Pemisahan dengan cara Biologis

Pemisahan secara biologis yang dimaksudkan disini adalah pemisahan (pengutipan minyak) yang dilakukan pada fat pit (sludge oil recovery system).

Minyak yang di fat pit tersebut umumnya berasal dari :

–     Pembuangan (blow down) dari stasiun rebusan.

–     Lumpur/air buangan stasiun clarificatis yaitu antara lain berasal dari Decanter, Nozzle Separator dan Sand Tank.

–     Minyak-minyak yang terikut ke pembuangan pada saat pencucian, dll.

Minyak-minyak yang diperoleh di fat pit sebahagian adalah karena proses pengendapan dan sebahagian lagi adalah karena proses biologis, yaitu terjadinya pemecahan molekul-molekul minyak sebagai akibat fermentasi.

Minyak yang diperoleh dari fat pit tersebut selanjutnya dipompakan kembali ke crude oil tank untuk diproses ulang sedangkan sisa lumpur (sludge) dan air dialirkan ke kolam limbah (effluent treatment plant).

Walaupun telah dilakukan upaya pengutipan minyak semaksimal mungkin, namun pada lumpur/air buangan fat pit masih saja ada minyak yang terikut dan ini selanjutnya dihitung sebagai kerugian.

Batasan kerugian yang dapat ditolerir untuk ini adalah maksimum 1% terhadap kadar basah (on wet basis).

Artikel Terkait :

Pemurnian (Clarification)

Pemisahan Minyak dengan cara Pengendapan (Settling)

Pemisahan dengan cara Centrifuge

 

Iklan

Pemisahan dengan cara Centrifuge

Pendahuluan

  • Minyak dan Sludge yang diperoleh dari hasil pemisahan dengan cara pengendapan kemudian dialirkan kedalam masing-masing tanki untuk diproses lebih lanjut.

    Sludge Centrifuge

    Sludge Centrifuge

  • Seperti yang telah dijelaskan terdahulu bahwa didalam minyak hasil pemisahan ini masih mengandung unsur-unsur :
  1. Air                    :  ±  0,75%
  2. Zat padat       :  ±  0,25%
  • Minyak dengan kandungan  tersebut diatas masih belum memenuhi standard mutu jual, sehingga harus diproses lebih lanjut untuk menurunkan kadar air dan zat padat yang terkandung didalamnya (proses penjernihan).
  • Proses lanjutan (penjernihan) ini sebenarnya masih dapat dilakukan dengan cara pemanasan dan pengendapan tetapi akan memakan waktu yang lebih lama dan dengan segala resikonya antara lain :
  1. Perlu adanya penambahan tanki-tanki.
  2. Sebagai akibat pemansan yang berlebihan untuk waktu yang lama, maka bilangan peroxida didalam minyak akan meningkat akibat oxidasi. Hal ini sangat tidak diinginkan karena akan menurunkan harga jual minyak sawit.
  • Dengan penjelasan tersebut diatas dapatlah ditarik suatu kesimpulan bahwa penggunaan Centrifuge adalah lebih sesuai, karena waktu pemisahan yang lebih cepat/singkat dan dengan tingkat oxidasi yang jauh lebih kecil.

Tujuan Penggunaan Centrifuge

Centrifuge adalah mesin berputaran sangat tinggi yang digunakan untuk memisahkan cairan-cairan yang tidak saling bersenyawa (tidak saling melarutkan), mempunyai BJ yang berbeda dan sekaligus juga benda padat yang terkandung didalamnya. Dengan kata lain Centrifuge dapat digunakan dalam berbagai proses untuk pemisahan cairan-cairan atau antara cairan dengan bahan padat yang terkandung didalam.

Dengan bantuan gaya Centrifugal, komponen-komponen yang akan dipisahkan dipengaruhi oleh kekuatan yang ribuan kali lebih besar dari gaya gravitasi bumi, sehingga pemisahan minyak, air dan zat padat yang terkandung akan jauh lebih cepat didalam sebuah Bowl yang berputar.

Apa yang dikehendaki dari suatu Centrifuge dalam applikasinya di pabrik kelapa sawit adalah untuk melakukan tugas-tugas sebagai berikut :

1. Untuk membersihkan minyak (top oil) yang dihasilkan dari proses pemisahan pada clarifier tank sebelum diproses (dikeringkan) di Vacuum dryer. Jenis centrifuge yang digunakan untuk aplikasi ini adalah Oil Purifier, yaitu yang bertugas untuk memisahkan minyak dari air dan kotoran-kotoran ringan yang masih terkandung didalamnya.

2. Untuk mengambil kembali minyak yang masih terikut dengan sludge (lumpur) yang berasal dari clarifier tank.

Jenis centrifuge yang digunakan untuk aplikasi ini adalah Nozzle Separator atau Decanter atau kombinasi dari kedua nya.

Perbedaan jenis centrifuge tersebut diatas adalah disebabkan adanya perbedaan komposisi dari masing-masing produk yang akan diolah yaitu sebagai berikut :

  • Minyak dari Top Oil Tank terdiri dari :
  1. Air                    :  ± 0,75%
  2. Minyak           :  ± 99%
  3. Zat Padat       :  ± 0,25%
  • Sludge (lumpur) Clarifier Tank terdiri dari :
  1. Air                    :  ± 75%
  2. Minyak           :  ± 15%
  3. Zat Padat       :  ± 10%

Dari contoh diatas dapat dilihat bahwa komposisi masing-masing produk sangatlah berbeda walaupun produk-produk tersebut terdiri dari komponen yang sama, yaitu : minyak, air dan zat padat yang terkandung didalamnya, namun pengolahan dari ketiga produk tersebut haruslah menggunakan jenis Centrifuge yang berbeda agar dapat diperoleh hasil yang optimal.

Gaya Centrifugal

Dengan bantuan gaya centrifugal, komponen-komponen yang akan dipisahkan dipengaruhi oleh kekuatan yang ribuan kali lebih besar dari gaya gravitasi bumi, sehingga pemisahan minyak, air dan zat padat yang terkandung didalamnya akan jauh lebih cepat didalam sebuah bowl yang berputar.

Untuk jelasnya, dibawah ini diberikan suatu dasar perhitungan untuk mendapatkan gambaran dari perbedaan pemisahan dengan gaya gravitasi (alamiah) dan pemisahan dengan bantuan gaya centrifugal yang terjadi didalam suatu bowl yang berputar yaitu sebagai berikut :

Apabila Percepatan Radial (a) dalam Separator adalah :

=V2/R………………………….           (1)

dan Kecepatan Radial (V)

V = (n/60)  x  2  π  R ………………(2)

dimana :

n =  jumlah putaran permenit (RPM)

R = Jari-jari (Radial distance)

maka subsitusi persamaan (2) ke (1) merupakan percepatan radial adalah :

= (n2  x  4 π2  R2)/(3600  x R)

= (n2  x  π2  R)/900  ………………………(3)

Percepatan Gravitasi adalah :

=  981 cm/sec2 ……………………….(4)

Maka apabila persamaan dibagi dengan persamaan 4 akan didapat berapa kali percepatan pemisahan Centrifugal terhadap percepatan gravitasi, atau menurut rumus :

= (n2  x  π2  R)/(900 x 981) …………………(5)

Contoh :

Suatu Separator dengan jari-jari Bowl (R) = 40 cm, pada putaran (n) = 3000 RPM, maka percepatan memisah bila di bandingkan dengan percepatan gravitasi (menurut persamaan 5) adalah sebesar :

= (n2  x  π2  R)/(900  x  981)

= ((3000)2  x  (3,14)2  x  40)/(900  x  981)

= 4020 kali ≈ 4000 kali percepatan gravitasi

Pada pemakaian Separator dapat disimpulkan bahwa partikel minyak yang berputar dalam mesin centrifugal, dengan jari-jari Bowl ® 40 cm dari sumbu putar pada 3000 RPM (n) gaya pemisahannya 4000 kali lebih besar dari pemisahan dengan cara gravitasi, misalnya pada Static Clarifier.

Untuk mengetahui hubungan berapa kali percepatan gravitasi terhadap jari-jari Bowl (R) dan putaran Sludge Separator (n) dapat dilihat pada tabel-1

Jari – jari (R) dalam Cm

N = RPM

10

20

30

40

50

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

2.500

3.000

71

111

160

218

285

360

444

694

1.000

142

222

320

436

570

720

888

1.388

2.000

213

333

480

654

755

1.080

1.332

2.082

3.000

284

444

640

872

1.140

1.440

1.776

2.776

4.000

355

555

800

1.090

1.425

1.800

2.220

3.470

5.000

Tabel-1 : Hubungan percepatan gravitasi terhadap jari-jari Bowl dengan putaran sludge Separator (n)

Sebelum diolah oleh mesin Nozzle Separator hal yang perlu diperhatikan :

  • Sludge harus bertemperatur tinggi (minimal 95º) agar viskositas minyak rendah dan mudah untuk dipisahkan.
  • Sludge tersebut harus melalui Ritary Brush Strainer dan Sand Cyclone. Tujuan digunakan Rotary Brush Strainer untuk menyaring fibre beserta kotoran, hal ini akan memperkecil viskositas, sedangkan Sand Cyclone untuk membebaskan pasir agar Nozzle tidak cepat aus dan tidak cepat sumbat.

Maka untuk memperoleh gambaran penggunaan Brush Strainer dalam memperkecil viscositas dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel-2 : Viskositas sebelum dan sesudah Brush Strainer pada temperatur yang konstan (80º).

Nomor Sample

Apparent viscositas centipoise

Sludge sebelum Brush Strainer

Sludge setelah Brush Strainer

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

142,0

89,6

73,4

48,1

39,4

26,6

22,1

15,2

12,9

10,4

76,8

50,5

42,3

30,0

25,3

17,6

14,7

10,5

9,2

7,6

Pemisahan Minyak dengan cara Pengendapan (Settling)

Proses pemurnian minyak dilakukan dengan tiga cara yaitu :

–          Cara dengan pengendapan (Settling)

–          Cara dengan pemusingan (Centrifuge)

–          Cara dengan pengaruh biologis.

Penjelasan  dibawah ini akan memberikan gambaran mengenai penggabungan dimaksud serta keterkaitan antara satu proses dengan proses yang menyusul berikutnya.

Continuous Settling Tank

Continuous Settling Tank

 

Proses pendahuluan

Minyak kasar yang diperoleh dari hasil pengempaan (Press) dialirkan ke Saringan Getar (Vibrating Screen) untuk disaring, agar kotoran kasar berupa serabut-serabut dan cangkang yang lolos dari Saringan Press (Press Cage) dapat dipisahkan. Minyak kasar yang telah disaring selanjutnya dimasukkan kedalam suatu bak penampung (Crude Oil Tank), sedangkan kotoran yang berupa Serabut dan Cangkang dikembalikan ke Fruit Elevator untuk di proses ulang (Re-Cycle ke Digester/Press).

Minyak kasar atau Crude Oil yang telah terkumpul didalam Crude Oil Tank kemudian dinaikkan temperaturnya hingga mencapai 95 s/d 100ºC untuk selanjutnya dipompakan ke Tanki Pengendap (Static Clarifier Tank).

Menaikkan temperatur Minyak kasar adalah sangat penting artinya ; yaitu untuk memperbesar perbedaan berat jenis (BJ) antara Minyak, air dan Heavy Sludge yang terkandung didalam minyak kasar tersebut agar pada proses pengendapan minyak yang berat jenisnya lebih ringan akan mudah memisahkan diri dan naik kepermukaan.

Jika Minyak kasar dari pengempaan dibiarkan sementara waktu, maka akan terbentuk lapisan minyak dipermukaan yang semakin lama semakin tebal.

Untuk mendapatkan pengertian yang lebih jauh terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengendapan, maka akan diteliti apakah yang akan terjadi seandaninya cairan yang diendapkan terdiri hanya dari dua unsur yang tidak dapat bercampur (dalam hal ini Air dan Minyak) karena berat jenis yang berbeda-beda sedangkan zat yang terdispersi (Minyak) didalam zat dispersis (Air) berbentuk butir-butir kecil dari berbagai garis menengah.

Diumpamakan bahwa butiran-butiran minyak berbentuk bola. Butiran tersebut apabila dialirkan dalam suatu Tabung berisi media dengan berat jenis yang lebih besar akan mendapat gaya dorong keatas.

Butiran-butiran minyak yang dianggap berbentuk bola mempunyai volume sebagai berikut :

Volume      =    (4/3)    x  phi.  R3            =  1/6 . phi.  d3

Dimana     :  R = jari-jari bola minyak

d = diameter bola minyak

phi = 3.14

Apabila :    – Berat jenis (BJ) dari zat yang terdispersi (Minyak)  =    Y1

– Berat jenis (BJ) dari zat dispersie (Air) ………….    =    Y2

– Garis tengah butir (Minyak) ……………………….  =    d

Maka butir-butir zat yang terdispersi akan bergerak kearah permukaan oleh gaya sebesar :

1/6 p  d3  (Y2 – Y1) ………………………………….. (I)

Pada awalnya gerak ini adalah gerak yang dipercepat yang kemudian menjadi gerak yang beraturan. Pengaruh geseran yang dialami butir-butir minyak dalam geraknya didalam zat dispersie (Air) adalah m,engikuti hukum STOKES.

Menurut hukum STOKES daya gerak butir minyak (P) adalah :

3 phi n d.v  ……………………………………………………….    (II)

Dimana :

n (etha)  =       Viscositas Dynamis

V  =       kecepatan beraturan dari geraknya butir.

Dari persamaan (I) dan (II) apabila gerak dari butiran Minyak untuk mencapai kecepatan beraturan adalah sama, maka :

1/6 p d3 (Y2 – Y1) =  3 p h d.v

Kecepatan beraturan (v) adalah :

= ((1/6 . phi . d3)/(3 . phi . n . d)) x (Y2 – Y1)

= ((d2)/(18n)) x (Y2 – Y1)       ……………………………   (III)

Jalan pemikiran tersebut diatas tidak seluruhnya tepat, meskipun cukup cermat untuk keperluan kita, karena jarak yang telah ditempuh oleh butir minyak sebelum gerak yang dipercepat berobah menjadi gerak yang beraturan, dapat diabaikan saja karena sangat kecilnya.

Contoh       :

Suatu butir minyak (BJ = 0,9) dengan diameter = 0,04 mm, akan bergerak kepermukaan didalam lingkungan air bersuhu 20ºC yang mempunyai viscositas dynamis 0,01 deci-poise dengan kecepatan,

v = (d2 (Y2 – Y1)) / 18

v = ((0.04mm x 103)2 x (1 – 0.9))/ (18 x 0,01 deci-poise)

v = ((0.04)2 x 106 x 0.1)/(18 x 0,01)

v = 900 micron/dt

v = 900  x  10-4  cm/dt

v = 9  x  10-2  cm/dt

Jika pada suatu pengendapan, dengan tinggi apisan cairan (h) = 4 meter, sedangkan dikehendaki tak ada lagi butir-butir minyak ≥ 0,04 mm yang masih belum terpisahkan, maka diperlukan jangka waktu pengendapan :

h/v = (4 x 102 detik)/ 9.10-2 = (4 x 104)/9 = 4.444,44 detik  =  ± 1,23 jam

Sehingga waktu yang diperlukan untuk pemisahan campuran dari 2 unsur (Air dan minyak) dengan pengendapan adalah tergantung dari :

h =   Tinggi lapisan campuran dalam cm

d =   Des-integrasi dari minyak (diameter minyak)

(Y2-Y1)=  Selisih berat jenis

(etha) =  Viscositas dari air

Tingginya Lapisan Campuran

Dari h/v = waktu pengendapan, nyatalah bahwa semakin besar (h)  =  semakin tinggi lapisan cairan, semakin panjang pula jangka waktu yang diperlukan untuk pengendapan.

Karena diutamakan waktu pengendapan yang sependek mungkin maka harus diusahakan lapisan yang setipis mungkin.

Didalam praktek perpendekan ini dapat dicapai dengan pemisahan sehingga cairan terbagi dalam beberpa lapisan-lapisan dan ini didapat misalnya, pada pengendapan Static Clarifier.

Des-integrasi Dari Minyak

Des-integrasi minyak diartikan bahwa halusnya butir-butir minyak atau semakin halus (kecil) akan semakin panjang jangka waktu pengendapan. Oleh karena itu harus tetap diusahakan supaya butir-butir minyak yang keluar dari pengempaan tidak terpecah dalam butir yang halus.

Didalam prakteknya hal yang demikian tergantung dari cara pengempaan dan tak selalu dapat dicapai.

Hal ini disebabkan :

–          Pengadukan yang berlebihan

–          Pengacauan (didalam talang minyak kasar)

–          Pengempaan pada tekanan tinggi dan lain sebagainya.

Selisih berat jenis dari kedua zat yang akan dipisahkan sesamanya, dapat dikatakan tetap karena juga pada umumnya suhu kedua zat adalah sama.

Agar supaya memperoleh gambaran mengenai jalannya proses pengendapan dari minyak kasar yang dihasilkan oleh pengempaan dan yang mengandung banyak zat padat bukan lemak, kita umpamakan tangki terisi oleh minyak kasar.

Jika minyak kasar kita biarkan maka isi tanki akan mengendap dan akan terbentuklah lapisan sebagai berikut :

a.   Lapisan pertama   :     Yang terutama terdiri dari minyak.

b.   Lapisan kedua       :     Terdiri dari Air dan minyak yang mungkin masih dikandungnya dan berada dalam bentuk yang terhomogenisir atau jika berbentuk emulsie maka minyak ini dengan air merupakan emulsie yang masih hidup.

c.   Lapisan ketiga       :     Pada umumnya terdiri dari emulsieminyak/air yang tak terpecahkan; yang menjadi stabilisator dari emulsie yang tak hidup ini terutama adalah zat-zat padat yang dikandung oleh minyak kasar.

Lapisan Pertama

Minyak dari lapisan ini masih mengandung bintik-bintik air dan zaat pengotor lainnya. Untuk memperoleh minyak murni maka kadar air diturunkan dari ± 0,75% sampai seminimal mungkin (atau berkisar £ 0,10%).

Lapisan Kedua

Jika dinilai dari sifat-sifat emulsi yang dikandungnya kecuali dengan oengendapan, minyak didalam lapisan ini dapat dibebaskan dengan proses kimia, umpamanya dengan pembubuhan Electrolyte yang dapat memecahkan emulsie.

Dengan percobaan kearah ini, ternyata hasil yang dicapai tidak memberikan harapan untuk dilakukan secara besar-besaran karena dari percobaan itu didapat kesan bahwa perobahan yang terjadi karena pembubuhan Electrolyte, disamping memecahkan beberapa emulsie yang telah ada, juga menimbulkan emulsie yang baru.

Oleh sebab itu maka pembebasan minyak dari emulsie lapisan kedua dengan jalan pemanasan atau dengan jalan pemusingan (Centrifuge) adalah tetap lebih sederhana.

Lapisan Ketiga

Lapisan ini mengandung emulsie yang tidak hidup dan zat organik yang padat.

Terbentuknya emulsie sangat dipengaruhi oleh tingkat hubungan secara kimiawi maupun physic antara zat padat itu terhadap zat yang meng-emulgeer (air).

Maka dalam hal ini perhatian yang khusus untuk lapisan ketiga tersebut sangat diperlukan, agar supaya kerugian minyak dapat dibatasi serendah mungkin.

Minyak kasar hasil pengempaan yang akan diendapkan mempunyai komposisi sebagai berikut :

  • Minyak : ± 50%
  • Air : ± 42%
  • Zat Padat : ±   8 %

Proses pengendapan (Settling) dilakukan didalam suatu tanki vertikal yang mempunyai daya tampung berkisar 70 M3.

Tanki ini disebut Static Clarifier (Clarification Tank) yang bekerja secara kontinu, artinya ninyak kasar dari Crude Oil Tank dipompakan ke tanki pengendap ini secara terus menerus dan pengeluaran dari tanki ini juga akan berlangsung secara terus-menerus yaitu berupa :

1. Minyak (Top Oil)

Minyak yang diperoleh dari hasil pengendapan ini mempunyai komposisi sebagai berikut :

  • Minyak                        : ± 99%
  • Air                    : ± 0,75%
  • Zat Padat        : ± 0,25%

Selanjutnya minyak ini dialirkan kedalam tangki penampung minyak (Oil Tank) untuk kemudian akan diproses lebih lanjut  dengan menggunakan oil Purifier dan Vacum Dryer.

Pemisahan yang terjadi adalah didasari “Hukum Bejana Berhubungan”’ dimana akan terjadi selisih ketinggian permukaan antara media ringan (minyak) dan media berat (air dan Sludge).

Karena pemisahan yang akan dilakukan adalah secara kontinue, maka selisih ketinggian dari kedua media tadi harus diatur posisinya agar tujuan/hasil pemisahan yang diperoleh enar-benar sesuai dengan apa yang kita inginkan.

Untuk mengatur selisih permukaan tersebut diatas, maka rumus sederhana yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :

->  Po g x + Ps g y = Ps g  z

g    =    Percepatan gravitasi (» 9,81 m/dt2)

Po  =    Berat jenis minyak (» 0,9 gm/cc)

Ps  =    Berat jenis sludge (» 1,0 gm/cc)

Maka persamaan menjadi :

->  Po x + Ps y = Ps  z ………………………………. (1)

Sehingga persamaan (1) menjadi :

->  0,9x + y = z ………………………………………. (2)

Menurut gambar diatas, terlihat : SH + z  = x + y  dimana :

SH =    Selisih permukaan minyak dan sludge

x    =    Tinggi lapisan minyak

y    =    Tinggi lapisan Sludge

z    =    Tinggi lapisan miniyak dan sludge

->  SH =    x  +  y  –  z………………………………..  (3)

SH =    Ketinggian Sludge Skimmer dibandingkan Oil Skimmer.

Substitusi rumus (2) ke (3)

->  SH =  x  +  y  –  (0,9x  +  y)

=  x  +  y  –  0,9x  –  y

=  x  –  0,9x

=  0,1x

Jadi :

->  x  =  10 SH

Dari hasil perhitungan tersebut dapat disimpulkan bahwa selisih ketinggian antara permukan minyak dengan saluran keluar sludge atau tinggi SH adalah 1/10x.

2. Lumpur (Sludge)

Sludge yang diperoleh dari hasil pengendapan ini mempunyai komposisi sebagai berikut :

Minyak :  ±  15%

air           :  ±  75%

Zat padat :  ±  10%

Sludge ini kemudian dialirkan ke tanki Sludge untuk kemudian akan diproses lebih lanjut dengan Nozzle Separator atau Decanter.

Hal-hal yang perlu mendapat perhatian pada proses pemisahan dengan cara pengendapan ini antara lain adalah sebagai berikut :

a.   Untuk mendapatkan suatu hasil pemisahan yang baik, maka tangki Clarifier ini harus diisi secara kontinu dengan volume yang teratur dan dengan temperatur crude oil berkisar 95 s/d 100ºC.

Hindari cara pengisian yang berfluktuasi karena hal ini dapat menimbulkan Turbulensi dan mengacaukan lapisan-lapisan yang sudah terbentuk didalam tanki Clarifier.

b.   Tanki Clarifier dilengkapi dengan pipa pemanas (Heating Coil) yang berfungsi untuk memanaskan Crude Oil sisa pengolahan yang lalu dan hanya perlu dioperasikan paling lama 30 menit sebelum dimulainya pengolahan.

Selam proses berlangsung, pipa pemanas (Heating Coil) yang ada didalam tanki Clarifier tidak boleh dibuka/dioperasikan disebabkan hal-hal sebagai berikut :

  1. Pemanasan oleh Heating Coil akan menyebabkan air yang terkandung ada didalam Heavy Phase dan berada disekitar Heating Coil menjadi mendidih.
  2. Pada air yang mendidih akan timbul gelembung-gelembung udara yang bergerak keatas untuk kemudian menimbulkan arus (Turbulensi) yang akan mengacaukan proses pemisahan serta pengendapan yang sudah mulai terbentuk.
  3. Setiap pagi sebelum pengolahan dimulai dan sebelum dilakukan pemanasan pendahuluan, maka sebahagian kecil dari isi tanki (± 3 m3) perlu dikeluarkan dan dimasukkan kedalam bak penampung (sludge Drain Tank).

Maksud pengeluaran ini adalah agar kotoran dan pasir yang telah mengendap pada saat tangki dalam keadaan diam (Statis) dapat dikeluarkan.

Pada Sludge Drain Tank ini pasir dan kotoran akan dipisahkan dari minyak yang masih terikut bersamanya ; untuk kemudian minyak yang telah bebas dari pasir dan kotoran tersebut dikembalikan ke Clarifier Tank atau ke Crude Oil Tank.

Pemurnian (Clarification)

Tujuan Utama

Di Pabrik Minyak Sawit, Minyak kasar yang diperoleh dari pengempaan, dibersihkan dari kotoran yang terutama berasal dari daging buah berupa bahan padat dan air.

Maksud dari pada pembersihan/pemurnian Minyak kasar adalah untuk memurnikan Minyak tersebut agar diperoleh mutu sebaik mungkin dan dapat dipasarkan dengan harga yang layak.

Untuk dapat memahami dengan baik tujuan dan hakekat dari pada pemurnian Minyak kasar, maka perlu dipelajari sifat-sifat “fisika-kimiawi” dari Minyak kasar tersebut.

Minyak kasar sebagai hasil pengempaan dapat diperinci sebagai berikut :

a.    Campuran Minyak dan Air

Campuran yang unsurnya (Air dan Minyak) terbagi tidak terlalu halus sehingga dengan cepat dan mudah kedua unsur itu dapat dipisah-pisahkan sesamanya.

Minyak yang sedemikian berasal dari :

  • Bejana pengaduk yang dipanaskan (Digester) yaitu minyak yang keluar sebelum proses pengempaan (Press).
  • Minyak yang keluar dari hasil pengempaan tahap awal dimana tekanan masih rendah.

Minyak dalam campuran ini disebut Minyak bebas karena boleh dikatakan tak mempunyai affinitas apapun dengan air yang mengelilinginya dan yang tercampur dengannya.

Minyak jenis ini bila dibiarkan akan segera memisah ditas lapisan air yang mengendap.

b.   Campuran homogen antara Butir Air dan Minyak

Campuran homogen antara Butir air dan minyak yang terbagi sangat halus. Dalam hal demikian kedua unsur merupakan emulsie yang sangat stabil.

Campuran semacam ini terutama berasal dari tahap terakhir pengempaan yaitu sisa-sisa zat cair dalam ampas yang ditekan dan dipaksakan mencari jalan keluar melalui celah-celah kecil dari dalam ampas pengempaan, sehingga terpecah/terurai menjadi butir-butir molekul dan minyak seakan-akan terhomogenisir didalam lingkungan air.

c.   Emulsi Air/Minyak

 Emulsi semacam ini boleh dikatakan tidak berarti didalam pemurnian minyak di Pabrik Minyak Sawit asalkan dapat dijamin viscositas yang layak (pada suhu 80ºC – 100ºC).

d.    Emulsie Minyak/Air

Jika de-integrasi minyak didalam air sedemikian jauhnya sehingga terjadi homogenisasi maka diperoleh suatu emulsi yang stabil, walaupun diketahui juga bahwa tanpa de-integrasi minyak dalam air yang intensif, akan dapat juga terbentuk emulsie yang stabil berkat adanya emulgator yang aktif.

Asam lemak, zat lendir dan serat halus  serta sisa-sisa sel merupakan emulgator ataupun stabilisator sehingga dapat terjadi emulsie yang hidup dan yang tak hidup.

Minyak kasar yang berasal dari pengempaan terdiri dari butir-butir minyak berbagai ukuran didalam lingkungan air. Air yang dimaksud bukan air murni dalam arti physis, tetapi Phase Disperse dari emulsie.

  • Butir-butir minyak itu menunjukkan gerak kepermukaan. Apabila medium pemisah antara butir-butir itu hilang, maka akan terjadi penggabungan butir kecil menjadi butir-butir yang lebih besar dan dengan demikian gerak kepermukaanpun menjadi dipercepat.
  • Gerak keatas dan penggabungan butir menjadi butir-butir besar adalah gerak kearah keseimbangan sehingga akhirnya terjadi lapisan minyak disebelah atas dan lapisan air bawahnya.
  • Mula-mula pemisahan kedua lapisan itu tidak jelas (kabur) ; butir-butir kecil air didalam lapisan minyak dan butir-butir kecil minyak dalam lingkungan air. Butir-butir air akan dapat mengendap masuk kedalam lingkungan air jika lapisan minyak cukup encer (BJ Air > BJ Minyak).
  • Butir-butir halus minyak lambat sekali bergerak keatas dan sebagian akan tetap berbentuk butir-butir yang halus sekali dan melayang didalam ligkungan air.
  • Emulgator-emulgator dengan muatan listriknya mencegah ataupun memperlambat penggabungan butir-butir halus minyak itu.
  • Butir-butir halus yang bermuatan listrik itu adalah merupakan emulsie yang hidup.
  • Emulsie yang tak hidup diakibatkan oleh gejala absorbsi yang timbul disebabkan adanya zat-zat organik seperti misalnya : sisa sel dan serat-serat halus yang berasal dari daging buah.
  • Dengan pengolahan pendahuluan (Sterilisasi) yang baik maka pengaruh zat-zat lendir dan lilin dari dalam daging buah dapat diperkecil.

Namun demikian tidak boleh diabaikan pengaruhnya sebagai emulgator dan terutama sebagai stabilisator jika zat-zat itu terdapat dalam fat pit meskipun dalam persentase yang rendah, karena mempersukar pemisahan minyak dari dalam fat pit.

Cara-cara untuk memperoleh & memisahkan minyak dari minyak kasar

Ada berbagai cara yang lazim dilakukan dalam pemurnian minyak kasar di pabrik minyak kelapa sawit yaitu :

  • Cara dengan pengendapan (Settling)                                                                                                                                                                           Pemisahan minyak dari minyak kasar terjadi/berlangsung karena pengendapan bagian yang berat (sludge + air) dan minyak yang terpisah berada dilapisan atas.
  • Cara dengan pemusingan (Centrifugal)                                                                                                                                                                        Dengan cara ini waktu pemisahan yang diperlukan menjadi lebih singkat karena bantuan tenaga centrifugal.
  • Cara dengan pengaruh biologis                                                                                                                                                                                              Cara ini adalah merupakan kelanjutan dari kedua cara tersebut diatas dan dilakukan pada proses pemisahan di fat pit atau Sludge Oil Recovery System.

Pada umumnya cara-cara tersebut diatas dilakukan secara tergabung ; baik gabungan dari ketiganya maupun dua dari ketiga cara.

 

Artikel Terkait :

 

Pengempaan (Pressing)

Tujuan Utama

Tujuan utama dari proses pengempaan (Pressing) adalah mengeluarkan Minyak dari bubur buah yang telah diaduk. Secara umum pengambilan minyak nabati dari sumbunya disebut “ekstraksi minyak atau lemak.”

Pekerjaan ekstraksi minyak dapat dilakukan dengan cara :

  1. Ekstraksi Minyak (lemak) secara mekanis.
  2. Ekstraksi Minyak (lemak) secara Fisis.
  3. Ekstraksi Minyak (lemak) secara Mekanis dan fisis.
  4. Ekstraksi Minyak (lemak) secara Biologis.

Pada umumnya ekstraksi Minyak Kelapa Sawit dilakukan secara Mekanis yaitu dengan pengepressan atau pengempaan.

Dengan pengepressan atau pengempaan minyak yang ada pada bubur Buah Kelapa Sawit akan dibebaskan dari bubur buah dan terpisah dari serat dan biji Sawit.

Jenis alat kempa yang dikenal, yaitu :

  1. Kempa Hydraulik (Hydraulic Press)
  2. Kempa Ulir (Screw Press).

Kempa Ulir (Screw Press) dalam penggunaannya lebih menguntungkan dibandingkan dengan kempa Hydraulik (Hydraulic Press).

Keuntungan-keuntungan yang diperoleh antara lain :

  1. Bekerja secara kontinyu.
  2. Kapasitas Olahnya tinggi.
  3. Efisiensi pengempaan lebih tinggi (kehilangan Minyak kecil).
  4. Pemakaian tenaga (Operator) yang sedikit.

“Kelemahan Screw Press terutama adalah karena tingginya persentase biji yang pecah & kadang-kadang sulit untuk dimonitor secara visual”.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam Pengempaan (Pressing) :

  1. Suhu air panas harus mencapai 90ºC.
  2.  Tekanan Press harus diatur sedemiian rupa agar kerugian minyak didalam ampas cukup rendah sedangkan sebaliknya biji-biji yang pecah atau hancur harus juga rendah.
  3.  Setiap Press harus distop dari pemakaian untuk direkondisi (Rebuilt) Screwnya setelah berjalan ± 500 jam.

Screw yang sudah aus melebihi 5 s/d 6 mm akan menyebabkan tingginya percentage biji pecah dan disamping itu akan juga mempercepat kerusakan Saringan Press (Press Cage).

Artikel Terkait :

Pemurnian (Clarification)

Process Flow Diagram Of Palm Oil Mill

 

Hal-hal yang Perlu Diketahui Selama Proses Pengadukan

Untuk pengertian praktis dibutuhkan pengetahuan mengenai hal-hal yang terjadi selama pengadukan yaitu :

  • Perusakan dari sel minyak
  • Pengeluaran minyak dari dalam ketel pengaduk
  • Pendidihan isi dari Ketel Pengaduk
  • Pengisian Ketel Pengaduk & pengaruhnya terhadap effek pengadukan

1. Perusakan sel-sel minyak

Karena gesekan yang timbul pada waktu pengadukan maka dinding sel (daging buah) yang mengandung minyak akan terkoyak/terusak sehingga minyak (bintik-bintik minyak) akan keluar dengan sendirinya atau sekurang-kurangnya dapat dengan mudah sekali dikeluarkan dari dalam sel pada proses pengempaan (Press).

Jika diambil ampas pengempaan dan diteliti sel-sel minyaknya dibawah Mikroskop, maka akan dapat dilihat bahwa sel minyak itu sebahagian besar hilang dan hanya pada beberapa bahagian saja masih kelihatan sedikit sisa minyak berbentuk bintik-bintik.

Apabila selama proses pengadukan minyak yang telah membebaskan diri dari selnya tersebut tidak segera dialirkan keluar dari dalam Ketel Pengaduk, maka masa yang sedang diaduk menjadi licin serta akan berakibat menurunnya effek pengadukan dan dengan demikian tidak dapat memenuhi apa yang diinginkan.

2. Pengeluaran minyak dari dalam pengaduk

Kecuali menurunkan effek pengadukan, seperti dijelaskan diatas maka minyak “bebas” yang tidak dikeluarkan dari dalam Ketel Pengaduk (Digester) akan membentuk emulsi dengan unsur lain yang terkandung dalam minyak kasar itu.

Minyak kasar ini terbentuk dari unsur-unsur :

  1. Non-fat (bahan bukan lemak) : terdiri dari serat-serat, sisa-sisa sel & bahan lain yang dapat larut.
  2. Cairan bukan minyak.
  3. Emulsi cairan bukan minyak dengan minyak.
  4. Emulsi minyak dengan cairan bukan minyak.
  5. Minyak.

Terutama emulsi tersebut (3) dan (4) adalah cairan yang tinggi sekali Viskositasnya yang dihasilkan oleh pengempaan pada tekanan tinggi.

Untuk menurunkan Viskositas dapt ditempuh beberapa cara, antara lain :

  • Menambah air panas kedalam Ketel Pengaduk tetapi hasilnya tidak memuaskan, malahan merugikan karena : effek pengadukan akan sangat menurun. Daging akan “tercuci” sehingga sel-sel tidak terpecah dan kandungan minyak didalamnya akan ikut terbawa bersama lumpur dan meningkatkan kerugian minyak didalam lumpur (Sludge).
  • Penambahan air panas pada minyak kasar hanya dilakukan pada proses pengempaan (Press).
  • Pengenceran Minyak kasar tersebut diperlukan terutama pada proses penyaringan dan pemisahan awal antara minyak dengan lumpur (Sludge) pada System Continous Settling Tank (Clarifier) di Station Clarification (Station Pemurnian Minyak).
  • Untuk memperoleh pengenceran yang dikehendaki diperlukan penambahan air panas yang tidak sedikit yaitu berkisar anatara 15% s/d 20% per ton TBS. Hal ini menyebabkan timbulnya pekerjaan extra pada Station Pemurnian Minyak.

3. Pemanasan Isi Ketel Pengaduk

Meskipun Minyak “bebas” didalm pengadukan telah dialirkan keluar dari dalam Ketel Pengaduk tetapi tetap masih akan terdapat sisa-sisa cairan yang karena pendidihan membentuk gelembung yang timbul bergerak kearah atas sambil membawa sisa cairan yang mengendap dibagian bawah dari Ketel Pengaduk, sehingga msa yang sudah menjadi lebih kesat akan encer kembali dan merugikan effek pengadukan.

Kecuali hal yang tersebut diatas itu maka gelembung pendidihan yang selaput tipisnya mengandung minyak, jika kemudian pecah, akan menyebabkan minyak yang semula sudah berhimpun akan terpencar kembali dalam bintik minyak yang sangat halus (terjadi emulsi).

Ketentuan dibawah ini adalah mutlak dan harus menjadi perhatian yaitu :

  • Jika Ketel Pengaduk terisi penuh maka tekanan yang ditimbulkan oleh beban berat isian itu sendiri mempertinggi gaya gesekan yang diperlukan untuk memperoleh hasil pengadukan yang optimal.
  • Jangka waktu pengadukan yang harus dialami oleh isi Ketel Pengaduk sebelum di Press juga merupakan faktor yang cukup penting untuk dapat memenuhi syarat-syarat pengadukan yang baik.
  • Semakin banyak isian suatu Ketel Pengaduk maka semakin lama buah akan teraduk sebelum dikempa, jadi gabungan dari kedua faktor : isian Ketel Pengaduk dan jangka waktu pengadukan harus diusahakan sedapat mungkin untuk dipenuhi secara simultan.

PENGADUKAN

Pendahuluan

Proses pengadukan yang harus dijalani oleh buah (daging buah) untuk memperoleh minyak secara rational adalah proses yang cukup penting, sebab proses pengadukan yang sempurna (baik) akan menghasilkan minyak yang optimal.

Untuk tujuan itu diperlukan pengertian mengenai daging buah dan susunannya.

Secara global maka buah kelapa sawit terdiri dari :

–          Daging buah

–          Cangkang Biji

–          Inti biji

Tebal daging buah, dari buah yang cukup baik (normal), berkisar antara 2 s/d 8 mm sesuai dengan jenis buah.

Daging buah ini terdiri dari sel-sel yang mengandung minyak, serabut dan bahan pengikat (semen).

Sel-sel yang mengandung minyak mempunyai dinding yang tipis dan boleh dikatakan terisi sepenuhnya oleh minyak yang berbentuk bintik-bintik.

Serabut yang tersusun memanjang dari pangkal kearah ujung buah melingkungi daging buah. Bahan pengikat (semen) yang mempunyai sifat seperti Pectine, mengikat sel-sel antara sesamanya dan juga mengikat serabut sehingga terbentuk suatu ikatan atau dalam hal ini kita sebut daging buah.

Analoginya adalah beton bertulang :

–          Kerikil = sel-sel.

–          Kerangka besi beton = serabut.

–          Semen/Specie = bahan pengikat/Pectine.

Untuk lebih memahami gejala-gejala yang terjadi didalam proses pengadukan (peremasan) perlu diketahui hal-hal sebagai berikut :

  1. Suatu potongan/irisan yang tidak terlalu tipis dari buah yang matang dan masih segar yang dicelupkan kedalam air dingin, tidak akan mengalami perobahan apapun.
  2. Irisan seperti tersebutdalam (a), setelah dicelupkan beberapa saat kedalam air panas (90ºC – 100ºC) akan terurai. Ikatan antar sel terputus dan sel atau gugusan sel akan bercerai-berai dengan bintik-bintik minyak didalamnya.
  3. Jika percobaan (b) dilakukan dengan risan daging buah yang telah direbus, maka hasilnya akan sama tetapi penguraian daging buah akan lebih cepat terjadi.
  4. Pada serabut yang dikeluarkan dari dalam daging buah matang yang segar akan terdapat sel-sel yang mengandung minyak, yang melekat padanya dan tidak dapat dilepaskan dari serabut dengan mencelupkannya kedalam air dingin.
  5. Sel-sel tersebut diatas akan melepas dari serabut jika dilakukan pencelupan kedalam air panas.

Dari hal tersebut diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa semen yang mengikat sel-sel kepada sesamanya dan kepada serabut akan larut dalam air panas karena sifatnya yang seperti Pectine untuk kemudian berobah menjadi Peclos yang larut dalam air panas.

Didalam buah, perobahan ini berlangsung selama proses pematangan.

Demikian juga halnya dengan serabut dan sel minyak yang terikat pada batok/cangkang biji oleh semen yang sama seperti tersebut diatas.

Mudahlah sekarang untuk dimengerti bahwa karena pengaruh perebusan (panasnya uap) maka ikatan antar sel, serabut dan batok biji menjadi lemah sekali.

Dari penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan tindakan apa yang perlu dilaksanakan untuk mencapai effect pengadukan yang seting-tingginya dan berguna untuk mendapatkan minyak yang semaksimal mungkin.

Tujuan Utama Proses Pengadukan

Proses pengadukan bertujuan memudahkan pekerjaan pengempaab sehingga minyak dengan mudah dapat dipisahkan dari daging buah dengan tingkat kerugian yang sekecil-kecilnya.

Untuk mencapai tujuan itu perlu dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

  1. Pengadukan harus menghasilkan peremasan yang optimal sehingga daging buah terlepas seluruhnya dari bijinya; tidak boleh terdapat buah yang amsih utuh (daging buah masih melekat pada bijinya).
  2. Pengadukan harus menghasilkan masa yang merata (Homogen) dan biji tidak boleh memisah dari masa untuk kemudian turun kebagian bawah Ketel Pengaduk.
  3. Daging buah tidak boleh teremas lumat menjadi bubur, struktur serabut dari daging buah harus masih tampak.
  4. Minyak kasar yang keluar dari daging buah selama pengadukan harus dialirkan keluar dari Bejana pengadukan untuk menghindarkan pembentukkan emulsi.
  5. Pemanasan 95ºC selama proses pengadukan diperlukan untuk mempertinggi effect pengempaan Pemanasan tidak boleh mengakibatkan masa yang teraduk menjadi mendidih dan untuk itu suhu harus dapat diatur dan diukur.

Penelitian terhadap syarat-syarat tersebut diatas penting sekali karena sebagian besar didasarkan kepada penglihatan, ump : pengamatan “Massa” yang keluar dari Bejana pengadukan menuju Press melalui talang yang dilengkapi kaca atau Fibre Glass yang transparant.

Kerugian Minyak yang tertinggal didalam ampas Pressan dapat diteliti, tetapi penelitian itu tidak selalu dapat digunakan untuk menilai proses pengadukan sebab faktor lain (diluar proses pengadukan) juga sangat berpengaruh pada kegiatan itu, antara lain tingkat kematangan dari buah yang diolah serta proses perebusan.

Penelitian yang lebih cermat akan memerlukan waktu penelitian yang tidak sedikit sehingga tidak mungkin dapat dilakukan didalam waktu singkat.