Karakteristik minyak sawit kasar dan rancangan teknik kendalinya untuk mendukung pengembangan transportasi moda pipa

KARAKTERISTIK MINYAK SAWIT KASAR

DAN RANCANGAN TEKNIK KENDALINYA

UNTUK MENDUKUNG PENGEMBANGAN

TRANSPORTASI MODA PIPA

NUR WULANDARI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI

DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul Karakteristik Minyak Sawit Kasar dan Rancangan Teknik Kendalinya untuk Mendukung Pengembangan Transportasi Moda Pipa adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Bogor, Mei 2012

Nur Wulandari NIM F261080071

ABSTRACT

NUR WULANDARI. Characteristics of Crude Palm Oil and Their Control Techniques Design to Support the Development of Pipeline Mode Transportation.

Under direction of TIEN R. MUCHTADI, SLAMET BUDIJANTO, and

SUGIYONO

Indonesia is the largest producer and exporter of crude palm oil (CPO) in the world. CPO usually transported from palm oil factory to the storage tank by using tank truck. This mode of transportation is less efficient, and should be replaced by more efficient mode of transportation such as pipeline mode. Engineering principles must be applied in CPO’s pipeline mode transportation, which need basic data related to flow properties of CPO. This research was conducted to obtain basic data on the characteristics of CPO related to flow properties, and also to design their control techniques in order to support and strengthen the engineering approaches for the development of pipeline mode transportation of CPO. The research consisted of (1) study on CPO’s quality and physical properties; (2) study on the effect of temperature on physical properties of CPO; (3) study on rheological and crystallization properties of CPO in dynamic conditions; and (4) study on control techniques design of CPO’s pipeline mode transportation. CPO samples had variety on their quality attributes dan physical properties.There was good correlation between iodine values of CPO to the rheological properties of CPO at 25°C. Density, solid fat content (SFC), and rheological properties of CPO were influenced by temperature. Method of temperature preconditioning, determined the rheological properties of CPO. The flow properties of CPO samples equilibrated for 24 hour has shifted from Newtonian behaviour (detected in 55 to 45 oC) to become pseudoplastic (detected in 40 to 25 oC). CPO samples without equilibration with cooling rate from 55 oC to the measurement temperatures, had Newtonian behaviour until temperature of 30 oC. Temperature cycles in the rate of 1oC/minute between 25-55 oC affected the entalphy, SFC, and apparent viscosity () reversibly. Cooling rate and shear rate from 55 oC to 30 oC had no influence on  as long as the temperature of CPO were not reach isothermal conditions, with maximum  in 30 oC about 60 mPa.s. Study on CPO flow by using circulated pipeline in isothermal conditions showed that non-isothermal condition below its melting point (TM) must be controlled for

maintaining low  of CPO. Rheology and crystallization properties of CPO can be controlled along the pipeline by using two flow systems: (A) isothermal flow system for transporting CPO in short distance in any temperature above 40 to 55

o

C maintained by insulation system; and (B) non-isothermal flow system from 55

o

C to the minimun temperature of 30 oC before isothermal condition, for transporting CPO in long distance, which controlled by insulation system and some heating stations in several points along the pipeline. Data of CPO’s characteristics and their control techniques design resulted from this research is very useful for the development of CPO’s pipeline mode transportation.

Keywords: palm oil, physical properties, rheology, crystallization, pipeline mode transportation

RINGKASAN

NUR WULANDARI. Karakteristik Minyak Sawit Kasar dan Rancangan Teknik Kendalinya untuk Mendukung Pengembangan Transportasi Moda Pipa. Dibimbing oleh TIEN R. MUCHTADI, SLAMET BUDIJANTO, dan SUGIYONO.

Saat ini, Indonesia merupakan produsen dan pengekspor minyak sawit kasar (crude palm oil atau CPO) terbesar di dunia. CPO sebagian besar digunakan sebagai produk pangan, dengan mutu yang harus dipertahankan sebaik mungkin selama penanganan dan transportasinya. Transportasi CPO dari pabrik kelapa sawit (PKS) menuju tangki timbun maupun pabrik pengolah produk turunan CPO umumnya dilakukan dengan moda transportasi darat menggunakan truk tangki. Terdapat beberapa kelemahan dalam moda transportasi dengan truk tangki antara lain dibutuhkannya alat transportasi dan energi bahan bakar minyak untuk menjalankan alat transportasi tersebut, serta sarana jalan yang terkadang tidak sebanding dengan jumlah alat transportasi yang beroperasi. Selain itu, saat kembali menuju PKS, terjadi inefisiensi dimana alat transportasi tersebut kembali tanpa muatan. Selama transportasi dan kegiatan bongkar muat dengan truk tangki, terdapat peluang pencemaran CPO dari peralatan yang digunakan maupun dari teknik penanganan yang kurang baik. Sebagai alternatif moda transportasi CPO yang lebih efisien, dapat digunakan moda transportasi CPO dengan pipa. Penggunaan moda pipa yang mampu menjamin aliran CPO di sepanjang pipa perlu dilakukan melalui penerapan prinsip-prinsip rekayasa proses yang membutuhkan data dasar karakteristik CPO. Dengan demikian, kajian mengenai karakteristik CPO khususnya terkait dengan sifat reologi dan kristalisasinya selama pengaliran perlu dilakukan secara lebih mendalam.

Penelitian ini secara umum bertujuan untuk memperoleh data dasar karakteristik CPO beserta teknik kendalinya selama proses pengaliran dalam pipa, yang berguna dalam mendukung dan memperkuat dasar keteknikan terkait pengembangan sistem transportasi CPO moda pipa di Indonesia untuk jarak tempuh yang jauh. Dengan demikian, dasar-dasar ilmiah terkait dengan desain pipa dan teknik kendali pengaliran CPO untuk pengembangan transportasi CPO moda pipa menjadi lebih kuat. Penelitian ini dilaksanakan dalam empat tahap yaitu (1) kajian mutu dan sifat fisik CPO; (2) kajian pengaruh suhu terhadap sifat fisik CPO; (3) kajian sifat reologi dan kristalisasi CPO pada kondisi dinamis, dan (4) kajian rancangan teknik kendali transportasi CPO moda pipa.

Hasil penelitian tahap pertama menunjukkan adanya variasi mutu dan sifat fisik sampel CPO. CPO memiliki sifat fluida non-Newtonian pseudoplastic pada suhu 25 oC, sedangkan pada suhu 55 oC bersifat sebagai fluida Newtonian. Diperoleh korelasi yang nyata antara bilangan iod (BI) CPO dengan indeks tingkah laku aliran pada suhu 25 oC (n25) dan viskositas terukur pada suhu 25 oC (25). Persamaan regresi linier untuk memprediksi n25 berdasarkan BI adalah n25 = 0.070 (BI) – 3.074 (R² = 0.879); sedangkan persamaan regresi linear untuk memprediksi 25 berdasarkan BI adalah 25 = -17.25 (BI) + 1037 (R² = 0.904).

Pengaruh suhu terhadap sifat fisik CPO dipelajari lebih lanjut pada tahap penelitian kedua. Pada suhu yang semakin tinggi, densitas (dan kandungan lemak padat atau solid fat content (SFC) CPO semakin rendah, dan terjadi transisi sifat reologi CPO pada suhu sekitar 40 oC dari sifat fluida non-Newtonian pseudoplastic menjadi fluida Newtonian. Pengaruh suhu terhadap  CPO dimodelkan dengan persamaan regresi linier  (g/mL) = 0.9354 - 0.00082 T (R2= 0.984). Pengaruh suhu terhadap viskositas terukur () CPO sesuai dengan model Arrhenius, dengan nilai energi aktivasi (Ea) CPO yang relatif lebih besar

dibandingkan Ea sampel minyak nabati lainnya. Prediksi Ea sampel CPO dari

BI-nya pada shear rate 100 s-1 dapat dilakukan dengan persamaan Ea = -6.254 (BI) +

387.6 (R2 = 0.946), sedangkan untuk shear rate 400 s-1 dapat dilakukan dengan persamaan Ea = -3.185 (BI) + 214.1 (R2 = 0.993). Sampel CPO dengan BI yang

semakin kecil memiliki Ea yang semakin besar. Perubahan nilai SFC akibat

pengaruh suhu juga berkorelasi dengan perubahan sifat reologi CPO. Berdasarkan SFC-nya, parameter sifat reologi n dapat diprediksi dengan persamaan n = -0.029(SFC) + 1.070 (R² = 0.903), sedangkan indeks konsistensi (K) dapat diprediksi dengan persamaan K = 0.146(SFC) – 0.732 (R² = 0.977). Sifat reologi CPO sangat ditentukan oleh metode penerapan suhu yang dialaminya. Metode penerapan suhu (1) (sampel CPO telah disetimbangkan suhunya selama 24 jam di suhu pengukuran setelah pemanasan awal CPO di suhu 55 oC) menghasilkan sifat reologi non-Newtonian pseudoplastic pada suhu di bawah 45 oC dengan  yang relatif tinggi. Metode penerapan suhu (2) (sampel CPO mengalami penurunan suhu dari suhu pemanasan awal 55 oC dengan laju (T) 1 oC/menit menuju suhu pengukuran) cenderung tetap mempertahankan sifatnya sebagai fluida Newtonian dengan  yang relatif rendah hingga suhu 30 o

C. Penerapan suhu yang meningkat dan menurun (siklus suhu) pada kisaran suhu 25-55 oC tidak mengubah profil sifat termal, SFC, maupun  CPO, dan perubahan sifat fisik tersebut bersifat dapat balik (reversible) serta dapat berulang (reproducible).

Pada tahap penelitian ketiga, proses kristalisasi lemak serta sifat reologi CPO dipelajari pada kondisi dinamis. Pengujian pada kondisi dinamis yang terkontrol melalui penerapan T (0.1, 0.2, 0.5, dan 1 oC/menit) dan shear rate (40, 100, dan 400 s-1), menunjukkan bahwa pada saat suhu menurun dari 55 oC ke 25 o

C, CPO akan mengalami peningkatan  secara linier, kecuali pada perlakuan dengan T 0.1 oC/menit. Pada T yang sangat lambat dapat terjadi induksi kristalisasi walaupun TC belum tercapai. Pada kisaran suhu 55-30 oC dengan

kondisi non-isotermal, perlakuan T, shear rate, dan interaksi antara T dan shear rate, tidak berpengaruh nyata terhadap Ea, dan CPO masih mempertahankan

sifatnya sebagai fluida Newtonian, belum mengalami induksi kristalisasi, dan memiliki  yang relatif rendah sekitar 60 mPa.s. Pada kondisi isotermal, bila suhu berada di atas titik leleh (melting point, TM) CPO (39.63 oC) dan tidak terjadi

kondisi supercooling (TM-T>0), maka T dan shear rate tidak berpengaruh nyata

terhadap profil perubahan nilai  CPO dan bersifat sebagai fluida Newtonian. Akan tetapi pada kondisi isotermal di TC dengan derajat supercooling tertentu, T

dan shear rate berpengaruh nyata terhadap ti dan  maksimal setelah tahap

kristalisasi maks). Pada T yang semakin rendah ti menjadi semakin singkat

sedangkan maks semakin besar. Pada shear rate yang semakin tinggi, timenjadi

semakin singkat dan maks semakin rendah akibat terjadinya pemecahan agregat kristal. Hasil pengujian simulasi pengaliran CPO dalam pipa sirkulasi untuk konfirmasi sifat reologi dan kristalisasi lemak CPO, sesuai dengan hasil pengujian pada kondisi dinamis terkontrol. Sifat fluida CPO masih dipertahankan sebagai fluida Newtonian pada saat suhu masih menurun dari suhu awal 55 oC dan belum isotermal. Pada suhu pengaliran isotermal di atas TM, maka CPO bersifat sebagai

fluida Newtonian, sedangkan pada suhu pengaliran isotermal di bawah TM, terjadi

kondisi supercooling dan terjadi transisi sifat fluida CPO menjadi fluida non-Newtonianpseudoplastic dengan yang meningkat drastis.

Telah disusun rancangan sistem kendali karakteristik CPO selama pengaliran yaitu (A) kendali pengaliran pada kondisi isotermal pada suhu tertentu (dipilih di antara suhu di atas 40-55 oC) untuk pengaliran CPO jarak dekat, dan (B) kendali pengaliran pada kondisi non-isotermal yang dimulai dari suhu awal CPO 55 oC hingga suhu minimal tertentu yaitu pada suhu 30 oC, yang belum mengalami induksi kristalisasi lemak, untuk pengaliran CPO jarak jauh. Pengaliran CPO pada kondisi isotermal membutuhkan stasiun pompa penguat dan sistem insulasi yang harus mampu mempertahankan karakteristik reologi CPO yang tetap konstan di sepanjang pipa, sedangkan pengaliran CPO pada kondisi non-isotermal membutuhkan stasiun pompa penguat, sistem insulasi di sepanjang pipa, serta stasiun pemanas pada beberapa lokasi untuk mencegah induksi kristalisasi lemak CPO.

Data karakteristik dasar dan rancangan teknik kendali karakteristik CPO yang telah dihasilkan penelitian ini, sangat penting untuk menjadi dasar di dalam pengembangan dan aplikasi transportasi CPO moda pipa. Untuk mewujudkan transportasi CPO moda pipa tersebut, diperlukan kajian teknis yang lebih mendalam untuk memperoleh rancangan teknis yang akurat dan sesuai dengan kondisi topografi, lingkungan tempat sistem pipa akan dibangun, serta kebutuhan teknis lainnya di lapangan.

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB

2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk laporan apapun tanpa izin IPB

KARAKTERISTIK MINYAK SAWIT KASAR

DAN RANCANGAN TEKNIK KENDALINYA

UNTUK MENDUKUNG PENGEMBANGAN

TRANSPORTASI MODA PIPA

NUR WULANDARI

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada

Program Mayor Ilmu Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

Judul Disertasi : Karakteristik Minyak Sawit Kasar dan Rancangan Teknik Kendalinya untuk Mendukung Pengembangan Transportasi Moda Pipa.

Nama : Nur Wulandari

NRP : F261080071

Disetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, M.S. Ketua

Dr. Ir. Slamet Budijanto, M.Agr. Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc.

Anggota Anggota

Diketahui

Ketua Program Mayor Dekan Sekolah Pascasarjana IPB

Ilmu Pangan

Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, M.Sc. Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc.Agr.

Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. I Wayan Budiastra, M.Agr. Dr. A. Suwita

Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Anny Sulaswatty, M.Eng.

Prof. Dr. Ir. Endang Gumbira Sa’id, M.A.Dev. xvi

PRAKATA

Alhamdulillahi robbil alamin. Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah disertasi ini berhasil diselesaikan. Disertasi ini berjudul “Karakteristik Minyak Sawit Kasar dan Rancangan Teknik Kendalinya untuk Mendukung Pengembangan Transportasi Moda Pipa”. Penulisan karya ilmiah ini berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan September 2010 hingga November 2011 di Institut Pertanian Bogor, melalui dukungan dana penelitian dari program Hibah Disertasi Doktor, Direktorat Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, RI dengan Nomor Kontrak 23/I.3.24.4/SPK/PDD/2011, serta dukungan dana dari Program Difusi IPTEK, Kementerian Riset dan Teknologi RI tahun 2010.

Di dalam penyusunan disertasi dan penyelesaian studi doktor, penulis memperoleh dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. Ir. Tien R Muchtadi, M.S., selaku Ketua Komisi Pembimbing, serta Dr. Ir. Slamet Budijanto, M.Agr. dan Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc., selaku Anggota Komisi Pembimbing atas segala arahan dan bimbingan yang telah diberikan di dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan disertasi. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Wayan Budiastra, M.Agr. dari Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, FATETA, IPB; dan Dr. Suwita dari PT SMART Tbk., atas kesediaanya menjadi penguji luar komisi dalam ujian tertutup. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Anny Sulaswatty, M.Eng. dari Biro Hukum dan Humas, Kementerian Riset dan Teknologi RI; dan Prof. Dr. Ir. Endang Gumbira Sa’id, M.A.Dev. dari Departemen Teknologi Industri Pertanian, FATETA, IPB; atas kesediaannya menjadi penguji luar komisi dalam ujian terbuka. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Dr. Soenar Soekopitojo, Bapak Sukarna, Bapak Gatot Supriadi, Bapak Hendra, Bapak Mad Iyas, dan Ria, yang telah membantu selama kegiatan penelitian. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Saudara Desir Detak Insani, Hanna Mery Aulia, Renny Permatasari, dan Ricky A. Sinaga, yang telah memberikan bantuan teknis di dalam pelaksanaan penelitian ini.

Terima kasih yang tak terhingga juga penulis haturkan kepada orang tua penulis, Bapak Tuwun dan Ibu Sutiyah, serta Bapak Ating Suhana dan Ibu Rodiah; juga kepada suami tercinta Eddy Fadillah Safardan dan anak-anakku tersayang, Farhan Rizqy Ghazali dan Sabrina Nurfathiyya Rahma, yang telah dengan sabar memberikan doa, dukungan, dan semangat pada penulis dalam menjalani studi dan penelitian doktor. Juga kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, mudah-mudahan Allah SWT membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis selama menuntut ilmu, melaksanakan penelitian, dan menyelesaikan disertasi di Program S3 Ilmu Pangan ini. Semoga Allah SWT memberikan limpahan pahala, rahmat dan hidayah-Nya untuk kita semua, dan semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.

Bogor, Mei 2012

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 03 Oktober 1974 sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Drs. Tuwun dan Ibu Sutiyah. Pendidikan sarjana ditempuh penulis pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB), dan lulus pada tahun 1997. Pada tahun 1998, penulis memperoleh kesempatan melanjutkan studi program magister pada Program Studi Ilmu Pangan, Sekolah Pasca Sarjana IPB dengan beasiswa dari URGE Project Batch V dan menamatkannya pada tahun 2002. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada program studi dan perguruan tinggi yang sama diperoleh pada tahun 2008. Beasiswa pendidikan program doktor diperoleh dari Beasiswa Pendidikan Pasca Sarjana, Direktorat Pendidikan Tinggi (BPPS-DIKTI), Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Republik Indonesia.

Penulis bekerja sebagai staf pengajar pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian IPB sejak tahun 2000. Selain itu sejak tahun 2006, penulis juga menjadi peneliti di Southeast Asian Food and Agricultural Science and Technology (SEAFAST) Center, IPB. Bidang penelitian yang ditekuni adalah rekayasa dan proses pangan, khususnya terkait dengan produk hilir kelapa sawit. Selama bekerja, penulis menjadi anggota pada Perhimpunan Ahli Teknologi Pangan Indonesia (PATPI) dan Masyarakat Perkelapa-sawitan Indonesia (MAKSI).

Hasil penelitian yang merupakan bagian dari disertasi ini telah dipresentasikan dalam bentuk poster dalam Seminar Tahunan Masyarakat Perkelapa-sawitan Indonesia (MAKSI) di Bogor, pada tanggal 8-9 Desember 2010 dengan judul karya ilmiah “ Reologi Minyak Sawit Kasar dan Korelasinya dengan Kandungan Lemak Padat ”. Selain itu penulis juga telah menyajikan karya ilmiah dalam bentuk poster pada Kongres Ilmu Pengetahuan Nasional X

(KIPNAS X) di Jakarta, pada tanggal 8-10 November 2011, dengan judul “ Karakteristik Aliran Minyak Sawit Kasar untuk Mendukung Pengembangan

Transportasi Moda Pipa ”. Karya ilmiah lain berupa artikel jurnal telah diterbitkan pada Jurnal Teknologi dan Industri Pangan (ISSN : 1979-7788, Akreditasi DIKTI: B) pada Volume XXII No. 2(177-183), dengan judul artikel ” Sifat Fisik Minyak Sawit Kasar dan Korelasinya dengan Atribut Mutu ”.

xxi

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... xxiii

DAFTAR GAMBAR ... xxv

DAFTAR LAMPIRAN ... xxix

DAFTAR SIMBOL ... xxxiii

1 PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 6

Manfaat Penelitian ... 7

Hipotesis ... 7

Ruang Lingkup Penelitian ... 8

Kebaruan Penelitian ... 8

2 KAJIAN MUTU DAN SIFAT FISIK MINYAK SAWIT KASAR ... 11

Pendahuluan ... 11

Bahan dan Metode ... 13

Hasil dan Pembahasan ... 22

Simpulan ... 41

3 PENGARUH SUHU TERHADAP SIFAT FISIK MINYAK SAWIT KASAR ... 42

Pendahuluan ... 42

Bahan dan Metode ... 45

Hasil dan Pembahasan ... 51

Simpulan ... 82

4 SIFAT REOLOGI DAN KRISTALISASI MINYAK SAWIT KASAR PADA KONDISI DINAMIS ... 84

Pendahuluan ... 84

Bahan dan Metode ... 87

Hasil dan Pembahasan ... 95

xxii

5 RANCANGAN TEKNIK KENDALI TRANSPORTASI MINYAK

SAWIT KASAR MODA PIPA ... 135

Pendahuluan ... 135

Bahan dan Metode ... 138

Hasil dan Pembahasan ... 147

Simpulan ... 172

6 PEMBAHASAN UMUM. ... 174

Penggunaan Data Dasar Karakteristik Minyak Sawit Kasar dalam Transportasi CPO Moda Pipa ... 175

Pentingnya Pemenuhan Standar Mutu CPO terhadap Karakteristik CPO terkait Proses Pengaliran ... 181

Peluang Penggunaan Kondisi Metastabil CPO dalam Rancangan Teknik Kendali Transportasi CPO Moda Pipa ... 183

Simpulan ... 184

7 SIMPULAN DAN SARAN ... 186

DAFTAR PUSTAKA ... 191

xxiii

DAFTAR TABEL

Halaman

1

Hasil analisis mutu lima sampel CPO ... 23 2 Komposisi asam lemak bebas lima sampel CPO dan standar menurut

CODEX STAN 210-1999 (CAC 2009), beserta bilangan iod hasil

perhitungan berdasarkan komposisi asam lemaknya ... 26 3 Data sifat fisik lima sampel CPO pada suhu 25 oC. ... 29 4 Data sifat fisik lima sampel CPO pada suhu 55 oC ... ...29 5 Titik onset kristalisasi dan titik leleh lima sampel CPO hasil analisis

kalorimetri dinamis dengan DSC. ... 37 6 Hasil uji korelasi Pearson (two-tailed) antara antara atribut mutu dan

parameter sifat fisik lima sampel CPO... 39 7 Parameter model fluida CPO yang ditunjukkan oleh indeks tingkah

Laku aliran (n) dan indeks konsistensi (K) pada tiga sampel CPO ... 58 8 Viskositas terukur tiga sampel CPO pada shear rate 100 s-1 dan 400 s-1 ... 62 9 Parameter model Arrhenius pengaruh suhu terhadap viskositas

terukur CPO sebagai fluida non-Newtonian pada shear rate 100 s-1. ... 65 10 Parameter model Arrhenius pengaruh suhu terhadap viskositas

terukur CPO sebagai fluida non-Newtonian pada shear rate 400 s-1 ... 66 11 Parameter model fluida CPO yang ditunjukkan oleh indeks tingkah

Laku aliran (n) dan indeks konsistensi (K) CPO C pada dua metode

penerapan suhu. ... 73 12 Viskositas terukur sampel C CPO pada shear rate 100 s-1 dan 400 s-1

pada dua metode penerapan suhu. ... 73 13 Perlakuan pengaruh laju penurunan suhu dan shear rate terhadap

viskositas terukur sampel CPO. ... 91 14 Waktu induksi kristalisasi (ti) dan waktu peak kristalisasi (tp)

berdasarkan kurva eksotermik pada tahap kristalisasi isotermal CPO,

xxiv

15 Pengaruh laju penurunan suhu terhadap parameter kristalisasi CPO

pada suhu kristalisasi 25 oC. ... 100 16 Data energi aktivasi (Ea) pada perubahan viskositas terukur CPO

saat diberi kombinasi perlakuan laju penurunan suhu dan shear

rate pada kisaran suhu 55-25 oC dan 55-30 oC. ... 104 17 Data waktu induksi kristalisasi (ti) pada perubahan viskositas terukur

CPO saat diberi kombinasi perlakuan laju penurunan suhu dan shear

rate pada TC25 oC. ... 107

18 Data viskositas terukur maksimal (maks) pada perubahan viskositas terukur CPO saat diberi kombinasi perlakuan laju penurunan suhu

dan shear rate pada TC25 oC. ... 108

19 Viskositas terukur () CPO pada kondisi yang berbeda setelah

pemanasan awal 55 oC (diukur pada shear rate 400 s-1). ... 116 20 Dimensi pipa sirkulasi untuk pengujian simulasi pengaliran CPO. ... 122 21 Sifat reologi CPO selama pengaliran dengan suhu awal 55 oC menuju

suhu pengaliran isotermal 36 oC. ... 128 22 Terminologi energi yang terlibat dalam aliran fluida ... 145 23 Variabel proses dan asumsi yang digunakan pada contoh kasus

perhitungan rancangan teknis transportasi CPO moda pipa pada

system pengaliran isotermal ... 160 24 Contoh perhitungan rancangan teknis transportasi CPO moda pipa

Pada sistem pengaliran isotermal pada suhu 40 hingga 55 oC.. ... 161 25 Variabel proses dan asumsi yang digunakan pada contoh kasus

perhitungan rancangan teknis transportasi CPO moda pipa pada

sistem pengaliran non-isotermal.. ... 169 26 Contoh perhitungan rancangan teknis transportasi CPO moda pipa

pada sistem pengaliran non-isotermal dimulai dari suhu 55 oC

hingga suhu 30 oC, pada dua kasus jarak terkait Tflow kritis.. ... 170

27 Indeks tingkah laku aliran (n) CPO pada perlakuan awal yang

berbeda sebelum analisis ... 177 28 Viskositas terukur CPO di 400 s-1 pada perlakuan awal yang

xxv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Ruang lingkup penelitian Karakteristik Minyak Sawit Kasar (Crude Palm Oil atau CPO) dan Teknik Kendalinya untuk Mendukung

Pengembangan Transportasi Moda Pipa. ... 9 2 Diagram alir penelitian kajian mutu dan sifat fisik minyak sawit kasar

(CPO) ... 14 3 Kenampakan lima sampel CPO yang digunakan. ... 24 4 Hubungan shear rate dan shear stress atau kurva rheogram lima sampel

CPO pada suhu 25 oC. ... 31 5 Hubungan ln shear rate dan ln shear stress sampel CPO dan penepatan

model fluidanya (menampilkan data CPO C).. ... 32 6 Thermogram kristalisasi dinamis tipikal sampel CPO (menampilkan

thermogram sampel CPO C) yang diperoleh dengan instrumen

Differential Scanning Calorimetry ... 35 7 Thermogram pelelehan dinamis tipikal sampel CPO (menampilkan

thermogram sampel CPO C) yang diperoleh dengan instrumen

Differential Scanning Calorimetry ... 35 8 Diagram alir penelitian pengaruh suhu terhadap sifat fisik minyak sawit

kasar (CPO) ... 47 9 Densitas tiga sampel CPO pada suhu 25-55 oC ... 52 10 Regresi linier pengaruh suhu terhadap densitas tiga sampel CPO.. ... 53 11 Kandungan lemak padat (SFC) tiga sampel CPO pada suhu 25-55 oC ... 56 12 Rheogram yang diukur pada kisaran suhu 25-55 oC pada sampel CPO A,

CPO B, dan CPO C.. ... 57 13 Profil viskositas terukur CPO yang diukur pada kisaran suhu 25-55 oC

pada sampel CPO A, CPO B, dan CPO C.. ... 61 14 Pengaruh suhu terhadap viskositas terukur tiga sampel CPO pada

xxvi

15 Rheogram CPO pada beberapa suhu dengan moda penerapan suhu (1) setelah penyetimbangan pada suhu pengukuran selama 24 jam, dan (2) setelah penurunan suhu dengan laju 1 oC/menit.. ... 71 16 Viskositas terukur CPO pada beberapa suhu dengan moda penerapan

suhu (1) setelah penyetimbangan pada suhu pengukuran selama 24 jam, dan (2) setelah penurunan suhu dengan laju 1 oC/menit.. ... 72 17 Profil entalpi (thermogram) DSC sampel CPO saat mengalami tahap

pemanasan ke 55 oC dan penurunan suhu ke 25 oC secara berulang

sebanyak 10 siklus ... 77 18 Grafik kandungan lemak padat CPO saat mengalami tahap pemanasan

ke 55 oC dan penurunan suhu ke 25 oC secara berulang sebanyak 3 siklus. .. 79 19 Viskositas terukur CPO saat mengalami siklus suhu 55 oC dan 25 oC

secara berulang dengan laju perubahan suhu 1 oC/menit (shear rate

100 s-1). ... 81 20 Diagram alir penelitian kajian sifat reologi dan kristalisasi minyak sawit

kasar (CPO) pada kondisi dinamis. ... 89 21 Skema sistem pipa sirkulasi untuk simulasi pengaliran CPO.. ... 93 22 Thermogram kristalisasi isotermal CPO pada beberapa suhu

kristalisasi. ... 96 23 Thermogram pelelehan CPO setelah tahap kristalisasi isotermal pada

beberapa suhu kristalisasi ... 97 24 Viskositas terukur sampel CPO yang diamati dari suhu awal 55 oC

hingga 25 oC, pada kombinasi perlakuan laju penurunan suhu dan

shear rate terkontrol. ... 101 25 Pengaruh laju penurunan suhu terhadap profil viskositas terukur CPO

saat mengalami tahap kristalisasi isotermal di suhu 25 oC dengan suhu

awal 55 oC dan shear rate 400 s-1.. ... 109 26 Pengaruh shear rate terhadap profil viskositas terukur CPO saat

mengalami tahap kristalisasi isotermal di suhu 25oC dengan suhu

awal 55 oC dan laju penurunan suhu 1 oC/menit.. ... 111 27 Profil perubahan viskositas terukur () CPO yang dimulai pada suhu

55 oC, dan mengalami penurunan suhu pada laju penurunan suhu 0.1 o

C/menit dan shear rate 400 s-1, kemudian ditahan pada kondisi

xxvii

28 Profil perubahan viskositas terukur () CPO yang dimulai pada suhu 55 oC, dan mengalami penurunan suhu pada laju penurunan suhu 0.1 o

C/menit dan shear rate 400 s-1, kemudian ditahan pada kondisi

isotermaldi suhu kristalisasi (TC) tertentu.. ... 118

29 Pipa sirkulasi untuk pengujian karakteristik CPO selama pengaliran.. ... 121 30 Perlengkapan pendukung pipa sirkulasi berupa (a) tangki penyeimbang

dengan pemanas, (b) pompa,(c) flow meter, dan (d) thermorecorder ... 121 31 Profil perubahan viskositas terukur dan suhu selama pengujian

pengaliran dengan pipa sirkulasi yang dimulai dari suhu 55 oC ... 125 32 Penyederhanaan proses penanganan bahan pada transportasi CPO

moda pipa ... 136 33 Kerangka pikir dalam kajian rancangan teknik kendali transportasi

minyak sawit kasar (CPO) moda pipa. ... 139 34 Tahap perhitungan dan rumus yang digunakan dalam perhitungan

parameter proses transportasi fluida yang ditentukan oleh karakteristik

CPO dan dimensi pipa, sesuai kondisi proses pengaliran yang ditetapkan .. 142 35 Bagan alir rancangan teknik kendali transportasi CPO moda pipa pada

sistem pengaliran isotermal untuk transportasi CPO jarak dekat dan T

rendah. ... 153 36 Bagan alir rancangan teknik kendali transportasi CPO moda pipa pada

sistem pengaliran non-isotermal dari suhu awal 55 oC hingga suhu

pengaliran minimal di atas TM. ... 165

xxix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Hasil analisis mutu lima sampel CPO berdasarkan SNI 01-2901-2006.. ... 197 2 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut

Duncan terhadap mutu lima sampel CPO berdasarkan SNI

01-2901-2006 ... 198 . 3 Kromatogram beserta data komposisi asam lemak pada lima sampel

CPO hasil analisis dengan Gas Chromatography. ... 200 4 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan

terhadap komposisi asam lemak lima sampel CPO yang dianalisis

dengan Gas Chromatography. ... 205 5 Hasil analisis sifat fisik lima sampel CPO pada suhu 25 oC dan 55 oC ... 208 6 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan

terhadap sifat fisik lima sampel CPO yang diukur pada suhu 25 oC. ... 210 7 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan

terhadap sifat fisik lima sampel CPO yang diukur pada suhu 55 oC. ... 212 8 Persamaan linier hubungan shear rate dan shear stress lima sampel

CPO untuk penentuan parameter model fluida Power Law pada suhu

25 oC dan 55 oC. ... 213 9 Titik onset kristalisasi (TO) dan titik offset pelelehan leleh (TM) lima

sampel CPO berdasarkan thermogram dinamik DSC. ... 214 10 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) terhadap titik onset

kristalisasi (TO) dan titik offset pelelehan (TM) lima sampel CPO

berdasarkan thermogram hasil pengujian DSC. ... 215 11 Hasil uji korelasi Pearson (two- tailed) pada parameter sifat fisik dan

atribut mutu lima sampel CPO. ... 216 12 Data densitas tiga sampel CPO pada suhu 25-55 oC dengan prosedur

pengukuran standar. ... 217 13 Data kandungan lemak pada (solid fat content/SFC) tiga sampel CPO

xxx

14 Data sifat reologi tiga sampel CPO pada suhu 25-55 oC dengan

prosedur pengukuran standar. ... 219 15 Persamaan regresi linier hubungan shear rate dan shear stress tiga

sampel CPO untuk penentuan parameter model fluida Power Law

pada suhu 25 oC-55 oC.. ... 212 16 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan

pengaruh suhu pada kisaran 25-55 oC terhadap sifat reologi CPO A,

CPO B, dan CPO C, pada moda pengukuran standar... ... 223 17 Penepatan model Arrhenius dengan plot 1/T terhadap ln  tiga sampel

CPO. ... 231 18 Hasil uji korelasi Pearson (two-tailed) antara atribut mutu kadar asam

lemak bebas dan bilangan iod dengan nilai energi aktivasi (Ea) dan

konstanta Arrhenius (A) tiga sampel CPO pada shear rate 100 s-1

dan 400 s-1. ... 234 19 Grafik persamaan regresi linier antara atribut mutu bilangan iod

dengan nilai energi aktivasi (Ea) tiga sampel CPO pada shear rate

100 s-1 dan 400 s-1. ... 235 20 Hasil uji korelasi Pearson (two-tailed) antar sifat fisik CPO (densitas,

SFC, dan sifat reologi) pada tiga sampel CPO saat mengalami

perubahan suhu. ... 236 21 Grafik persamaan regresi linier antara nilai SFC dengan parameter sifat

reologi CPO. ... 239 22 Persamaan regresi linier hubungan shear rate dan shear stress sampel

CPO C untuk penentuan parameter model fluida Power Law pada

suhu 25 oC-55 oC dengan moda penerapan suhu (a) dan (b). ... 240 23 Data pengaruh suhu pada kisaran 25-55 oC terhadap sifat reologi CPO C

dengan moda penerapan suhu (a) dan (b). ... 241 24 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan

pengaruh suhu pada kisaran 25-55 oC terhadap sifat reologi CPO C pada moda penerapan suhu (a) pemanasan awal suhu 55 oC dan penyimpanan pada suhu pengukuran selama 1 minggu. ... 254 25 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan

pengaruh suhu pada kisaran 25-55 oC terhadap sifat reologi CPO C, pada moda penerapan suhu (b) pemanasan awal suhu 55 oC dan penurunan

xxxi

26 Hasil uji one-way analysis of variance (ANOVA) pengaruh siklus suhu pada kisaran 25-55 oC terhadap profil entalpi dan suhu onset

kristalisasi yang diukur dengan Differential Scanning Calorimetry ... 260 27 Data kandungan lemak pada (SFC) sampel CPO C saat mengalami

siklus suhu meningkat dan menurun pada kisaran suhu 25-55 oC,

dengan laju perubahan suhu 1 oC/menit dan shear rate 100 s-1. ... 251 28 Data viskositas terukur sampel CPO C saat mengalami siklus suhu

meningkat dan menurun pada kisaran suhu 25-55 oC, dengan laju

perubahan suhu 1 oC/menit dan shear rate 100 s-1. ... 252 29 Data energi aktivasi (Ea) pada perubahan viskositas terukur CPO saat

diberi kombinasi perlakuan laju penurunan suhu dan shear rate. ... 253 30 Contoh penepatan model Arrhenius dengan plot 1/T terhadap ln 

sampel CPO saat mengalami perlakuan kombinasi laju penurunan

suhu dan shear rate dari suhu 55 ke 25 oC... 254 31 Hasil uji univariateanalysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut

Duncan pengaruh laju penurunan suhu (T) dan shear rate terhadap nilai energi aktivasi (Ea) CPO pada penurunan suhu dari 55 oC ke

suhu 25 oC. ... 255 32 Hasil uji univariateanalysis of variance (ANOVA) pengaruh laju

penurunan suhu (T) dan shear rate terhadap nilai energi aktivasi (Ea)

CPO pada penurunan suhu dari 55 oC ke suhu 30 oC. ... 256 33 Data pengaruh laju penurunan suhu (T) dan shear rate terhadap

waktu induksi kristalisasi (ti) dan viskositas terukur maksimal (maks)

pada proses kristalisasi CPO dengan suhu kristalisasi (TC) 25 oC.. ... 257

34 Hasil uji univariateanalysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan pengaruh laju penurunan suhu (T) dan shear rate terhadap waktu induksi kristalisasi (ti) dan viskositas terukur maksimal (maks)

pada proses kristalisasi CPO dengan suhu kristalisasi (TC) 25 oC. ... 258

35 Penepatan model Arrhenius dengan plot 1/T terhadap ln  sampel CPO pada percobaan pengaliran dengan pipa sirkulasi hingga TC 36 oC. ... 261

xxxiii

DAFTAR SIMBOL

A luas area (m2)

Ar konstanta Arrhenius (Pa.s)

Cp panas jenis (J.kg-1)

D diameter pipa (m) Ea energi aktivasi (J.mol-1)

f faktor friksi (tak berdimensi) g kecepatan gravitasi (m.s-2) L panjang pipa (m)

h ketinggian (m)

hh koefisien pindah panas (W.m-2K-1)

k konduktivitas panas (W.m-1K-1) K konsistensi indeks (Pa.sn)

m massa (kg)

n indeks tingkah laku aliran (tak berdimensi) Nu bilangan Nusselt (tak berdimensi)

P tekanan (Pa)

Pr bilangan Prandtl (tak berdimensi) q laju aliran panas (J.s-1)

Q debit aliran (m3.s-1) R jari-jari pipa (m)

R konstanta gas universal (J.mol-1K-1) Re bilangan Reynolds (tak berdimensi) T suhu aktual (oC)

Tflow suhu pengaliran (oC)

Ti suhu induksi kristalisasi (oC)

Tr suhu referensi (oC atau K)

TC suhu kristalisasi isotermal (oC)

TM suhu pelelehan (oC)

TO suhu onset kristalisasi (oC)

ti waktu induksi kristalisasi (s)

� laju aliran rata-rata(m.s-1) W input kerja pompa (Pa) tp waktu peak kristalisasi (s)

xp tebal pipa (m)

� shear rate (s-1)

 viskositas terukur (Pa.s)

 densitas (kg/L)

P penurunan tekanan dalam pipa (Pa)

Pf penurunan tekanan karena friksi (Pa)

1

1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Minyak sawit merupakan salah satu komoditas unggulan Indonesia yang pertumbuhannya sangat cepat dan mempunyai peran strategis dalam perekonomian nasional. Sejak tahun 2006 Indonesia merupakan produsen terbesar minyak sawit di dunia (USDA 2007). Gabungan Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia (GAPKI) menyatakan bahwa volume produksi minyak sawit Indonesia pada tahun 2012 diperkirakan mencapai 25 juta ton, dengan volume ekspor hingga 18 juta ton (GAPKI 2012). Berdasarkan data Direktorat Jenderal Perkebunan, Departemen Pertanian RI (Ditjenbun 2011), produk minyak sawit kasar atau crude palm oil (CPO) Indonesia tahun 2010 sekitar 19.85 juta ton. Dengan sedemikian besarnya volume produksi dan ekspor minyak sawit Indonesia, maka upaya peningkatan efisiensi produksi serta penanganannya perlu terus dilakukan agar daya saing minyak sawit Indonesia semakin meningkat.

Menurut Basiron (2005), sekitar 90% dari total produksi minyak sawit digunakan untuk produk pangan, dan 10% lainnya digunakan untuk produk non-pangan. Data terbaru dari MPOC (2012) menyatakan bahwa penggunaan minyak sawit untuk produk non-pangan telah meningkat menjadi 20%. Data distribusi penggunaan CPO Indonesia pada tahun 2006 menurut Direktorat Jenderal Industri Agro dan Kimia (DJIAK, 2009) mencakup pemenuhan kebutuhan ekspor 4.84 juta ton (30.25%), minyak goreng 9.705 juta ton (60.65%), margarin dan shortening 0.695 juta ton (4.34%), serta oleokimia 0.761 juta ton (4.76%). Sebagai salah satu komoditas pangan berbasis minyak dan lemak, CPO mudah mengalami kerusakan. Menurut CAC (2005), terdapat tiga penyebab kerusakan yang dapat terjadi selama penyimpanan dan transportasi minyak nabati, yaitu terjadinya reaksi oksidasi, reaksi hidrolisis, dan terjadinya kontaminasi. Oleh karena itu setiap tahap proses yang diterapkan harus berlangsung pada kondisi yang terkontrol, sehingga mutu CPO dapat dipertahankan sebaik mungkin selama penanganan dan transportasinya.

2

Dalam sistem produksi minyak sawit yang berlanjut dengan mata rantai perdagangan dalam negeri dan luar negeri, produk minyak sawit melalui tahap transportasi yang cukup panjang. CPO yang diproduksi di pabrik kelapa sawit (PKS), umumnya mengalami transportasi menuju lokasi industri pemurnian minyak sawit maupun menuju pelabuhan menggunakan moda transportasi darat dengan truk tangki dan kereta api tangki, yang selanjutnya ditransportasikan ke negara tujuan ekspor dengan menggunakan moda transportasi laut.

Khususnya untuk transportasi CPO dari PKS menuju industri pengolah CPO maupun menuju tangki penyimpanan di pelabuhan, terdapat beberapa permasalahan yang dihadapi. Transportasi CPO secara bulk melalui jalur darat membutuhkan alat transportasi dengan biaya operasional yang cukup tinggi. Selain membutuhkan energi bahan bakar minyak (BBM) untuk menjalankan alat transportasi tersebut, saat kembali menuju PKS terjadi inefisiensi dimana alat transportasi tersebut kembali tanpa muatan. Penggunaan moda transportasi darat juga membutuhkan sarana jalan yang memadai yang terkadang tidak sebanding dengan jumlah alat transportasi yang beroperasi, sehingga mengakibatkan kepadatan dan kemacetan lalu lintas. Kerusakan jalan akibat beban truk tangki yang melebihi batas kemampuan daya dukung jalan dan frekuensi lalu lintas truk tangki yang tinggi, juga menyebabkan biaya pemeliharaan jalan yang sangat mahal. Menurut DJIAK (2009), infrastruktur pendukung industri CPO antara lain pelabuhan curah cair dan akses jalan di Indonesia masih belum memadai.

Pada moda transportasi darat juga terdapat peluang pencemaran CPO selama kegiatan bongkar muat. Beberapa kasus transportasi CPO melalui jalur darat mencatat adanya kejadian kecelakaan dan pencurian CPO selama perjalanan. Peluang terjadinya kerusakan selama transportasi darat juga cukup besar karena waktu tempuh alat transportasi yang terkadang tidak dapat dipastikan. Haryati et al. (1997) juga mengungkapkan bahwa moda transportasi dengan truk tangki membutuhkan proses pemanasan yang berulang saat bongkar muat, karena CPO harus dialirkan ke dalam dan keluar tangki pada suhu 50-55 oC sesuai rekomendasi CAC dalam CAC/RCP 36 (CAC 2005). Frekuensi pemanasan dapat meningkat bila hanya sebagian CPO yang dikeluarkan dari tangki. Pada prakteknya di lapangan, suhu bongkar muat juga seringkali jauh lebih tinggi dari

3 55 oC (hingga mencapai 80 oC). Selain karena alasan agar proses pemanasan berlangsung lebih singkat, juga karena CPO ingin dipertahankan tetap cair tanpa perlu pemanasan kembali saat bongkar muat karena pada umumnya truk tangki tidak dilengkapi dengan sistem pemanas. Berbagai permasalahan tersebut menuntut perlunya pengembangan alternatif moda transportasi CPO yang lebih efisien, sehingga dapat memenuhi tuntutan akan kecenderungan produksi CPO Indonesia yang terus meningkat.

Terdapat alternatif moda transportasi lain yang lebih efisien untuk bahan berbentuk cair yaitu menggunakan moda transportasi melalui pipa. Transportasi moda pipa telah diterapkan untuk beberapa fluida yang membutuhkan transportasi secara bulk. Moda pipa memiliki beberapa keuntungan antara lain dapat mengurangi pemakaian BBM, mengurangi okupansi jalan, dan peluang terjadinya kontaminasi lebih rendah. Penggunaan moda pipa juga lebih efisien karena tidak memerlukan tahap bongkar muat pada alat transportasi dari dan ke dalam tangki penyimpanan CPO. Pootakham dan Kumar (2010a dan 2010b) telah melakukan kajian perbandingan antara sistem transportasi moda pipa dengan moda truk tangki untuk bio-oil. Berdasarkan hasil penelitiannya, transportasi moda pipa lebih menguntungkan untuk transportasi bahan skala besar dan untuk jarak tempuh yang jauh.

Sejalan dengan upaya pemerintah Republik Indonesia dalam penerapan Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia (MP3EI), telah dilakukan pengembangan klaster industri hilir kepala sawit (Lakitan 2012). Salah satu permasalahan yang masih dihadapi terkait pengembangan klaster industri hilir kepala sawit tersebut adalah jumlah dan kualitas infrastruktur transportasi yang belum memadai (Wargadalam 2012). Transportasi moda pipa dapat menjadi salah satu alternatif yang sesuai untuk menghubungkan antara unit produksi CPO dengan unit produksi produk turunan minyak sawit lainnya dalam kawasan klaster industri hilir kelapa sawit tersebut.

Hingga saat ini, pemanfaatan moda pipa sebagai alternatif transportasi CPO baru diterapkan di industri pada jarak dekat untuk menghubungkan antara tangki penyimpanan ke alat transportasi CPO maupun ke tangki penyimpanan lainnya. Jarak terjauh proses pengaliran CPO dalam sistem pipa yang telah diaplikasikan

4

di salah satu industri pengolah sawit di Indonesia adalah sepanjang 3 km, yaitu yang dimiliki oleh Wilmar Group di Kuala Tanjung, Sumatera Utara. Pipa tersebut menghubungkan antara tangki penyimpanan di PKS dengan dermaga kapal pengangkut CPO. Untuk menempuh jarak tersebut, proses pengaliran dilakukan pada suhu tinggi sekitar 55oC, mengikuti rekomendasi CAC/RCP 36 dimana suhu pengaliran untuk bongkar muat adalah pada suhu 50-55 oC (CAC 2005). CPO harus terus dipertahankan pada kisaran suhu tersebut agar CPO berada dalam fase cair yang dapat dialirkan dan tidak mengalami kristalisasi yang berlebihan. Karena jarak yang ditempuh tidak terlalu jauh, proses pengaliran CPO tersebut dapat dipertahankan tetap berlangsung pada suhu tinggi. Upaya untuk mempertahankan suhu agar tetap tinggi antara lain dengan penggunaan insulasi di sepanjang pipa dengan material yang dapat menghambat terjadinya pelepasan panas yang berlebihan dari CPO bersuhu tinggi ke lingkungan.

Di dalam pengembangan sistem transportasi CPO moda pipa untuk jarak tempuh yang jauh, perlu dilakukan kajian penjaminan aliran (flow assurance) agar aliran CPO dapat dipertahankan di sepanjang pipa. Terutama mengingat CPO memiliki karakteristik kimia yang istimewa bila dibandingkan dengan lemak nabati lainnya, karena mengandung triacylglycerol (TAG) yang memiliki titik leleh yang bervariasi dengan komposisi asam lemak jenuh dan tak jenuh yang hampir seimbang (Basiron 2005). Pada suhu tertentu, akan terjadi pemisahan fraksi pada CPO akibat perbedaan titik leleh komponen asam-asam lemak penyusunnya. CPO dapat terpisah menjadi fraksi yang tetap cair karena memiliki titik leleh yang rendah (disebut fraksi olein) dan fraksi yang memadat (mengkristal) karena memiliki titik leleh yang tinggi (disebut fraksi stearin). Pada saat dialirkan dalam pipa di suhu yang cukup rendah, keberadaan fraksi stearin yang mengkristal pada suhu kamar akan menjadi masalah karena dapat menyebabkan hambatan pengaliran dan akhirnya menyebabkan penyumbatan pipa.

Upaya untuk mempertahankan aliran CPO di dalam pipa, sangat ditentukan oleh karakteristik dasar CPO, sistem pengaliran, dan desain jaringan pipa yang dirancang. Pada desain transportasi CPO moda pipa, berbagai variabel proses yang diterapkan pada desain jaringan pipa (seperti daya pompa, jenis dan dimensi

5 pipa, laju aliran, ketinggian pipa, jumlah belokan pipa, jenis dan ketebalan insulasi, dan variabel lainnya) perlu diperhitungkan secara mendetail. Akan tetapi menurut Steffe dan Daubert (2006), variabel utama yang paling menentukan di dalam perhitungan desain perpipaan adalah sifat reologi dari bahan yang akan dialirkan tersebut. Reologi adalah ilmu yang mempelajari sifat deformasi dan aliran bahan.

Yuliati (2001) telah melakukan penelitian mengenai sistem transportasi CPO moda pipa untuk jarak tempuh yang jauh yaitu pada jarak 70 km, 140 km, dan 210 km. Peneliti tersebut menggunakan pendekatan proses pengaliran secara isotermal dengan asumsi suhu CPO dapat terus dipertahankan tetap 55 oC. Sistem pengaliran CPO yang didesain oleh peneliti tersebut mengasumsikan viskositas CPO yang konstan, serta tidak memperhitungkan terjadinya pelepasan panas selama pengaliran CPO. Asumsi tersebut kurang tepat karena sebaik apapun sistem insulasi yang diterapkan, tetap akan terjadi pelepasan panas ke lingkungan, terutama pada jarak tempuh yang jauh. Suhu pengaliran yang terus menurun akan mengakibatkan terjadinya perubahan sifat fisik CPO, khususnya sifat reologinya. Saat ini, penerapan moda pipa untuk transportasi CPO pada jarak tempuh yang jauh masih menghadapi kendala, antara lain belum tersedianya data dasar karakteristik CPO, khususnya data sifat reologi dan kristalisasi, yang dibutuhkan dalam perhitungan untuk pengembangan desain transportasi moda pipa yang akurat. Data dasar karakteristik CPO, khususnya CPO yang berasal dari Indonesia, hingga saat ini belum tersedia. Oleh karena itu, karakteristik CPO khususnya terkait dengan sifat reologi dan kristalisasinya perlu dikaji secara lebih mendalam.

Pada sistem transportasi CPO moda pipa untuk jarak tempuh yang jauh, suhu awal CPO yang tinggi akan mengalami penurunan akibat pelepasan panas ke lingkungan. Pada saat terjadi penurunan suhu tersebut, karakteristik CPO khususnya sifat fisik densitas, profil SFC, dan sifat reologinya akan mengalami perubahan. Kim et al. (2010) mengemukakan bahwa perubahan suhu yang dialami minyak nabati sangat berpengaruh terhadap sifat reologinya. Menurut Fasina et al. (2006), perubahan sifat reologi akibat pengaruh suhu akan menentukan energi yang dibutuhkan untuk pemompaan minyak dan

6

mempengaruhi kesetimbangan energi mekanis dalam sistem perpipaan yang menentukan berlangsungnya proses pengaliran di sepanjang pipa. Dengan demikian, pengaruh suhu terhadap karakteristik CPO perlu dipelajari lebih lanjut, untuk menjadi dasar di dalam menyusun rancangan teknik kendali agar CPO dapat dialirkan di dalam sistem pipa jarak jauh yang mengalami penurunan suhu.

Terkait dengan penggunaan data sifat reologi CPO untuk perhitungan desain perpipaan, maka berbagai variabel proses yang menentukan sifat reologi selama proses pengaliran CPO di dalam pipa perlu dipelajari. Selama pengaliran di dalam pipa, CPO akan mengalami perubahan suhu dan laju geser (shear rate) yang akan mempengaruhi sifat reologi dan kristalisasinya. Hingga saat ini, belum terdapat penelitian yang mempelajari sifat reologi dan kristalisasi CPO saat mengalami perlakuan kombinasi laju penurunan suhu dan shear rate (dalam penelitian ini disebut kondisi dinamis), dimana sampel masih dapat dialirkan dan belum mengalami tahap kristalisasi yang sempurna.

Berdasarkan data dasar sifat fisik CPO, khususnya data sifat reologi dan kristalisasinya, dapat disusun suatu rancangan teknik kendali karakteristik CPO untuk mencegah terjadinya penyumbatan aliran di sepanjang pipa khususnya untuk jarak tempuh yang jauh. Melalui kajian karakteristik CPO dan rancangan teknik kendalinya, dasar-dasar teknis ilmiah untuk pengembangan transportasi CPO moda pipa untuk jarak tempuh yang jauh akan menjadi lebih kuat.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini secara umum mempunyai tujuan untuk memperoleh data dasar karakteristik CPO beserta rancangan teknik kendalinya selama proses pengaliran dalam pipa, yang berguna dalam mendukung dan memperkuat dasar-dasar teknis ilmiah terkait upaya pengembangan sistem transportasi CPO moda pipa di Indonesia, khususnya untuk jarak tempuh yang jauh.

Secara lebih terperinci, penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan:

1. Data dasar karakteristik CPO yang mencakup data mutu dan data sifat fisik terkait proses transportasi moda pipa; beserta data korelasi dan persamaan

7 matematika untuk memprediksi parameter sifat fisik CPO berdasarkan atribut mutunya.

2. Data pengaruh suhu terhadap parameter sifat fisik CPO beserta pemodelan matematikanya.

3. Data sifat reologi dan kristalisasi lemak CPO pada kondisi dinamis, yang dipengaruhi oleh variabel proses pengaliran yang mencakup pengaruh suhu, laju penurunan suhu, dan shear rate (laju geser) yang diterapkan;

4. Rancangan teknik kendali karakteristik CPO untuk transportasi moda pipa, khususnya untuk jarak tempuh yang jauh.

Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk mendukung pengembangan transportasi CPO moda pipa di Indonesia pada jarak tempuh yang jauh, serta membantu upaya pemecahan masalah strategis nasional pada aspek peningkatan mutu dan efisiensi proses transportasi CPO, untuk memperkuat industri minyak sawit Indonesia.

Hipotesis

Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:

1. Atribut mutu CPO berkorelasi dengan parameter sifat fisiknya, dan dapat diperoleh persamaan matematika untuk memprediksi parameter sifat fisik CPO berdasarkan atribut mutunya.

2. Parameter sifat fisik CPO dipengaruhi oleh suhu serta metode penerapan suhu yang diterapkan.

3. Variabel proses pengaliran mencakup suhu, laju penurunan suhu dan shear rate menentukan sifat reologi dan kristalisasi CPO. Kontrol terhadap variabel proses tersebut dapat mempertahankan sifat reologi CPO agar tetap dapat mengalir, serta dapat mencegah terjadinya proses kristalisasi CPO.

4. Karakteristik CPO dapat dikendalikan oleh suatu teknik kendali pengaliran melalui penerapan variabel proses pengaliran dan sistem perpipaan tertentu,

8

melalui pemberian gaya dorong pompa, penggunaan sistem insulasi, dan pemanasan kembali pada titik-titik tertentu sepanjang jalur pipa, sehingga dapat diterapkan pada transportasi CPO moda pipa untuk jarak tempuh yang jauh.

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini mencakup kajian mengenai karakteristik CPO untuk menghasilkan data dasar yang dibutuhkan dalam pengembangan sistem transportasi CPO moda pipa. Kajian karakteristik CPO mencakup pengujian mutu dan sifat fisik beberapa sampel CPO, serta penentuan korelasi dan pengembangan persamaan matematika yang dapat digunakan untuk memprediksi parameter sifat fisik berdasarkan atribut mutunya. Selain itu dilakukan pula kajian pengaruh suhu dan metode penerapan suhu terhadap parameter sifat fisik CPO. Pengaruh laju penurunan suhu dan shear rate terhadap sifat reologi dan kristalisasi CPO diterapkan pada kondisi dinamis yang terkontrol, maupun pada kondisi dinamis saat mengalir di dalam pipa. Berdasarkan data dasar yang diperoleh, dalam penelitian ini juga diajukan rancangan teknik kendali karakteristik CPO selama pengaliran di dalam sistem pengaliran tertentu, beserta contoh perhitungan sistem perpipaan secara teoritis. Penelitian ini belum mencakup aspek peningkatan skala (scaling up) sistem perpipaan, maupun aplikasinya lapangan. Diagram alir ruang lingkup penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Kebaruan Penelitian

Di dalam pelaksanaan penelitian ini, terdapat beberapa hal penting yang memiliki muatan kebaruan (novelty), yaitu sebagai berikut:

1. Kajian karakteristik sifat fisik CPO yang berasal dari Indonesia, khususnya sifat reologi dan kristalisasinya belum pernah dilakukan oleh peneliti lain. Penelitian sebelumnya lebih banyak mengkaji karakteristik RBDPO dan komoditas minyak/lemak lainnya.

9

Gambar 1 Ruang lingkup penelitian Karakteristik Minyak Sawit Kasar (Crude Palm Oil atau CPO) dan Rancangan Teknik Kendalinya untuk Mendukung Pengembangan Transportasi Moda Pipa.

Kajian Mutu dan Sifat Fisik CPO

1. Analisis mutu CPO berdasarkan SNI 01-2901-2006 2. Pengujian sifat fisik CPO

3. Penyusunan persamaan matematika untuk memprediksi parameter sifat fisik CPO berdasarkan atribut mutu

Kajian Sifat Reologi dan Kristalisasi dan CPO pada Kondisi Dinamis

1. Pengujian parameter kristalisasi CPO pada kondisi statis

2. Pengujian sifat reologi dan kristalisasi CPO pada kondisi dinamis terkontrol 3. Pengujian pengaruh suhu isotermal terhadap sifat reologi dan kristalisasi CPO 4. Pengujian karakteristik CPO selama pengaliran dalam pipa sirkulasi

Penyusunan Rancangan Teknik Kendali Transportasi CPO Moda Pipa

1. Rancangan teknik kendali transportasi CPO moda pipa dengan sistem pengaliran isotermal

2. Rancangan teknik kendali transportasi CPO moda pipa dengan sistem pengaliran non-isotermal

Kajian Pengaruh Suhu terhadap Sifat Fisik CPO

1. Pengukuran sifat fisik CPO pada kisaran suhu 25-55 oC

2. Analisis pengaruh suhu terhadap sifat fisik CPO dan pemodelan matematikanya

3. Penentuan korelasi antar parameter sifat fisik CPO terkait dengan pengaruh suhu

4. Pengujian pengaruh metode penerapan suhu terhadap sifat reologi CPO pada kisaran suhu 25-55 oC

10

2. Metode pengujian sifat reologi dan kristalisasi CPO pada penelitian ini menggunakan kombinasi faktor percobaan pengaruh laju penurunan suhu dan shear rate (gaya geser) atau disebut kondisi dinamis; sedangkan penelitian sebelumnya lebih banyak mengkaji sifat reologi dan kristalisasi sampel minyak/lemak pada kondisi statis hingga sampel padat sempurna, dengan hanya mempelajari salah satu faktor percobaan. Pengamatan dalam penelitian ini lebih fokus dilakukan pada kondisi CPO yang masih dapat dialirkan (belum memadat sempurna).

3. Penelitian ini memperhitungkan terjadinya perubahan karakteristik CPO akibat pengaruh suhu selama pengaliran akibat pelepasan panas di sepanjang pipa. Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya menggunakan asumsi bahwa karakteristik CPO dan suhu tetap konstan selama pengaliran di sepanjang pipa hingga jarak tempuh yang jauh, yang kurang sesuai dengan kondisi yang sebenarnya di lapangan.

4. Di dalam penelitian ini, diajukan pendekatan baru dalam sistem pengaliran CPO. Praktek di lapangan dan penelitian sebelumnya menggunakan pendekatan sistem pengaliran CPO yang isotermal, sedangkan dalam penelitian ini diajukan sistem pengaliran CPO dalam pipa secara non-isotermal dari suhu awal pengaliran 55 oC yang kemudian mengalami penurunan suhu akibat pelepasan panas di sepanjang pipa hingga suhu minimal pengaliran tertentu, dengan memanfaatkan karakteristik reologi CPO pada kondisi metastabil, agar pengaliran CPO dapat berlangsung pada jarak yang jauh.

11

2. KAJIAN MUTU DAN SIFAT FISIK

MINYAK SAWIT KASAR

Pendahuluan

Volume produksi minyak sawit kasar atau crude palm oil (CPO) Indonesia yang sangat besar dan terus meningkat dari tahun ke tahun, membutuhkan sistem dan sarana transportasi yang memadai dan efisien. Salah satu alternatif pengganti moda transportasi konvensional melalui moda transportasi darat adalah melalui penggunaan transportasi moda pipa. Penerapan prinsip-prinsip rekayasa proses (processengineering) dalam pengembangan desain sistem transportasi CPO moda pipa yang akurat memerlukan data dasar yang lengkap terkait dengan karakteristik mutu dan sifat fisik CPO selama pengaliran. Menurut Carlson (1996), data-data karakteristik bahan yang dapat diandalkan merupakan dasar agar hasil simulasi proses dan evaluasi ekonomis selanjutnya dapat mendekati kenyataan. Narvaez et al. (2008) juga mengemukakan bahwa data dasar yang diperoleh dari hasil pengujian serta model-model empiris yang dihasilkan dapat digunakan untuk memecahkan kasus simulasi proses, memfasilitasi evaluasi metode perhitungan, memvalidasi sifat yang dikaji, serta memperkirakan parameter-parameter proses yang belum diketahui.

Untuk pengembangan sistem transportasi moda pipa, Steffe dan Daubert (2006) menyatakan bahwa perhitungan desain perpipaan memerlukan data reologi absolut yang tidak tergantung pada instrumen pengukuran yang digunakan. Variabel utama yang paling menentukan di dalam perhitungan desain perpipaan tersebut adalah sifat reologi dari bahan yang akan dialirkan tersebut. Wang dan Brigss (2002) juga mengemukakan bahwa sifat fisik minyak seperti viskositas, sifat pelelehan, dan kristalisasi merupakan parameter rekayasa yang penting di dalam desain pindah panas dan perpipaan.

CPO memiliki karakteristik kimia yang istimewa bila dibandingkan dengan lemak nabati lainnya, dengan kandungan triacylglycerol (TAG) dengan komposisi asam lemak jenuh dan tak jenuh yang hampir seimbang (Basiron 2005). Karakteristik kimia yang dimiliki suatu sampel CPO akan berpengaruh terhadap

12

sifat fisik yang dimilikinya. Saat dialirkan di dalam pipa pada suhu yang cukup rendah, akan terjadi kristalisasi fraksi stearin yang dapat menyebabkan hambatan pengaliran dan penyumbatan pipa. Oleh karena itu, kajian karakteristik mutu CPO dan sifat fisiknya yang terkait dengan proses pengaliran dalam pipa perlu dipelajari secara mendalam.

Penelitian yang terkait dengan sifat fisik minyak sawit khususnya sifat reologi dan kristalisasinya telah dilakukan oleh beberapa peneliti antara lain Graef et al. (2008, 2009); Braipson-Danthine dan Gibon (2007); Calliaw et al. (2007); serta Tarabukina et al. (2009). Penelitian tersebut mempelajari sifat fisik minyak sawit yang telah mengalami pemurnian (refined bleached deodorized palm oil/RBDPO). Menurut Siew dan Ng (1996) serta Sathivel et al. (2003), proses pemurnian sangat berpengaruh pada sifat reologi lemak. Selain itu Miskandar et al. (2002) serta Metin dan Hartel (2005) menyatakan bahwa adanya komponen minor atau kotoran yang terdapat di dalam minyak kasar sangat besar pengaruhnya pada proses kristalisasi yang terjadi, sehingga fenomena kristalisasi antara minyak yang telah mengalami pemurnian sangat berbeda dengan yang terjadi pada minyak kasar. Diperkirakan, sifat fisik CPO akan berbeda dengan sifat fisik RBDPO, yang terkait juga dengan atribut mutu yang dimilikinya. Saat ini belum ada penelitian yang secara khusus mempelajari sifat fisik CPO terutama terkait dengan pengembangan transportasi CPO moda pipa. Selain itu, data dasar sifat fisik CPO khususnya yang berasal dari Indonesia juga belum tersedia secara lengkap. Adanya variasi antar sampel CPO yang dihasikan oleh pabrik kelapa sawit di Indonesia juga perlu menjadi pertimbangan di dalam penentuan sifat fisik CPO. Oleh karena itu, kajian untuk memperoleh data dasar sifat fisik CPO perlu dilakukan.

Pada saat ini, pengujian sifat fisik CPO di lapangan masih menghadapi beberapa kendala teknis antara lain ketersediaan dan keterbatasan instrumen analisis, serta waktu pelaksanaan analisis yang cukup panjang. Oleh karena itu, upaya untuk mengembangkan model matematika yang dapat memprediksi sifat fisik CPO melalui kajian korelasi antara atribut mutu dengan sifat fisik CPO juga perlu dilakukan.

13 Tujuan tahap penelitian ini adalah untuk memperoleh data dasar karakteristik CPO yang mencakup data mutu dan data sifat fisik terkait proses transportasi moda pipa; beserta data korelasi dan persamaan matematika untuk memprediksi parameter sifat fisik CPO berdasarkan atribut mutunya.

Bahan dan Metode Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober 2010 hingga bulan November 2011. Tempat pelaksanaan penelitian adalah di Laboratorium Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor; serta Laboratorium South East Asian Food and Agricultural Science and Technology (SEAFAST) Center, Institut Pertanian Bogor.

Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan adalah lima sampel CPO yang diperoleh dari beberapa perusahaan kelapa sawit yang dimiliki perusahaan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) maupun perusahaan swasta nasional dan internasional, yang berlokasi di Riau, Kalimantan Barat, Banten, dan Jakarta. Sampel CPO tersebut diharapkan dapat memberikan gambaran terhadap mutu dan sifat fisik CPO yang dihasilkan produsen CPO di Indonesia. Dalam penelitian ini juga digunakan bahan-bahan kimia pro analyses (p.a.) untuk analisis mutu CPO.

Peralatan utama yang digunakan adalah piknometer untuk mengukur densitas atau bobot jenis (), HAAKE Viscometer Rotovisco RV20 (Karlsruhe, Jerman) untuk mengukur parameter sifat reologi, Differential Scanning Calorimetry (DSC) tipe DSC-60 (Shimadzu Corp., Jepang) yang dikendalikan dengan software Thermal Analysis System TA-60WS untuk memperoleh kurva profil entalpi (thermogram), serta Gas Chromatography (GC) Shimadzu GC-2100 Series (Shimadzu Corp., Jepang) untuk penentuan komposisi asam lemak. Selain

14

itu digunakan penangas air, pompa vakum, penyaring buchner, hot plate, oven pengering, desikator, danperalatan gelas untuk analisis mutu CPO.

Metode Penelitian

Pada penelitian ini dilakukan pengujian mutu lima sampel CPO berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) 01-2901-2006mengenai Minyak Kelapa Sawit Mentah (crude palm oil) (BSN 2006), dan pengumpulan data sifat fisiknya. Dilakukan pula pembandingan dengan standar CPO yang dikeluarkan Direktorat Jenderal Perkebunan, Departemen Pertanian RI untuk PKS di Indonesia (Ditjenbun 1997), dan standar PORAM (The Palm Oil Refiners Association of Malaysia) (PORAM 2011). Berdasarkan data mutu dan sifat fisik yang diperoleh, diamati adanya variasi antar sampel CPO. Selain itu dilakukan pula uji korelasi antara atribut mutu CPO dengan parameter sifat fisiknya, dan disusun persamaan matematika untuk prediksi sifat fisik CPO berdasarkan atribut mutu. Bagan alir pelaksanaan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Diagram alir penelitian kajian mutu dan sifat fisik minyak sawit kasar (CPO).

Analisis mutu CPO berdasarkan SNI 01-2901-2006

 Warna

 Kadar air dan kotoran

 Kadar asam lemak bebas

 Bilangan iod

Uji korelasi antara atribut mutu dengan parameter sifat fisik CPO Analisis sifat fisik CPO

 Densitas pada suhu 25 dan 55 oC

 Reologi (n, K, pada shear rate 400 s-1) pada suhu 25 dan 55 oC

 TOdan TMdari thermogram DSC

Penyusunan persamaan matematika untuk prediksi sifat fisik CPO berdasarkan atribut mutu

Analisis komposisi asam lemak sampel CPO

15 Analisis mutu lima sampel CPO dilakukan berdasarkan metode analisis yang tercantum dalam SNI 01-2901-2006 (BSN 2006), dengan atribut mutu mencakup warna visual jingga kemerah-merahan, kadar air dan kotoran, kadar asam lemak bebas, dan bilangan iod. Sebagai data pendukung, dilakukan pula analisis komposisi asam lemak CPO melalui tahap pembentukan metil ester asam lemak sesuai metode AOCS Ce 2-66 (AOCS 2005) yang dilanjutkan dengan analisis menggunakan Gas Chromatography.

Pengumpulan data sifat fisik lima sampel CPO dilakukan pada suhu 25 oC dan 55 oC. Suhu 25 oC merupakan suhu sesuai standar metode pengukuran yang juga menggambarkan kondisi suhu kamar, sedangkan suhu 55 oC merupakan suhu maksimum proses pengisian tangki dan bongkar muat CPO sesuai rekomendasi Codex Alimentarius Commission (CAC) dalam CAC/RCP 36 (CAC 2005) sebesar 50-55 oC. Sifat fisik yang diukur pada dua suhu tersebut adalah densitas (, sifat reologi, suhu onset kristalisasi (onset crystallization temperature, TO)

dan suhu offset pelelehan (offsetmelting temperature, TM).

Densitas diukur dengan piknometer mengikuti metode AOCS Cc 10a-25 (AOCS 2005). Pengukuran sifat reologi mencakup viskositas terukur (apparent viscosity atau ) pada shear rate 400 s-1 serta nilai indeks tingkah laku aliran (flow behavior index atau n) dan indeks konsistensi (concistency index atau K), yang ditentukan dengan HAAKE Viscometer. Penentuan TM dan TO dilakukan

berdasarkan kurva profil entalpi (thermogram) yang dihasilkan melalui analisis kalorimetri dinamis menggunakan DSC, sesuai prosedur Saberi et al. (2011). Prosedur analisis sifat fisik CPO secara lengkap dapat dilihat pada bagian prosedur analisis. Setiap analisis dilakukan dengan minimal dua ulangan.

Berdasarkan data mutu, komposisi asam lemak, dan sifat fisik yang diperoleh, dilakukan pengujian one-way analysis of variance (ANOVA one-way) untuk melihat perbedaan antar sampel CPO dengan program statistik SPSS Statistics 17.0. Uji Duncan multiple-range dilakukan untuk menentukan perbedaan yang nyata antara data rata-rata pada P<0.05. Selanjutnya data mutu CPO sesuai SNI dan data sifat fisiknya ditentukan korelasinya dengan uji korelasi Pearson (two-tailed) dan dilanjutkan dengan analisis regresi untuk parameter yang memiliki koefisien korelasi yang nyata (P<0.05).

191

DAFTAR PUSTAKA

[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 1998. Official Methods and Recommended Practices of the AOCS. Ed ke-4. Champaign, Illinois: AOCS Press.

[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2005. Official Methods and Recommended Practices of the AOCS. Ed ke-5. Champaign, Illinois: AOCS Press.

[ASME] American Society of Mechanical Engineers. 1993. ASME Code for Pressure Piping B31.4. New York: ASME.

[HAAKE] HAAKE Mess-Technik. 1991. Instruction Manual Rotovisco® RV20 Measuring System M. Karlsruhe: HAAKE Mess-Technik.

[HAAKE] HAAKE Mess-Technik. 1992. Instruction Manual Software Rotation Version 2.4. Karlsruhe: Haake Mess-Technik.

Aziz AA, Mohamud Y, Roselina K, Boo HC, Nyuk LC, Che Man YB. 2011. Rheological, chemical and DSC thermal characteristics of different types of palm oil/palm stearin-based shortenings. Int Food Res J 18: 189-200.

[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2006. Standar Nasional Indonesia Minyak Kelapa Sawit. SNI 01-2901-2006. Jakarta: BSN.

Basiron Y. 2005. Palm oil. Di dalam: Shahidi F, editor. Bailey’s Industrial Oil and Fat Product. Ed ke-6. Vol ke-5. Hoboken: John Wiley & Sons Inc. hlm 333-429.

Bell A, Gordon MH, Jirasubkunakorn W, Smith KW. 2006. Effects of composition on fat rheology and crystallization. Food Chem 101: 799-805. Bing F, Lu J, Fa ZR. 2010. Effects of initial heating temperature on the

crystallization rate of trans-free palm oil. J Therm Anal Calorim 100: 1085– 1090.

Braipson-Danthine S, Gibon V. 2007. Comparative analysis of triacylglycerol composition, melting properties and polimorphic behaviour of palm oil and fractions. Eur J Lipid Sci Technol 109: 359-372.

Briggs JL, Wang T. 2004. Influence of shearing and time on the reological properties of milk chocolate during tempering. J Am Oil Chem Soc 81: 117-121.

[CAC] CODEX Alimentarius Commission. 2005. Recommended International Code of Practice for the Storage and Transport of Edible Fats and Oils in Bulk. CAC/RCP 36 – 1987 (Rev.1-1999, Rev.2-2001, Rev.3-2005). http://www.codexalimentarius.net/download/ standards/ 101/ CXP036e. pdf. [23 Mei 2011].

192

[CAC] CODEX Alimentarius Commission. 2009. CODEX Standard for Named Vegetable Oils. CODEX STAN 210-1999 (Adopted 1999, Revisions 2001, 2003, 2009. Amendment 2005). http://www.codexalimentarius.net/ download /standards/101/CXP210.pdf. [23 Mei 2011].

Calliaw G, Gibon V, Greyt W de, Plees L, Foubert I, Dewettinck K. 2007. Phase composition during palm olein fractionation and its effect on soft PMF and superolein quality. J Am Oil Chem Soc 84: 885-981.

Campos R, Narine SS, Marangoni AG. 2002. Effect of cooling rate on the structure and mechanical properties of milk fat and lard. Food Res Int 35: 971-981.

Carlson E. 1996. “Don’t gamble with physical properties forsimulations”. Chem Eng Prog 92: 35-46.

Che Man YB, Swe PZ. 1995. Thermal analysis of failed batch palm oil by Differential Scanning Calorimetry. J Am Oil Chem Soc 72: 529-1532.

Che Man YB, Haryati T, Ghazali HM, Asbi BA. 1999. Composition and thermal profile of crude palm oil and its products. J Am Oil Chem Soc 76: 237-242. Chen CW, Lai OM, Ghazali HM, Chong CL. 2002. Isothermal crystallization

kinetics of refined palm oil. J Am Oil Chem Soc 79: 403-410.

Chong CL, Kamarudin Z, Lesieur P, Marangoni A, Bourgaux C, Ollivon M. 2007. Thermal and structural behaviour of crude palm oil: crystallisation at very slow cooling rate. Eur J Lipid Sci Technol 109: 410-421.

Coupland JN, McClements DJ. 1997. Physical properties of liquid edible oils. J Am Oil Chem Soc 74: 1559-1564.

[DJIAK] Direktorat Jenderal Industri Agro dan Kimia, Departemen Perindustrian Republik Indonesia. 2009. Roadmap Industri Pengolah CPO. Jakarta: DJIAK. http://agro.kemenperin.go.id/e-klaster/file/roadmap/KICSUMUT_1 .pdf. [17 Maret 2012].

[Ditjenbun] Direktorat Jenderal Perkebunan, Departemen Pertanian. 1997.

Pengolahan Kelapa Sawit dan Pengelolaan Limbah Pabrik Kelapa Sawit. Jakarta: Ditjenbun.

[Ditjenbun] Direktorat Jenderal Perkebunan, Kementerian Pertanian. 2011. Luas areal dan produksi perkebunan seluruh Indonesia menurut pengusahaan. http://ditjenbun.deptan.go.id/cigraph/index.php/viewstat/komoditiutama/8-Kelapa%20Sawit.html. [4 Juni 2011].

Davis JP, Sanders TH. 2007. Liquid to semisolid rheological transitions of normal and high-oleic peanut oils upon cooling to refrigeration temperatures. J Am Oil Chem Soc 84: 979-987.

Fasina OO, Hallman H, Craig-Schmidt M, Clements C. 2006. Predicting temperature-dependence viscosity of vegetable oils from fatty acid composition. J Am Oil Chem Soc 83: 899-903.

Foubert I, Dewettinck K, Vanrolleghem PA. 2003. Modelling of crystallization kinetics of fats. J Food Sci and Technol 14:79-92.

193 Foubert I, Vanrolleghem PA, Thas O, Dewettinck K. 2006. Influence of chemical composition on the isothermal cocoa butter crystallization. J Food Sci 69: E478-E487.

[GAPKI] Gabungan Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia. 2012. Palm oil forecast to increase. http://www.gapki.or.id/news/detail/336. [17 Maret 2012].

Goodrum JW, Geller DP, Adams TT. 2002, Rheological characterization of yellow grease and poultry fat. J Am Oil Chem Soc 79: 961-964.

Graef V de, Dewettinck K, Verbeken D, Foubert I. 2006. Rheological behavior of crystallizing palm oil. Eur J Lipid Sci Technol 108: 864-870.

Graef V de, Goderis B, Puyvelde P van, Foubert I, Dewettinck K. 2008. Development of a rheological method to characterize palm oil crystallizing under shear. Eur J Lipid Sci Technol 110: 521-529.

Graef V de, Puyvelde P van, Goderis B, Dewettinck K. 2009. Influence of shear flow on polymorphic behavior and microstructural development during palm oil crystallization. Eur J Lipid Sci Technol 111: 290-302.

Gupta A, Sharma SK, Toor AP. 2007. An empirical correlation in predicting the viscosity of refined vegetables oils. Indian J Chem Tech 14 : 642-645.

Haryati T, Che Man YB, Swe PZ. 1997. Effect of repeated heating on thermal behaviour of crude palm oil. J Am Oil Chem Soc 74: 393-396.

Hilder MH. 1997. Oil storage and transportation. Di dalam: Gunstone FD, Padley FB, editor. Lipid Technologies and Applications. New York: Marcel Dekker Inc. hlm 199-222.

[IPL] IPL Technology and Consulting Services. 1995. Pipeline Design Fundamentals-Advanced Fluid Behavior. Alberta: IPL Tech & Consult Serv Inc.

[IUPAC] International Union of Pure and Applied Chemistry. 1987. Standard Methods for the Analysis of Oils, Fats and Derivatives. Oxford: Blackwell Sci Publ.

Kim J, Kim DN, Lee SH, Yoo S, Lee S. 2010. Correlation of fatty acid composition of vegetable oils with rheological behaviour and oil uptake. Food Chem 118: 398-402.

Lakitan B. 2012. Kebijakan riset dan teknologi untuk mendukung industrialisasi kelapa sawit dalam rangka implementasi MP3EI. Di dalam: Suryani A, Syamsu K, Saputra D, Suparman KS, Sulaeman I, Sukmawati Y, editor. Akselerasi Inovasi Industri Kelapa Sawit untuk Meningkatkan Daya Saing Global. Prosiding Seminar Nasional dan Kongres MAKSI; Bogor, 26 Jan 2012. Bogor: Masyarakat Perkelapa-Sawitan Indonesia. hlm 26-29.

Lawler PJ, Dimick PS. 2002. Crystallization and polymorphism of fats. Di dalam: Akoh CH, Min DB, editor. Food Lipids: Chemistry, Nutrition, and Biotechnology. Ed ke-2. New York: Marcel Dekker Inc. hlm 275-300.

Liang B, Shi Y, Hartel RW. 2003. Phase equilibrium and crystallization behavior of mixed lipid systems. J Am Oil Chem Soc 80: 301-306.

194

Liang B, Shi Y, Hartel RW. 2008. Correlation of rheological and microstructural properties in a model lipid system. J Am Oil Chem Soc 85: 397-404.

List GR, Wang T, Shukla VKS. 2005. Storage, handling, and transport of oils and fats. Di dalam: Shahidi F, editor. Bailey’s Industrial Oil and Fat Product. Ed ke-6. Vol ke-5. Hoboken: John Wiley & Sons Inc. hlm 191-229.

[MPOC] Malaysian Palm Oil Council. 2012. Palm oil non food uses. http://www.mpoc.org.za/palm-oil/non-food-uses. [17 Maret 2012].

Martini S, Herrera ML, Hartel RW. 2002a. Effect of cooling rate on crystallization behavior of milk fat fraction/sunflower oil blends. J Am Oil Chem Soc 79: 1055-1062.

Martini S, Herrera ML, Hartel RW. 2002b. Effect of processing conditions on microstructure of milk fat fraction/sunflower oil blends. J Am Oil Chem Soc 79: 1063-1068.

Metin S, Hartel RW. 2005. Crystalilization of fats and oils. Di dalam: Shahidi F, editor. Bailey’s Industrial Oil and Fat Product. Ed ke-6. Vol ke-5. Hoboken: John Wiley & Sons Inc. hlm 45-76.

Miskandar MS, Che Man YB, Yusoff MSA, Rahman RA. 2002. Effect of scraped-surface tube cooler temperature on the physical properties of palm oil margarine. J Am Oil Chem Soc 79: 931-936.

Munson BR, Young DF, Okiishi TH. 2001. Fundamentals of Fluid Mechanics. Ed ke-4. New York: John Wiley & Sons.

Narvaez PC, Rincon SM, Castaneda LZ, Sanchez FJ. 2008. Determination of some physical and transport properties of palm oil and of its methyl esters. Latin Am Appl Res 38: 1-6.

Ng WL, Oh CH. 1994. A kinetic-study on isothermal crystallization of palm oil by solid fat-content measurements. J Am Oil Chem Soc 71: 1135-1139.

O’Keefe SF, Pike OA. 2010. Fat characterization. Di dalam: Nielsen SS, editor. Food Analysis. Ed ke-4. New York: Springer. hlm 239-261.

Ong ASH, Choo YM, Ooi CK. 1995. Developments in palm oil. Di dalam: Hamilton RJ, editor. Developments in Oils and Fats. London: Blackie Academic & Profesional. hlm 153-191.

[PORAM] The Palm Oil Refiners Association of Malaysia. 2011. PORAM Standard Specifications for Processed Palm Oil. http://www.poram.org. my/v1/index.php?option=com_context&view=article&id=75&Itemid=55.html. [5 Juli 2011].

Pahan I. 2007. Panduan Lengkap Kelapa Sawit: Manajemen Agribisnis dari Hulu hingga Hilir. Jakarta: Penebar Swadaya.

Pootakham T, Kumar A. 2010a. A comparison of pipeline versus truck transport of bio-oil. Bioresource Tech 101: 414-421.

Pootakham T, Kumar A. 2010b. Bio-oil transport by pipeline: A techno-economic assessment. Bioresource Tech 101: 7137-7143.

195 Rao MA. 1999. Rheology of Fluid and Semifluid Foods: Principles and

Applications. Gaithersburg: Aspen Publication.

Rye GG, Litwinenko JW, Marangoni AG. 2005. Fat crystal network. Di dalam: Shahidi F, editor. Bailey’s Industrial Oil and Fat Product. Ed ke-6. Vol ke-5. Hoboken: John Wiley & Sons Inc. hlm 121-160.

Saberi AH, Lai OM, Toro-Vasquez JF. 2011. Crystallization kinetics of palm oil in blends with palm-based diacylglycerol. Food Res. Int. 44: 425-435.

Santos JCO, Santos IMG, Souza AG. 2005. Effect of heating and cooling on rheological parameters of edible vegetable oils. J Food Eng 64: 401-405. Sathivel S, Prinyawiwatkul W, Negulescu II, King JM, Basnayake BFA. 2003.

Effect of purification process on rheological properties of catfish oil. J Am Oil Chem Soc 80: 829-832.

Siew WL, Mohammad Y. 1989. Effects of refining on chemical and physical properties of palm oil products. J Am Oil Chem Soc 66: 1116-1119.

Siew WL, Ng WL. 1996. Effect of diglycerides on the crystallization of palm oleins. J Sci Agric 71: 496–500.

Singh RP, Heldman DR. 2001. Introduction to Food Engineering. London: Academic Press.

Sonwai S, Mackley MR. 2006. The effect of shear on the crystallization of cocoa butter. J Am Oil Chem Soc 83: 583-596.

Steffe JF. 1996. Rheological Methods in Food Process Engineering. East Lansing: Freeman Press.

Steffe JF, Daubert CR. 2006. Bioprocessing Pipelines: Rheology and Analyses. East Lansing: Freeman Press.

Tan CP, Che Man YB. 2000. Differential scanning calorimetry analysis of edible oils: comparison of thermal properties and chemical composition. J Am Oil Chem Soc 77: 143-155.

Tan CP, Che Man YB. 2002. Differential scanning calorimetric analysis of palm oil, palm oil based products and coconut oil: effects of scanning rate variation. Food Chem 76: 89-102.

Tangsathitkulchai C, Sittichaitaweekul Y, Tangsathitkulchai M. 2004. Temperature effect on the viscosities of palm oil and coconut oil blended with diesel oil. J Am Oil Chem Soc 81: 401-405.

Tarabukina E, Jego F, Haudin M, Navard P, Peuvrel-Disdier E. 2009. Effect of shear on the rheology and crystallization of palm oil. J Food Sci 74: E405-E416.

Timms RE. 1985. Physical properties of oils and mixtures of oils. J Am Oil Chem Soc 62: 241-248.

Timms RE. 1997. Fractionation. Di dalam: Gunstone FD, Padley FB, editor. Lipid Technologies and Applications. New York: Marcel Dekker Inc. hlm 199-222.

196

Toledo RT. 1991. Fundamentals of Food Process Engineering. New York: Chapman & Hall.

[USDA] United States Department of Agriculture. 2007. Indonesia: Palm oil production prospects continue to grow. http://www.pecad.fas.usda.gov/ highlights/2007/12/Indonesia_palmoil/. [17 Maret 2012].

Vuillequez A, Koza L, Youssef B, Bridier B, Saiter JM. 2010. Thermal and structural behavior of palm oil influence of cooling rate on fat crystallization. Macromol Symp 290: 137-145.

Walstra P, Kloek W, Vliet T van. 2001. Fat crystal networks. Di dalam: Garti NSK, editor. Crystallization Processes in Fats and Lipid Systems. New York: Marcel Dekker Inc. hlm 289-321.

Wang T, Briggs JL. 2002. Rheological and thermal properties of soybean oils with modified FA compositions. J Am Oil Chem Soc 79: 831-836.

Wargadalam A. 2012. Pengembangan klaster industri hilir kelapa sawit melalui insentif inovasi. Di dalam: Suryani A, Syamsu K, Saputra D, Suparman KS, Sulaeman I, Sukmawati Y, editor. Akselerasi Inovasi Industri Kelapa Sawit untuk Meningkatkan Daya Saing Global. Prosiding Seminar Nasional dan Kongres MAKSI; Bogor, 26 Jan 2012. Bogor: Masyarakat Perkelapa-Sawitan Indonesia. hlm 31-37.

Yuliati K. 2001. Kajian transportasi minyak kelapa sawit moda pipa [disertasi]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.