujuan proses degumming adalah untuk memisahkan minyak dari getah atau lendir.
Hasil dari degumming akan memperlihatkan perbedaan yang sangat jelas dari minyak asalnya yaitu berwarna jernih kemerah-merahan. Sebelum dilakukan proses selanjutnya, dilakukan
proses filterisasi dengan tujuan untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat pada minyak yang tidak dikehendaki sehingga tidak menghambat proses selanjutnya.
4. Pengolahan minyak nyamplung menjadi biodiesel
Setelah minyak nyamplung dipisahkan getahnya, dianalisa kadar asam lemak bebasnya kemudian dilakukan proses esterifikasi dan transesterifikasi. Proses pengolahan minyak
nyamplung menjadi biodiesel sangat tergantung dari kadar asam lemak bebas awal dari minyak nyamplung setelah degumming.
34 Reaksi Esterifikasi
Esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dan alkohol. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan bolak-balik. Dari persamaan reaksi dapat
dilihat bahwa reaksi selain menghasilkan methyl ester juga menghasilkan air. Jika metanol dan FFA direaksikan dengan katalis yang cukup maka reaksi akan berlangsung hingga terbentuk air
dalam jumlah tertentu. Kadar asam lemak bebas dalam bahan baku minyak nyamplung kurang lebih 20, dengan demikian kadar trigliserida berkisar antara 80. Kedua jenis bahan
sesungguhnya merupakan bahan baku yang dapat dikonversi menjadi biodiesel methyl ester. Pada reaksi esterifikasi, asam lemak direaksikan dengan metanol menghasilkan methyl ester
sesuai dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
katalis
RCOOH +
CH
3
OH RCOOCH
3
+ H
2
kalor Asam
lemak Metanol
Metil ester
Air
Persamaan reaksi tersebut menunjukkan bahwa satu molekul asam lemak dapat bereaksi dengan satu molekul metanol menjadi satu molekul methyl ester biodiesel dan satu molekul air.
Untuk melangsungkan reaksi diperlukan katalis asam kuat berupa asam sulfat. Minyak bersih dialirkan dari tangki minyak bersih ke dalam reaktor biodiesel. Volume
minyak dapat dilihat dari level indikator yang terpasang. Minyak dipanaskan dan dijaga temperaturnya pada 60
o
C. Sambil menunggu temperatur tercapai, metanol dimasukkan kedalam tangki metanol, ditambahkan katalis asam sulfat dan diaduk hingga rata. Setelah metanol siap
dan temperatur tercapai, larutan metanol sulfat dialirkan ke dalam reaktor dengan membuka valve
tangki metanol. Selama reaksi dilakukan pengadukan. Reaksi esterifikasi selesai dalam waktu satu jam.
Reaksi Trans-Esterifikasi Salah satu proses utama pembuatan biodiesel dari minyak nyamplung adalah reaksi
transesterifikasi, yaitu reaksi pertukaran alkohol dari sebuah ester. Reaksi transesterifikasi dilakukan selama 1 jam dengan temperatur antara 60-65
o
C. Bahan baku minyak limbah mengandung gliserida ester gliserol dalam jumlah yang besar kurang lebih 80. Pada reaksi
transesterifikasi gliserol yang terikat dalam gliserida akan ditukar dengan metanol sehingga menghasilkan methyl ester biodiesel. Reaksi transesterifikasi tersebut dapat digambarkan
dalam persamaan reaksi sebagai berikut :
Reaksi transesterifikasi pada pabrik biodiesel ini menggunakan katalis KOH. Jumlah KOH ditentukan dengan mempertimbangkan kadar asam lemak dalam bahan baku minyak
sebelum reaksi transesterifikasi.
35 Ada 3 kategori proses pengolahan minyak nyamplung berdasarkan klasifikasi kompleks
atau kerumitan pengolahannya yaitu : • Proses Transesterifikasi
Proses ini digunakan apabila kadar FFA dari refined oil ≤ 1
• Proses Esterifikasi-Transesterifikasi Proses ini digunakan apabila kadar FFA dari refined oil berkisar antara 10-20
• Proses Esterifikasi-Esterifikasi-Transesterifikasi Proses ini digunakan apabila kadar FFA refined oil lebih besar dari 20
Dalam produksi biodiesel digunakan metanol dengan menggunakan katalis alkali. Untuk metanol dan katalis ini pada dasarnya dapat diganti dengan bahan lain yaitu katalis yang
tidak bercampur homogen dan mampu mengarahkan reaksi secara spesifik guna menghasilkan produk yang diinginkan tanpa reaksi samping. Enzim lipase yang bisa menjadi biokatalis dalam
sintesis biodiesel tersebut diduga mampu memperbaiki kelemahan katalis alkali, Selain itu enzim tersebut juga mampu mengarahkan reaksi secara spesifik tanpa adanya reaksi samping yang
tidak diinginkan. Meski mengandung kelebihan, penggunaan lipase sebagai biokatalis terdapat kekurangan. Lingkungan beralkohol seperti metanol menyebabkan lipase terdeaktivasi secara
cepat dan stabilitas enzim tersebut dalam menga-talisis reaksi menjadi buruk. Untuk itu untuk menjaga aktivitas dan stabilitas enzim tetap tinggi selama reaksi berlangsung, digunakan metil
asetat yang menggantikan metanol sebagai penyuplai gugus metal. Penambahan metil asetat dan enzim lipase itu disebut proses non alkohol, tetapi untuk hal ini masih dilakukan penelitian lebih
lanjut karena masih banyak mengandung kekurangan. 5.
Pemurnian Biodiesel yang dihasilkan dari tahap reaksi masih terkontaminasi oleh sisa-sisa sabun,
gliserin dan metanol. Oleh karena itu biodiesel perlu dibersihkan dengan proses pencucian. Pencucian dilakukan dalam tangki pemurnian. Biodiesel dialirkan kedalam tangki pemurnian.
Dari bagian atas disemprotkan air melalui sprayer. Air akan jatuh mengenai biodiesel dan tertampung pada bagian bawah tangki. Selama menerobos biodiesel, aliran air akan membawa
sabun, gliserin dan sisa metanol. Air bekas pencucian dibuang melalui bagian bawah tangki ke kolam pengolahan limbah.
Setelah air dikeluarkan, biodiesel dikeringkan dengan menaikkan temperatur dan menghidupkan pompa vakum. Air yang tersisa akan menguap dan tersedot dalam pompa vakum,
sehingga biodiesel bebas dari air kering. Setelah kering, biodiesel akan tampak jernih dan menjadi produk jadi. Biodiesel jadi ditampung dalam drum dengan menggunakan pompa.
Pada pembahasan ini akan dilakukan 2 perbandingan proses Lampiran 4 yang
nantinya akan berpengaruh terhadap analisa finansial. Proses yang pertama adalah proses pembuatan biodiesel tanpa melalui proses pengukusan, proses yang kedua adalah proses
pembuatan biodiesel dengan melalui proses pengukusan. Neraca massa produksi untuk proses pertama dapat dilihat pada Gambar 14 dan neraca massa produksi untuk proses kedua dapat
dilihat pada Gambar 15. Neraca massa tersebut diolah dari berbagai sumber yaitu dari hasil percobaan skala laboratorium di SBRC Surfactant and Bioenergy Research Center, Balai
Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, dan sumber lainnya. Untuk tabulasi neraca energi
dapat dilihat pada Lampiran 5 dan perhitungan neraca energi dapat dilihat pada Lampiran 6.
36 Gambar 14. Neraca massa proses pembuatan biodiesel tanpa melalui proses pengukusan
37 Gambar 15. Neraca massa proses pembuatan biodiesel melalui proses pengukusan
38
IV. 1. 5. Desain Tata Letak Pabrik
Kategori