Suatu hari Joule dan Thomson melakukan eksperimen dengan peralatan sederhana seperti berikut. Bayangkan sebuah tabung dengan pelat berpori (porous plug) yang memisahkan tabung tersebut menjadi dua bagian. Pelat tersebut dapat dilewati gas tetapi dengan laju yang lambat (biasanya istilah gaul termodinamikanya disebut throttle). Pada kedua ujung tabung tersebut terdapat piston yang bisa masuk dengan tepat dan kuat ke dalam tabung. Setiap piston bisa bergerak mendekati dan menjauhi poros berpori tersebut. Tabung juga diinsulasi dengan baik sehingga tidak ada kalor yang bisa masuk dan keluar tabung tersebut (istilah keren: adiabatik).

Skema Percobaan Ekspansi Joule-Thomson

Gas dimasukkan di antara pelat berpori dan piston sebelah kiri tabung. Kita sebut  sisi pertama. Pada bagian kanan tabung, piston berada tanpa ruang kosong di sebelah poros berpori. Sebut saja sisi kedua. Volume awal sisi pertama adalah V₁. Tekanan awal dan temperaturnya masing-masing P₁ dan T₁.  Sekarang, gas pada sisi pertama didorong piston ke arah poros berpori dan pada saat yang sama piston sisi kedua akan tertarik menjauhi poros berpori sehingga memiliki tekanan P₂ (tentu saja P₂ lebih kecil daripada P₁). Pada akhir eksperimen, piston sisi pertama tepat berada di sebelah poros berpori dan kondisi (volume, tekanan, dan temperatur) akhir sisi kedua adalah V₂, P₂, dan T₂.

Ada yang aneh hasil percobaan sederhana tersebut! Pengukuran yang akurat menunjukkan T₂ tidak sama dengan T₁. Kadang T₂ bisa lebih kecil dan lebih besar dari T₁. Bagaimana menjelaskan hal ini?

Analisis Awal

Proses diawali dengan volume V₁=V₁ dan V₂=0 dan diakhiri dengan V₁=0 dan V₂=V₂. Kerja yang dilakukan pada sisi pertama: W₁= – P₁(0-V₁) =P₁V₁. Kerja yang dihasilkan pada sisi kedua: W₂ = – P₂ (V₂-0) = – P₂V₂ (sekedar intermezo: Masih ingat kan rumus kerja W = – P ?V?? Kalo negatif berarti kerja yang dihasilkan sisitem, kalo positif berarti kerja yang dilakukan pada sistem).

Berarti kerja total adalah

W_total = W₁ + W₂ = P₁V₁ – P₂V₂

Masih ingat hukum termodinamika pertama? deltaU = Q + W. Artinya perubahan energi dalam sistem akan dipengaruhi oleh panas dan kerja total yang terjadi pada sistem. Karena eksperimen ini dilakukan pada kondisi adiabatik, maka Q = 0. Dengan demikian energi dalam (deltaU) hanya bergantung pada W (kerja total sistem).

DeltaU = W_total

U₂ – U₁ = P₁V₁ – P₂V₂

U₂ + P₂V₂ = U₁ + P₁V₁

Masih ingat U+PV = H (entalpi) ??

Jadi, persamaan terakhir ditutup dengan H₂ =H₁. Proses ternyata berlangsung pada kondisi ISENTALPI!

Biasanya dalam soal atau aplikasi termodinamika, alat yang berperan sebagai poros berpori (porous plug) tersebut adalah valve. Nah, uda tahu kan kenapa pada setiap soal termodinamika yang berhubungan dengan valve selalu diselesaikan dengan kondisi isentalpi (H₂ =H₁)?

Sekian tulisan ekspansi Joule-Thomson bagian pertama. Pembahasan mengenai efek penurunan/kenaikan temperatur akan dijelaskan pada bagian kedua. Nantikan kisah seru ekspansi Joule-Thomson pada bagian kedua.

Tak bermaksud menggurui, hanya sekedar berbagi ilmu.

Sumber:

1. Daubert. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6 Edition
2. Gans, Paul. Physical Chemistry 1: JT Notes. 1993.
3. Smith, V., Van Ness,  Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics,  4^th Edition, McGraw-Hill, Singapore, 1987
4. etiska18.wordpress.com/2010/10/04 (Image Source)
5. WikEducator. The Joule-Thomson Experiment (Image Source)

Oven microwave sebagai alternatif metode penyiapan makanan

Dulu, sebagian besar makanan di Indonesia dikemas menggunakan daun, kebanyakan menggunakan daun pisang. Dengan industri yang tumbuh dengan cukup cepat dan urbanisasi, daun mulai digantikan dengan kertas wax coklat, seperti yang sampai sekarang sering digunakan oleh warung-warung nasi. Teknologi kemasan terus berkembang dari waktu ke waktu, berbagai sistem dan mesin dikembangkan untuk memproduksi boks-boks kemasan yang menawarkan jaminan kualitas makanan yang lebih baik serta tingkat kenyamanan yang lebih tinggi bagi konsumen. Sekarang, kontainer plastik dan boks styrofoam semakin menjadi primadona di kalangan produsen makanan karena kemasan ini mudah digunakan dan dapat menjaga makanan tetap hangat dalam waktu yang lebih lama.

Jauh sebelum itu, pada tahun 2500 sebelum masehi, kontainer gelas telah digunakan di Mesir dan Babylon. Penduduk Siria menemukan teknologi blowing container dari molten glass sekitar abad pertama masehi. Prosedur dalam membuat sebuah botol tetap sama hingga abad 19. Pada 1821, mold yang dapat ditiup leher dan badannya diperkenalkan. Screw top ditemukan pada 1872, sedangkan crown cap yang dapat menyimpan bir dengan lebih baik ditemukan pada 1892.

Oven microwave pada awal perkembangannya

Pada akhir tahun 1800-an, pengemasan makanan tidak menggunakan basis sains. Di Amerika Serikat, koran dan kain bekas diketahui merupakan pengemas daging dan tepung atau gula. Tinfoill digunakan di Perancis untuk membungkus permen. Pada tahun 1850, Cadburry menggunakan kemasan komposit bagi bagian dalam coklat dan kertas stain resistant untuk bagian luarnya.

Kemasan kertas pertama dikembangkan pada tahun 1852. Penjualan meningkat karena konsumen tidak harus membawa kontainer isi ulang dari rumah untuk mewadahkan makanan. Di banyak negara, paper bag banyak digunakan untuk mengemas tepung, gula, dan makanan bagi hewan peliharaan.

Di negara-negara barat, sejak tahun 1950-an plastik masuk ke dalam industri kemasan dan menggantikan banyak kemasan yang menggunakan metal, gelas, dan kertas. Kemasan plastik lebih murah dan lebih mudah diproduksi, memiliki berat yang lebih ringan, tidak bisa patah, dan lebih murah untuk diangkut.

Industri kemasan makanan telah berkembang melampaui desain dan manufaktur kontainer-kontainer sederhana dengan fungsi dasar. Bukan hanya memenuhi standard fungsionalitas, manufaktur kemasan makanan telah berkembang menjadi lebih sophisticated dengan terintegrasinya desain produk dan grafis. Integrasi ini memastikan produk yang ditawarkan menonjol dan dapar menawarkan suatu keunikan bagi konsumen. Semua ini harus dicapai dengan harga yang efisien. Kemampuan menambahkan suatu nilai jual pada kemasan mungkinkan produsen makanan membedakan dirinya dari pemain lainnya, yang umumnya bersaing keras dalam soal harga.

Pengetahuan masyarakat mengenai pemakaian oven yang aman meningkat pada tahun 1980-an. Jumlah keluarga yang menggunakan microwave dalam rumah tangga meningkat dari 15% menjadi 78%. Produk makanan microwave meningkat dari 278 pada 1986 menjadi 1000 produk pada 1988. Sehingga pada awalnya, orang-orang memprediksi aplikasi ini akan merevolusi cara masyarakat dalam memasak dan menyiapkan makanan. Namun nyatanya, hal itu tidak terjadi pada tahun 1980-an, bahkan pada tahun 1990-an microwave biasanya hanya digunakan untuk memanaskan kembali atau untuk menyiapkan kudapan seperti pop-corn dan bukannya untuk menyiapkan makan malam.

Meskipun demikian, sekarang di negara-negara maju seperti Amerika Serikat, makanan-makanan yang dapat dipanaskan kembali memiliki jenis yang sangat beragam sehingga konsumen memiliki kebebasan lebih dalam memilih makanannya. Supermarket-supermarket dalam seksi refrigerated meat and poultry, kini terus menerus menambahkan pilihan makanan yang microwavable. Selain itu, berbagai variasi microwave ready meat and poultry juga banyak terdapat, diproduksi oleh prosesor makanan besar dan perusahaan yang lebih kecil serta produsen makanan siap saji.

Microwave

Microwave oven atau yang biasa disebut microwave, adalah sebuah aplikasi dapur yang dapat memasak atau memanaskan makanan dengan pemanasan dielektrik. Cara ini menggunakan radiasi gelombang mikro (microwave) untuk memanaskan air dan molekul-molekul polar lainnya dalam makanan. Eksitasi dengan cara ini cukup merata, sehingga makanan menjadi panas dengan lebih rata daripada menggunakan pemanasan cara lain. Microwave biasa memanaskan makanan dengan cepat dan efisien, namun tidak memberikan efek browning atau memanggang makanan dengan hasil yang sama dengan oven konvensional. Hal ini menyebabkan microwave tidak cocok untuk memasak jenis makanan tertentu, atau untuk menghasilkan efek masakan tertentu. Misalnya dalam memanggang roti.

Bagian-bagian pada oven microwave

Microwave memiliki bagian utama sebagai berikut:

• sebuah magnetron,

• sebuah magnetron control circuit (biasanya dilengkapi dengan microcontroller),

• sebuah waveguide, dan

• sebuah ruang pemasak

Oven microwave bekerja dengan memancarkan radiasi gelombang mikro, biasanya pada frekuensi 2.450 MHz (dengan panjang gelombang 12,24 cm), melalui makanan. Molekul air, lemak, dan gula dalam makanan akan menyerap energi dari gelombang mikro tersebut dalam sebuah proses yang disebut pemanasan dielektrik. Kebanyakan molekul adalah dipol listrik, yang berarti mereka memiliki sebuah muatan positif pada satu sisi dan sebuah muatan negatif di sisi lainnya, dan oleh karena itu mereka akan berputar pada saat mereka mencoba mensejajarkan diri mereka dengan medan listrik yang berubah-ubah yang diinduksi oleh pancaran gelombang mikro. Gerakan molekuler inilah yang menciptakan panas.

Pemanasan oleh oven ini sangat efektif terhadap air, namun tidak begitu dengan lemak, gula, dan es. Pemanasan microwave kadang dijelaskan salah sebagai resonansi dari molekul air, hal ini terjadi hanya pada frekuensi yang jauh lebih tinggi, di sekitar 20 Gigahertz.

Karakteristik Pemanasan Oven Microwave

Microwave biasa digunakan demi efisiensi waktu dalam aplikasi industri seperti restoran dan dalam rumah tangga, bukan dalam hal kualitas memasak. Walaupun resep-resep modern saat ini mulai menyaingi resep-resep yang menggunakan oven tradisional dan kompor. Para chef profesional umumnya hanya menemukan sedikit kegunaan dari microwave karena reaksi browning, karamelisasi, dan perkembangan rasa tidak dapat terjadi. Di sisi lain, orang-orang yang menginginkan waktu memasak yang cepat dapat menggunakan microwave untuk menyiapkan makanan atau untuk memanaskan kembali makanan yang disimpan (termasuk pre-cooked frozen food yang tersedia secara komersial) dalam waktu beberapa menit saja.

Microwave juga dapat digunakan untuk mencairkan bahan makanan yang nantinya dimasak dengan cara-cara tradisional, mempersingkat waktu yang digunakan jika mencairkan makanan dengan natural. Microwave juga berguna untuk mencairkan mentega atau coklat.

Microwave biasa digunakan untuk memanaskan kembali makanan yang sebelumnya telah dimasak terlebih dahulu dan kontaminasi bakteri mungkin tidak mati apabila ‘temperatur aman’ tidak tercapai, sehingga dapat menyebabkan sakit seperti juga semua metode pemanasan kembali yang tidak baik.

Pemanasan yang tidak merata dalam makanan microwave bisa jadi disebabkan oleh distribusi energi gelombang mikro yang tidak merata di dalam oven dan karena perbedaan kecepatan absorpsi energi pada bagian-bagian makanan yang berbeda. Distribusi energi gelombang mikro dapat diatasi dengan stirrer, sebuah fan yang merefleksikan energi microwave ke berbagai arah di dalam oven ketika berputar, atau oleh wadah berputar atau karosel yang memutar makanan. Namun, cara-cara ini masih mungkin meninggalkan spot, seperti pada bagian tengah oven, yang menerima distribusi energi tidak merata.

Masalah kedua yaitu mengenai komposisi makanan dan geometrinya. Untuk mengatasi masalah geometri ini, pemasak perlu mengatur posisi makanan sedemikian rupa sehingga makanan tersebut mengabsorpsi energi dengan merata dan secara periodik mengetes dan menutupi bagian-bagian pada makanan yang mengalami overheat. Pada material-material dengan konduktivitas termal rendah dimana konstanta dielektrik meningkat dengan temperatur, pemanasan dengan microwave dapat menyebabkan ‘thermal runway’ lokal. Pada kondisi itu, thermal runway dapat menyebabkan gelas meleleh. Oleh karena fenomena tersebut, microwave oven yang diset pada level power yang terlalu tinggi mungkin memasak pinggiran frozen food, sementara bagian dalam makanan tetap beku.

Ketidakseragaman pada pemanasan microwave dapat disebabkan oleh desainnya. Beberapa kemasan microwave (misalnya kemasan pie) mungkin mengandung material keramik atau alumunium yang didesain untuk mengabsorb gelombang mikro dan dan memanaskan, membantu proses baking atau menjaga bagian pinggir tidak overheat dengan mengalirkan energi lebih rendah rendah ke area-area ini. Jejak keramik yang ada pada cardboard ditempatkan di dekat makanan dan biasanya berwarna biru atau abu-abu, biasanya dapat terlihat dengan cepat. Kemasan microwave cardboard mungkin mengandung jejak keramik overhead yang memiliki fungsi sama.

Efek pada Makanan dan Nutrisi

Setiap proses memasak pasti menghancurkan sebagian nutrien dalam makanan, namun kunci utamanya adalah seberapa banyak air yang digunakan dalam memasak, berapa lama pemasakan, dan pada temperatur berapa. Oven microwave mengkonversi vitamin B12 yang aktif menjadi tidak aktif, sekitar 30-40% vitamin B yang terdapat dalam makanan tidak berguna.

Bayam praktis tidak kehilangan nilai nutrisinya, dibandingkan dengan cara memasak dengan kompor yang menyebabkan hilangnya 77% nutrisi pada bayam. Pengolahan  makanan ini dengan kompor biasanya melibatkan pendidihan, sehingga nutrien keluar. Sayur-mayur kukus biasanya mempertahankan nutrisinya dengan lebih baik jika dimasak dengan kompor daripada dengan mirowave. Bacon yang dimasak dengan microwave memiliki level karsinogenik lebih rendah daripada bacon yang dimasak secara konvensional.

Makanan Microwave

Microwave meal, atau sering juga disebut TV dinner, adalah makanan beku atau makanan dingin yang biasanya dijual dalam porsi individu. Makanan ini membutuhkan sedikit sekali preparasi dan memuat semua elemen pada satu porsi makanan.

Aneka jenis microwave meal

Awalnya TV Dinner dikemas dalam tray alumunium dan dipanaskan di oven. Kini, kebanyakan tray makanan beku dibuat dari material yang dapat dipanaskan di microwave, biasanya berupa plastik. Makanan microwave biasanya terdiri dari potongan daging, biasanya sapi atau ayam, dengan sayur-sayuran, misalnya kacang polong, jagung atau kentang, dan kadang-kadang pencuci mulut seperti brownies. Makanan pembuka bisa berupa pasta atau ikan, misalnya ikan cod. Nasi juga umum digunakan sebagai makanan sampingan.

Makanan microwave biasanya dijual di supermarket dan disimpan di dalam freezer untuk dikonsumsi kemudian. Pada saat preparasi makanan, kover plastik dicopot dan makanan dipanaskan di dalam oven microwave selama beberapa menit. Oleh karena makanan microwave telah dimasak terlebih dahulu sebelumnya, preparasi bagi makanan ini hanya membutuhkan usaha yang minimal. Makanan microwave sangat nyaman bagi konsumen, tapi bisa jadi makanan ini menelan biaya yang lebih mahal daripada masakan yang dimasak oleh konsumen dari bahan mentah seluruhnya.

Proses pembekuan biasanya menyebabkandegradasi pada rasa makanan, sehingga daging yang diproses dalam waktu lama biasanya ditambahkan dengan ekstra garam dan lemak untuk mengkompensasi kehilangan ini. Sebagai tambahan, untuk menstabilkan sebuah produk untuk waktu yang lama, biasanya berarti produsen akan menggunakan minyak sayur partially hydrogenated untuk sebagian makanan (biasanya untuk pencuci mulut). Minyak jenis ini mengandung trans-fat dan dapat mengganggu kesehatan cardiovascular.

Makanan microwave hampir selalu mengandung lebih sedikit nutrien secara signifikan daripada makanan segar. Oleh karena diformulasikan untuk tetap edible dalam waktu penyimpanan yang lama, makanan microwave biasanya ditambahkan pengawet. Satu kelebihan dari makanan beku adalah biasanya makanan-makanan tersebut telah dimasak terlebih dahulu oleh produsen makanan, sehingga konsumen hanya perlu memanaskannya kembali. Hal ini mengeliminasi kemungkinan kesalahan pemasakan karena salah memprediksi power microwave dan waktu memasak.

Sumber:

http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_oven

http://en.wikipedia.org/wiki/TV_dinner

http://www.designsingapore.org/pdf/Microwave%20Packaging.pdf

http://www.polymerambassadors.org/foods06.pdf

http://www.allbusiness.com/manufacturing/food-manufacturing/751209-1.html

• An underexploited tropical plant with promising economic value !. [U.S. National Academy of Sciences, 1975]
• A possible soybean for the tropics !. A (food) supermarket on a stalk !. [Board on Sci. & Technol. for Intern. Develop., 1981]
• A leading potential plant protein source for the future ! [Sri Kantha dan Erdman, 1984]
• An unexploited source of (fatty) oil !. [Salunkhe dkk., 1992]

Sejak 1975, kecipir ternyata telah diprediksikan akan sangat menjajikan di masa depan sebagai bahan hayati bernilai ekonomi tinggi dan memiliki segudang manfaat. Tetapi kenyataan saat ini keberadaannya justru tidak disadari oleh masyarakat. Oleh karena itu mari kita telusuri kembali apa itu tanaman kecipir.

Deskripsi dan Manfaat
Batang dan Umbi
Tanaman kecipir tumbuh merambat, membentuk semak. Tingginya bisa mencapai 3-4 m, dalam budidaya biasanya diberi penyangga, namun jika dibiarkan akan menutupi permukaan tanah. Batangnya silindris, beruas-ruas, jarang mengayu. Umbi kecipir rasanya agak manis, daging berwarna putih gading, berserat kokoh seperti apel, tetapi berbau kurang sedap. Protein umbinya (10,9 g) lima kali lebih tinggi dari kentang, gadung dan ubi jalar. Beberapa manfaat dari umbi kecipir:

1. Umbi belum tua bisa dimakan sesudah dikukus/direbus/”dibubuy”;
2. Dapat dibuat keripik setelah direbus, diiris tipis-tipis, dan digoreng. Umbi kecipir juga dapat dimakan seperti bengkuang;
3. Di negara myanmar, umbi kecipir biasanya direbus sampai lunak dan dimakan sebagai snack bersama minyak nabati dan garam, dan
4. Sebagai obat sariawan dengan ditambah gula batu.

kecipir

Daun
Daun majemuk dengan anak daun tiga berbentuk segitiga, panjang 7,0-8,5cm, pertulangan menyirip, letak berselang-seling, warna hijau. Daun kecipir konon dapat digunakan sebagai obat sakit mata, sakit telinga, dan bisul. Daun, khususnya yang berwarna hijau gelap kaya akan provitamin A. Proteinnya (5,07,6 g) lebih tinggi dari daun singkong (6,9 g), bayam (3,6 g), daun talas (4,1 g) per 100 gramnya.

Bunga
Bunganya tunggal, tipe kupu-kupu, tumbuh dari ketiak daun, kelopaknya biasanya berwarna biru pucat dan memiliki keunggulan mampu menyerbuk sendiri. Seperti bunga gambas dan bunga turi, bunga kecipir juga enak dimakan mentah sebagai salad atau lalap, direbus, maupun digoreng. Rasanya enak seperti jamur. Bunganya dapat diolah menjadi bumbu, rempah-rempah, permen, dan bahan pewarna alami. Protein bunga kecipir (5,6 g) lebih besar dari jantung pisang (1,6 g) dan bunga gambas (1,3 g) per 100 gramnya.

Buah
Buah tipe polong, memanjang, berbentuk segiempat dengan sudut beringgit, panjang polong antara 5-35 cm, lebar sekitar 2,5 cm, mengandung 5-20 biji. Pemanenan dilakukan setelah tanaman berumur 80-120 hari, yaitu saat polong berumur kira-kira 21 hari terhitung sejak bunga mekar. Polong muda ,merupakan bagian tanaman yang paling banyak digunakan sebagai bahan sayuran, dapat dimakan mentah (sebagai lalap), direbus, atau dicampur sayuran lain sebagai sayur asam, sayur lodeh, urap, karedok, pecel, gado-gado. Juga dapat diolah dengan cara ditumis atau dioseng. Di Bangladesh, polong muda digoreng dan dimakan dengan ikan atau daging.

Seratus gram polong muda mengandung vitamin A (340-595 SI), zat besi (0,2-12,0 mg), vitamin C (21-37 mg), serta vitamin dan mineral penting lain. Sebagai sayuran, polong muda tak hanya unggul dalam gizi, cita rasanya juga khas.

Biji
Biji tanaman kecipir bulat dengan diameter 8-10mm, berwarna coklat hingga hitam. Berat berkisar 0,06 hingga 0,40 gram. Biji kecipir tua komposisi gizinya paling baik, meski lebih banyak digunakan sebagai benih ketimbang bahan pangan. Mengandung protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dan mineral cukup tinggi dibanding polong muda, umbi, dan daunnya.

Tabel komposisi proksimat biji (%-b dari bagian yang bisa dimakan)

kandungan biji kecipir

Kecipir memiliki kandungan protein dan minyak/lemak yang sangat mirip dengan kedelai. Pada lingkungan tropik yang lembab kedelai sulit dibudidayakan dengan baik. Oleh sebab itu, kecipir lebih potensial dibudidayakan di Indonesia dibandingkan dengan kedelai.

Komposisi asam lemak yang terkandung dalam kecipir adalah sebagai berikut:

kandungan asam lemak kecipir

Kecipir ternyata mengandung asam behenat yaitu asam lemak yang tidak diserap usus sehingga tidak menyebabkan kegemukan bila dikonsumsi banyak oleh manusia.

Skema pemanfaatan tanaman kecipir secara menyeluruh dapat dilihat pada gambar berikut:

Skema Pemanfaatan Tanaman Kecipir

Sumber:
Dr. Tatang Herna S. Diktat Kuliah Industri Pangan: Kecipir. 2005

http://www.wikipedia.com

Food Technology

Salah satu tujuan utama pengemasan makanan adalah untuk menjadikan makanan dapat tahan lama (awet). Akan tetapi, proses yang dilakukan untuk mencapai tujuran tersebut biasanya dapat menyebabkan kerusakan nutrien dan komponen – komponen sensori pada makanan. Oleh sebab itu, teknologi pengemasan makanan terus dikembangkan dengan tujuan menjadikan makanan dapat tahan lama dengan meminimalkan kerusakan nutrient dan komponen – komponen sensori pada makanan tersebut.

Aplikasi teknologi plasma dalam industri pengemasan makanan lahir sebagai bentuk perkembangan dalam teknologi pengemasan makanan yang baik karena memiliki beberapa keunggulan seperti proses yang cepat dan minim menyebabkan kerusakan pada makanan.

Berikut ini merupakan aplikasi teknologi plasma dalam pengemasan makanan:

1. Fungsionalisasi dan aktivasi permukaan

Pada kemasan makanan berbahan dasar polimer, kemudahan dicetak dan sifat anti asap merupakan properti khas yang harus dimiliki. Dengan teknologi plasma, kedua kriteria tersebut dapat dipenuhi melalui fungsionalisasi dan aktivasi permukaan. Dalam tahap ini, plasma berfungsi sebagai penyesuai energi permukaan dengan cara mengatur adhesifitas, sifat hidrofobik, dan hidrofilik. Dalam pengaturan sifak hidrofobik dan hidrofil, ada dua hal yang menjadi perhatian yaitu terbentuknya lapisan permukaan anti asap dan penggunaan cat berbahan dasar air ataupun tinta. Lamanya waktu yang dibutuhkan dalam perlakuan plasma terhadap kemasan menentukan adhesifitas yang diperoleh.

Penggunaan lapisan plasma juga berguna dalam meningkatkan derajat kebasahan permukaan yang berpengaruh juga terhadap energi permukaan tersebut. Dengan adanya plasma, energi permukaan meningkat 1,5 kali lipat. Hal ini sangat berguna dalam penggunaan cat berbahan dasar secara ekologis.

2. Pelapisan permukaan

Pengawetan makanan dalam kemasan bergantung pada sterilitas dan kualitas kemasan itu sendiri. Sebagai contoh, untuk makanan atau minuman yang sensitivitasnya terhadap udara cukup tinggi harus dikemas dalam botol yang memiliki lapisan penghalang yang kuat

Gambar 1: Ruang dalam rekator selama perlakuan dengan plasma

Pelapisan botol PET dari dalam menggunakan SiOx dan HMDSO (heksametildioksan) dengan bantuan argon plasma merupakan cara baru dalam produksi botol PET berkualitas tinggi sebagai kemasan minuman tertentu. Dengan menggunakan plasma, lapisan SiOx setebal 50 nm dapat diperoleh hanya dalam waktu kurang dari lima detik. Padahal proses ini memakan waktu hampir puluhan kali lipat lebih lama tanpa adanya plasma. Penggunaan plasma juga meningkatkan kemampuan kemasan dalam menghalangi terjadinya difusi gas dalam rentang skala 3 -10. Selain itu, kemasan yang dilapisi menggunakan plasma, memiliki kemungkinan hampir 0% dalam terjadinya microcrack akibat spora.

3. Sterilisasi plasma

Sterilisasi dalam pemrosesan makanan merupakan suatu proses pengawetan makanan dengan cara memanaskan makanan pada temperatur yang cukup tinggi dalam waktu tertentu untuk menghancurkan mikroba dan aktivitas enzim. Dengan proses sterilisasi,biasanya makanan dapat bertahan hingga lebih dari 6 bulan pada temperatur ruang.

Ada banyak alasan mengapa sterilisasi menggunakan plasma menjadi pilihan. Berikut beberapa alasannya.

• Waktu inaktivasi spora yang singkat
• Beban termal yang rendah
• Tidak ada penggunaan bahan kimia toksik dan berbahaya
• Tidak terbentuk produk yang toksik dan berbahaya pasca steriliasi
• Tidak ada perubahan sifat pada material makanan yang diproses, malah terjadi peningkatan kualitas material makanan
• Tidak perlu ada treatment lanjutan

Mekanisme sterilisasi dengan plasma:

1. Destruksi material genetic mikroorganisme melalui irradiasi UV
2. Pengikisan mikroorganisme atom per atom melalui fotodesorpsi intrinsik
3. Pengikisan mikroorganisme atom per atom melalui proses etching.

Alat sterilisasi berteknologi plasma yang biasa digunakan adalah ECR Plasma (Electron Cyclotron Resonance Plasma). Alat ini memanfaatkan prinsip gaya Lorentz dengan adanya pergerakan sirkular electron-elektron bebas sehingga membangkitkan medan magnet seragam yang statis.

Berikut ini merupakan skema ECR plasma:

Gambar 2 : Skema alat ECR Plasma

Sterilisasi meggunakan plasma berbeda karena agen aktif nya spesifik, seperti foton UV dan radikal. Keuntungan metode plasma adalah proses dapat dilakukan pada temperature rendah (500C), relative aman, dan mengawetkan keutuhan instrument dasar polimer, yang tak bisa dilakukan bila menggunakan autoklaf atau oven. Foton UV yang diemisikan akan di-reabsorpsi oleh gas ambient pada tekanan atmosfer.

Sumber:

1. http://itcanbeshown.com/NERS590/Plasma%20Sterilization.ppt
2. Dr. Anto Tri Sugiarto : Slide Kuliah Teknologi Plasma

Panjing Hengxing Chemicals Co., Ltd. Salah satu produsen pupuk ZK yang berdomisili di Cina

3. Proses Produksi ZK melalui dekomposisi KCl dengan MgSO4

Reaksi yang terjadi:

2KCl + 2MgSO4.xH2O + 5H2O -> K2Mg(SO4)2.6H2O + MgCl2
K2Mg(SO4)2.6H2O + 2KCl -> 2K2SO4 + MgCl2 + 6H2O

Proses produksi ZK melalui dekomposisi KCl dengan MgSO4  terdiri dari dua tahap konversi, yakni magnesium sulphate bereaksi dengan sylvite (KCl) membentuk schoenite (K2Mg(SO4)2.6H2O) terlebih dahulu sebelum membentuk produk akhir yaitu SOP (ZK). Skema proses yang biasa digunakan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Diagram alir proses produksi ZK dengan melalui dekomposisi KCl dengan MgSO4

4. Proses Produksi ZK melalui Dekomposisi KCl dengan (NH4)2SO4

Reaksi yang terjadi:

2KCl + (NH4)2SO4 -> K2SO4 +2NH4Cl

Proses ini memiliki beberapa karakteristik, diantaranya yaitu konversi KCl menjadi pupuk K2SO4 atau K2SO4-(NH4)2SO4 pada temperatur 25ºC. Rasio K2O : N di pupuk dapat divariasikan dari 50 : 1 hingga 40 : 5. Selain itu NH4Cl dan KCl dapat direcover dengan proses kristalisasi dari larutan induk. PFD dari proses ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Diagram alir proses produksi ZK dengan melalui dekomposisi KCl dengan (NH4)2SO4

Pengaruh kadar NH4 di larutan induk terhadap kadar K2SO4 pada garam yang telah dikristalisasi direpresentasikan oleh grafik. Terlihat bahwa semakin rendah kandungan NH4 di larutan induk maka semakin besar pula yield produk yang dapat diperoleh.

Pengaruh kadar NH4 di larutan induk terhadap kadar K2SO4 pada garam yang telah dikristalisasi

5. Proses Hargreaves

Tidak banyak literatur yang membahas proses ini. Dalam proses ini KCl dikeringkan, diayak, dan diumpankan ke chamber reaksi. Gas SO2 panas dari Sulfur burner direaksikan dengan uap air dan udara (kondisi excess) di masukan ke dalam converter secara batch dan counter-current. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

4KCl + 2SO2 + O2 + 2H2O -> 2K2SO4 + 4HCl

6. Proses Mannheim dengan Mencampur Langsung KCl dengan H2SO4

Furnace Mainnheim

Proses ini menggunakan furnace Mannheim yang berupa bejana silindris yang memiliki 2 ruang bakar, yaitu combustion chamber dan reaction chamber. Temperatur operasi furnace Mannheim adalah sebesar 800ºC. Karakteristik dari proses ini yaitu:

1. Temperatur tinggi
2. Banyak problem pada material (tingkat korosi, dll)
3. Diperoleh by-product HCl

Reaksi yang terjadi adalah:

KCl + H2SO4 -> KHSO4 + HCl
KCl + KHSO4 ->  K2SO4 + HCl

Reaksi tahap pertama bersifat eksotermis dan terjadi pada temperatur yang rendah,  sedangkan reaksi tahap kedua bersifat endotermis dan berlangsung pada temperatur 550 – 600ºC. Produk ZK selanjutnya didinginkan di cooling drum. Residu H2SO4 dinetralkan dengan penambahan Ca(OH)2 dan CaCO3 sedangkan by-product HCl yang terbentuk didinginkan  di graphite heat exchanger dan selanjutnya dilakukan absorbsi 2 tahap dengan air.

Diagram alir proses Mannheim

Spesifikasi produk yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

Emisi yang dihasilkan dikontrol dengan batasan HCl maksimum 5 ppm dan SO2 maksimum 800 ppm. Beberapa negara di dunia yang telah mendirikan pabrik ZK dengan proses Mannheim antara lain Belgia, Amerika Serikat, Indonesia, dan Cina.

7. Pemurnian Sumber Sulfat Alami seperti Langbeinite dan Kainite

Dasar pemurnian proses ini adalah reaksi kristal dan pertukaran ion. Proses pemurnian langbeinite dapat dilakukan dengan menggunakan Muriate of Potash (MOP) atau KCl dengan mencampurnya dengan langbeinite. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

4KCl + K2SO4.2MgSO4 -> 3K2SO4 + 2MgCl2

Bijih langbeinite dipisahkan dari KCl dan NaCl dengan pencucian selektif, pengapungan, dan penambahan agen pemisah. Selanjutnya bijih tersebut dihaluskan dengan ball mill dan dicampur dengan larutan MOP yang telah dilarutkan dan di-clarified terlebih dahulu pada unit terpisah. Produk ZK yang terbentuk berupa larutan garam dan kristal. Kristal dapat difiltrasi atau disenrifugasi kemudian dikeringkan, dan terakhir diayak untuk memperoleh ukuran produk yang sesuai. Sedangkan garam dapat dievaporasi, kristalisasi, dan terakhir difiltrasi. Campuran dari garam yang diperoleh dapat diumpankan kembali ke reaktor, sedangkan filtratnya dapat dibuang sebagai limbah.

Proses pemurnian bijih kainite yang hampir mirip dengan pemrosesan langbainite terdiri dari 4 tahap:

1. Persiapan bijih dan pengapungan
2. Produksi schoenite (K2SO4.MgSO4.6H2O) dan recovery-nya
3. Leaching schoenite menjadi ZK
4. Pengolahan larutan induk

Kainite dihaluskan bersama garam recycle di ball mill dan hydroclasifier. Overflow akan menuju ke thickner dan filter utama sedangkan underflow diolah dengan flotasi dan filtrasi. Cake dari filter utama akan diumpankan ke reaktor schoenite dan cyclone. Setelah 2 tahap pemisahan, Schoenite diumpankan ke reaktor leaching dan ZK yang terbentuk dipisahkan di thickner lalu di sentrifugasi dan dikeringkan, sedangkan overflow thickner di-recycle kembali. Spesifikasi produk yang terbentuk juga cukup baik, yakni kadar K2O minimal 50% dan kandungan chlorine kurang dari 1%.

Sumber:

K-UTEC AG Salt Technologies: www.k-utec.com
Manual of Fertilizer Processing, Francis T. Nielsson,
www.bodast.com

Potassium Sulphate (ZK) biasa digunakan sebagai pupuk pada tanaman

Potassium Sulphate (ZK) atau biasa disebut Sulphate of Potash (SOP) telah dikenal sejak abad ke-14 yang merupakan garam berwarna putih dan memiliki sifat tidak mudah terbakar serta larut di dalam air. ZK digunakan sebagai pupuk yakni sumber senyawa kalium dan sulfur pada tanaman perkebunan seperti rami, kapas, dan tembakau. Di Indonesia pupuk ini tidak disubsidi sehingga harganya relatif tinggi di pasaran. Bahan baku sulfat alami untuk pembuatan ZK yang berasal dari pertambangan antara lain adalah lanbeinite (K2SO4.2MgSO4), leonite (K2SO4.MgSO4.4H20), schoenite (K2SO4.MgSO4.6H2O), dan glaserite (K3Na(SO4)2). Pertambangan sumber batuan tersebut banyak terdapat di negara Rusia, Kanada, benua Eropa, Israel, negara-negara timur tengah, Cina, Thailand, Kongo, dan Amerika Serikat.

Pemilihan proes produksi yang digunakan di dalam suatu pabrik pupuk ZK bergantung pada ketersediaan bahan baku. Secara umum ada 7 proses produksi pembuatan pupuk ZK, yaitu:

1. Dekomposisi KCl dengan Na2SO4
2. Dekomposisi KCl dengan CaSO4
3. Dekompisisi KCl dengan MgSO4
4. Dekomposisi KCl dengan (NH4)2SO4
5. Proses Hargreaves yaitu mereaksikan gas SO2, O2, dan H2O dengan KCl
6. Proses Mannheim yaitu mencampur langsung KCl dengan H2SO4 dengan rasio mol tertentu
7. Pemurnian sumber sulfat alami seperti langbeinite dan kainit

1.   Proses Produksi ZK dengan Dekomposisi KCl dengan Na2SO4

Dewasa ini, sumber yang umum digunakan berasal dari Sodium Sulphate Na2SO4 yang dapat diperoleh dari hasil samping dari beberapa proses produksi yakni:

1. Pengolahan bijih chromium
2. Pemurnian flue gas
3. Pembuatan serat (viscose fibres)
4. Produksi HCl, pigmen silica, asam lemak, dan trimethylolpropane
5. Pengolahan limbah asam sulfat

Diagram alir proses ditampilkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram alir proses produksi ZK dengan melalui dekomposisi KCl dengan Na2SO4

Penjelasan proses:
Bahan baku yang digunakan adalah sodium sulphate baik dalam bentuk anhydrous (Na2SO4) maupun dalam bentuk hydrated (Na2SO4.10H2O). Selain itu digunakan juga potassium chloride (KCl) dalam bentuk larutan pada temperatur 20 – 25ºC. Umpan KCl, Na2SO4, dan recycle mother liquor yang mengandung kristalin glaserite K3Na(SO4)2 dan KCl, serta kondensat hasil kondensasi dari uap evaporator diumpankan ke reaktor. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

4Na2SO4 + 6KCl -> 2K3Na(SO4)2 + 6NaCl
2KCl + 2K3Na(SO4)2 -> 4K2SO4 + 2NaCl

Rasio mol Na2SO4 : KCl dibuat sangat berlebih yakni antara 1 : 6 sampai 1 : 10 untuk mendapatkan konversi yang tinggi (96 – 99%), sedangkan untuk rasio mol ZK : Na2SO4 dijaga 2 : 1. Beberapa variasi rasio mol (mr) bahan baku dan produk terhadap konversi yang diperoleh di dalam reaktor ditampilkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Pengaruh rasio mol reagent terhadap derajat konversi Na2SO4 menjadi K2SO4

Setelah bereaksi di reaktor, produk ZK dipisahkan di filter dan selanjutnya mother liquor yang terbentuk diuapkan di unit konsentrasi 2 tingkat secara bertahap dan diikuti dengan proses kristalisasi pada temperatur rendah (? 2ºC) untuk tahap 1. Setiap mother liquor yang sudah terpisah baik di tahap 1 maupun 2 akan dipisahkan di filter untuk selanjutnya di-recycle kembali ke reaktor, sedangkan uap dari unit konsentrasi akan dikondensasikan terlebih dahulu dan selanjutnya dikirim ke reaktor.

Selain produk ZK juga diperoleh by-product berupa NaCl. Adapun spesifikasi produk ZK adalah sebagai berikut:
K2SO4: 96%-w
Cl- : 0,5%-w
Na+ : 0,2%-w

2.    Proses Produksi ZK dengan bahan baku KCl dan CaSO4

Ada 3 tahapan utama dalam metode proses ini, yaitu:

1. Pelarutan gypsum
2. Konversi satu tahap (T = 25ºC)
3. Siklus amoniak dalam proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3. Diagram alir proses produksi ZK dengan melalui dekomposisi KCl dengan CaSO4

Reaksi yang terjadi dalam proses ini antara lain:

CaSO4.2H2O + (NH4)2CO3 -> (NH4)2SO4 + CaCO3
2KCl + (NH4)2CO3 -> K2SO4 + 2NH4Cl

Adapun reaksi samping:

CaCO3 -> CaO + CO2
2NH4Cl + CaO + H2O -> CaCl2 + 2NH4OH
2NH4OH + CO2 -> (NH4)2CO3

Karakter dasar dari proses ini ialah adanya sistem recovery multistage untuk gas amoniak dan KCl, juga produk ZK yang dihasilka akan selalu mengandung amonium sulfat yang sangat dipengaruhi oleh komposisi mother liquor.

Akhir Bagian 1

Sumber:
Fertilizer Manual, 1967
Chemical Paper, B. U. Grzmil and B. Kic, 2005
http://www.k-utec.com/download/Te04-01.pdf, 2004

]]> http://majarimagazine.com/2009/07/teknologi-proses-produksi-pupuk-zk-bagian-1/feed/ 3 http://majarimagazine.com/2009/07/bahan-pembuatan-sabun/ http://majarimagazine.com/2009/07/bahan-pembuatan-sabun/#comments Wed, 01 Jul 2009 02:05:47 +0000 Saepul Rohman http://majarimagazine.com/?p=1968 Sabun adalah salah satu senyawa kimia tertua yang pernah dikenal. Sabun sendiri tidak pernah secara aktual ditemukan, namun berasal dari pengembangan campuran antara senyawa alkali dan lemak/minyak.
Bahan pembuatan sabun terdiri dari dua jenis, yaitu bahan baku dan bahan pendukung. Bahan baku dalam pembuatan sabun adalah minyak atau lemak dan senyawa alkali (basa). Bahan pendukung dalam pembuatan sabun digunakan untuk menambah kualitas produk sabun, baik dari nilai guna maupun dari daya tarik. Bahan pendukung yang umum dipakai dalam proses pembuatan sabun di antaranya natrium klorida, natrium karbonat, natrium fosfat, parfum, dan pewarna.

Sabun dibuat dengan reaksi penyabunan sebagai berikut:

Reaksi penyabunan (saponifikasi) dengan menggunakan alkali adalah adalah reaksi trigliserida dengan alkali (NaOH atau KOH) yang menghasilkan sabun dan gliserin. Reaksi penyabunan dapat ditulis sebagai berikut :

C3H5(OOCR)3 + 3 NaOH -> C3H5(OH)3 + 3 NaOOCR

Reaksi pembuatan sabun atau saponifikasi menghasilkan sabun sebagai produk utama dan gliserin sebagai produk samping. Gliserin sebagai produk samping juga memiliki nilai jual. Sabun merupakan garam yang terbentuk dari asam lemak dan alkali. Sabun dengan berat molekul rendah akan lebih mudah larut dan memiliki struktur sabun yang lebih keras. Sabun memiliki kelarutan yang tinggi dalam air, tetapi sabun tidak larut menjadi partikel yang lebih kecil, melainkan larut dalam bentuk ion.

Sabun pada umumnya dikenal dalam dua wujud, sabun cair dan sabun padat. Perbedaan utama dari kedua wujud sabun ini adalah alkali yang digunakan dalam reaksi pembuatan sabun. Sabun padat menggunakan natrium hidroksida/soda kaustik (NaOH), sedangkan sabun cair menggunakan kalium hidroksida (KOH) sebagai alkali. Selain itu, jenis minyak yang digunakan juga mempengaruhi wujud sabun yang dihasilkan. Minyak kelapa akan menghasilkan sabun yang lebih keras daripada minyak kedelai, minyak kacang, dan minyak biji katun.

Bahan Baku: Minyak/Lemak

Minyak/lemak merupakan senyawa lipid yang memiliki struktur berupa ester dari gliserol. Pada proses pembuatan sabun, jenis minyak atau lemak yang digunakan adalah minyak nabati atau lemak hewan. Perbedaan antara minyak dan lemak adalah wujud keduanya dalam keadaan ruang. Minyak akan berwujud cair pada temperatur ruang (± 28°C), sedangkan lemak akan berwujud padat.

Minyak tumbuhan maupun lemak hewan merupakan senyawa trigliserida. Trigliserida yang umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun memiliki asam lemak dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 18. Asam lemak dengan panjang rantai karbon kurang dari 12 akan menimbulkan iritasi pada kulit, sedangkan rantai karbon lebih dari 18 akan membuat sabun menjadi keras dan sulit terlarut dalam air. Kandungan asam lemak tak jenuh, seperti oleat, linoleat, dan linolenat yang terlalu banyak akan menyebabkan sabun mudah teroksidasi pada keadaan atmosferik sehingga sabun menjadi tengik. Asam lemak tak jenuh memiliki ikatan rangkap sehingga titik lelehnya lebih rendah daripada asam lemak jenuh yang tak memiliki ikatan rangkap, sehingga sabun yang dihasilkan juga akan lebih lembek dan mudah meleleh pada temperatur tinggi.

Jenis-jenis Minyak atau Lemak

Jumlah minyak atau lemak yang digunakan dalam proses pembuatan sabun harus dibatasi karena berbagai alasan, seperti : kelayakan ekonomi, spesifikasi produk (sabun tidak mudah teroksidasi, mudah berbusa, dan mudah larut), dan lain-lain. Beberapa jenis minyak atau lemak yang biasa dipakai dalam proses pembuatan sabun di antaranya :

1. Tallow. Tallow adalah lemak sapi atau domba yang dihasilkan oleh industri pengolahan daging sebagai hasil samping. Kualitas dari tallow ditentukan dari warna, titer (temperatur solidifikasi dari asam lemak), kandungan FFA, bilangan saponifikasi, dan bilangan iodin. Tallow dengan kualitas baik biasanya digunakan dalam pembuatan sabun mandi dan tallow dengan kualitas rendah digunakan dalam pembuatan sabun cuci. Oleat dan stearat adalah asam lemak yang paling banyak terdapat dalam tallow. Jumlah FFA dari tallow berkisar antara 0,75-7,0 %. Titer pada tallow umumnya di atas 40°C. Tallow dengan titer di bawah 40°C dikenal dengan nama grease.
2. Lard. Lard merupakan minyak babi yang masih banyak mengandung asam lemak tak jenuh seperti oleat (60 ~ 65%) dan asam lemak jenuh seperti stearat (35 ~ 40%). Jika digunakan sebagai pengganti tallow, lard harus dihidrogenasi parsial terlebih dahulu untuk mengurangi ketidakjenuhannya. Sabun yang dihasilkan dari lard berwarna putih dan mudah berbusa.
3. Palm Oil (minyak kelapa sawit). Minyak kelapa sawit umumnya digunakan sebagai pengganti tallow. Minyak kelapa sawit dapat diperoleh dari pemasakan buah kelapa sawit. Minyak kelapa sawit berwarna jingga kemerahan karena adanya kandungan zat warna karotenoid sehingga jika akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun harus dipucatkan terlebih dahulu. Sabun yang terbuat dari 100% minyak kelapa sawit akan bersifat keras dan sulit berbusa. Maka dari itu, jika akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun, minyak kelapa sawit harus dicampur dengan bahan lainnya.
4. Coconut Oil (minyak kelapa). Minyak kelapa merupakan minyak nabati yang sering digunakan dalam industri pembuatan sabun. Minyak kelapa berwarna kuning pucat dan diperoleh melalui ekstraksi daging buah yang dikeringkan (kopra). Minyak kelapa memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi, terutama asam laurat, sehingga minyak kelapa tahan terhadap oksidasi yang menimbulkan bau tengik. Minyak kelapa juga memiliki kandungan asam lemak kaproat, kaprilat, dan kaprat.
5. Palm Kernel Oil (minyak inti kelapa sawit). Minyak inti kelapa sawit diperoleh dari biji kelapa sawit. Minyak inti sawit memiliki kandungan asam lemak yang mirip dengan minyak kelapa sehingga dapat digunakan sebagai pengganti minyak kelapa. Minyak inti sawit memiliki kandungan asam lemak tak jenuh lebih tinggi dan asam lemak rantai pendek lebih rendah daripada minyak kelapa.
6. Palm Oil Stearine (minyak sawit stearin). Minyak sawit stearin adalah minyak yang dihasilkan dari ekstraksi asam-asam lemak dari minyak sawit dengan pelarut aseton dan heksana. Kandungan asam lemak terbesar dalam minyak ini adalah stearin.
7. Marine Oil. Marine oil berasal dari mamalia laut (paus) dan ikan laut. Marine oil memiliki kandungan asam lemak tak jenuh yang cukup tinggi, sehingga harus dihidrogenasi parsial terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai bahan baku.
8. Castor Oil (minyak jarak). Minyak ini berasal dari biji pohon jarak dan digunakan untuk membuat sabun transparan.
9. Olive oil (minyak zaitun). Minyak zaitun berasal dari ekstraksi buah zaitun. Minyak zaitun dengan kualitas tinggi memiliki warna kekuningan. Sabun yang berasal dari minyak zaitun memiliki sifat yang keras tapi lembut bagi kulit.
10. Campuran minyak dan lemak. Industri pembuat sabun umumnya membuat sabun yang berasal dari campuran minyak dan lemak yang berbeda. Minyak kelapa sering dicampur dengan tallow karena memiliki sifat yang saling melengkapi. Minyak kelapa memiliki kandungan asam laurat dan miristat yang tinggi dan dapat membuat sabun mudah larut dan berbusa. Kandungan stearat dan dan palmitat yang tinggi dari tallow akan memperkeras struktur sabun.

Bahan Baku: Alkali

Jenis alkali yang umum digunakan dalam proses saponifikasi adalah NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, dan ethanolamines. NaOH, atau yang biasa dikenal dengan soda kaustik dalam industri sabun, merupakan alkali yang paling banyak digunakan dalam pembuatan sabun keras. KOH banyak digunakan dalam pembuatan sabun cair karena sifatnya yang mudah larut dalam air. Na2CO3 (abu soda/natrium karbonat) merupakan alkali yang murah dan dapat menyabunkan asam lemak, tetapi tidak dapat menyabunkan trigliserida (minyak atau lemak).

Ethanolamines merupakan golongan senyawa amin alkohol. Senyawa tersebut dapat digunakan untuk membuat sabun dari asam lemak. Sabun yang dihasilkan sangat mudah larut dalam air, mudah berbusa, dan mampu menurunkan kesadahan air. Sabun yang terbuat dari ethanolamines dan minyak kelapa menunjukkan sifat mudah berbusa tetapi sabun tersebut lebih umum digunakan sebagai sabun industri dan deterjen, bukan sebagai sabun rumah tangga. Pencampuran alkali yang berbeda sering dilakukan oleh industri sabun dengan tujuan untuk mendapatkan sabun dengan keunggulan tertentu.

Bahan Pendukung

Bahan baku pendukung digunakan untuk membantu proses penyempurnaan sabun hasil saponifikasi (pegendapan sabun dan pengambilan gliserin) sampai sabun menjadi produk yang siap dipasarkan. Bahan-bahan tersebut adalah NaCl (garam) dan bahan-bahan aditif.

1. NaCl. NaCl merupakan komponen kunci dalam proses pembuatan sabun. Kandungan NaCl pada produk akhir sangat kecil karena kandungan NaCl yang terlalu tinggi di dalam sabun dapat memperkeras struktur sabun. NaCl yang digunakan umumnya berbentuk air garam (brine) atau padatan (kristal). NaCl digunakan untuk memisahkan produk sabun dan gliserin. Gliserin tidak mengalami pengendapan dalam brine karena kelarutannya yang tinggi, sedangkan sabun akan mengendap. NaCl harus bebas dari besi, kalsium, dan magnesium agar diperoleh sabun yang berkualitas.
2. Bahan aditif. Bahan aditif merupakan bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam sabun yang bertujuan untuk mempertinggi kualitas produk sabun sehingga menarik konsumen. Bahan-bahan aditif tersebut antara lain : Builders, Fillers inert, Anti oksidan, Pewarna,dan parfum.

Asam Sulfat

Nitrogen (N2) – Merupakan senyawa inert yang paling sering ditemukan di berbagai industri. Digunakan untuk berbagai macam kebutuhan mulai dari pelapis tangki (untuk mencegah kontak oksigen dengan bahan campuran mudah terbakar) sampai pengontrol temperatur pada reaksi eksotermik. Nitrogen juga digunakan sebagai kontainer solid pembawa gas ketika kondisi bahan kimia yang rentan terhadap udara.

Oksigen (O2) – The ultimate oxydizer. Digunakan dalam berbagai aplikasi oksidasi, pembakaran, peleburan logam, hingga pembuatan senyawa sintetis. Oksigen dalam bentuk cair digunakan dengan baik dalam hulu ledak di berbagai peluru kendali.

Etilen (C2H4) – Senyawa yang paling populer dalam industri pembuatan polimer. Etilen juga digunakan untuk mematangkan dan zat pewarna dalam buah.

Ammonia (NH3) – Pelarut yang sering digunakan sebagai scrubber berbagai zat pengotor dalam aliran pembuangan bahan bakar minyak bumi sebelum dilepaskan ke atmosfer. Ammonia juga digunakan sebagai bahan pendingin.

Asam Phospat (H3PO4) – Kegunaan senyawa ini yang paling utama ada dalam industri pembuatan pupuk. Kegunaan lainnya, biasa digunakan pada pembuatan minuman ringan dan berbagai produk makanan.

Sodium Hidroksida (NaOH) – Substansi alkali yang paling terkenal di industri. Digunakan dalam berbagai macam industri pembuatan pewarna dan sabun. Senyawa ini dapat digunakan sebagai bahan pembersih yang baik dan penetralisir asam. Senyawa ini juga dikenal dengan nama lye.

Propilen (C3H6) – Salah satu pelopor industri polimer.

Klorin (Cl2) – Digunakan dalam pembuatan bleaching agent dan titanium dioksida. Akan tetapi akhir-akhir ini penggunaan klorin mulai dibatasi dalam industri pembuatan bleaching agent.

Sodium Carbonat (Na2CO3) – Biasa dikenal dengan nama soda abu, senyawa ini digunakan dalam berbagai senyawa pembersih, pembuatan sabun, pembuatan gelas, pembuatan pulp, dan sebagai water softener dalam industri perminyakan.

Nitrobenzene (C6H5NO2) – Secara umum digunakan dalam pembuatan aniline dan zat aditif pada karet sebagai anti-oksidant (mencagah oksidasi).

Aluminum Sulfat (Al2(SO4)3) – Digunakan pada industri pembuatan kertas dan pada penanganan limbah cair sebagai pH buffer.

Methyl tert-Butyl ether (MTBE) – Senyawa yang terkenal dalam perannya sebagai aditif bensin (oxygenate – gasoline additive). Akan tetapi karena efeknya yang beracun, penggunaan MTBE mulai dikurangi dan digantikan dengan ethanol.

Asam Nitrat (HNO3) – Dikenal dengan nama air keras, senyawa ini digunakan dalam berbagai pembentukan senyawa sintetis, pembantukan senyawa-senyawa grup nitro, pembuatan zat pewarna dan berbagai bahan peledak.

Benzene (C6H6) – Dahulu dukenal dengan nama benzol, dua kegunaan terbesar dari senyawa ini adalah sebagai reaktan untuk memproduksi etilbenzene (digunakan untuk membuat styrene) dan cumene (digunakan untuk membuat phenol).

Formaldehid (HCHO) – Formalin yang kita kenal merupakan larutan 40 persen Formaldehid dan 60 persen air atau air dan metil alkohol. Formalin digunakan untuk berbagai aplikasi desinfektan, insektisida, fungisida dan deodoran. Belakangan ini ditemukan fakta bahwa formalin bersifat karsinogen.

Asam Klorida (HCl) – Senyawa ini diproduksi dalam berbagai industri sebagai produk samping reaksi klorin dengan hidrokarbon. Digunakan dalam jumlah besar untuk menyiapkan klorida, membersihkan logam dan beberapa proses industri lainnya.

Sumber:
- Cheresources.com
- Wikipedia.org
- Microsoft Student Encarta 2009

Oksigen terlarut (OT) atau Dissolved Oxygen (DO)

Oksigen merupakan parameter yang sangat penting dalam air. Sebagian besar makhluk hidup dalam air membutuhkan oksigen untuk mempertahankan hidupnya, baik tanaman maupun hewan air, bergantung kepada oksigen yang terlarut. Ikan merupakan makhluk air dengan kebutuhan oksigen tertinggi, kemudian invertebrata, dan yang terkecil kebutuhan oksigennya adalah bakteri.

Keseimbangan oksigen terlarut (OT) dalam air secara alamiah terjadi secara bekesinambungan. Mikoorganisme sebagai makhluk terkecil dalam air, untuk pertumbuhannya membutuhkan sumber energi yaitu unsur karbon (C) yang dapat diperoleh dari bahan organik yang berasal dari tanaman, ganggang yang mati, maupun oksigen dari udara.

Bahan organik tersebut oleh mikroorganisme akan duraikan menadi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). CO2 selanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman dalam air untuk proses fotosintesis membentuk oksigen, dan seterusnya.

Oksigen yang dimanfaatkan untuk proses penguraian bahan organik tersebut akan diganti oleh oksigen yang masuk dari udara maupun dari sumber lainnya secepat habisnya oksigen terlarut yang digunakan oleh bakteri atau dengan kata lain oksigen yang diambil oleh biota air selalu setimbang dengan oksigen yang masuk dari udara maupun dari hasil fotosintesa tanaman air.

Apabila pada suatu saat bahan organik dalam air menjadi berlebih sebagai akibat masuknya limbah aktivitas manusia (seperti limbah organik dari industri), yang berarti suplai karbon (C) melimpah, menyebabkan kecepatan pertumbuhan mikroorganisme akan berlipat ganda, yang berati juga meningkatnya kebutuhan oksigen, sementara suplai oksigen dari udara jumlahnya tetap. Pada kondisi seperti ini, kesetimbangan antara oksigen yang masuk ke air dengan yang dimanfaatkan oleh biota air tidak setimbang, akibatnya terjadi defisit oksigen terlarut dalam air. Bila penurunan oksigen terlarut tetap berlanjut hingga nol, biota air yang membutuhkan oksigen (aerobik) akan mati, dan digantikan dengan tumbuhnya mikroba yang tidak membutuhkan oksigen atau mikroba anerobik. Sama halnya dengan mikroba aerobik, mikroba anaerobik juga akan memanfatkan karbon dari bahan organik. Dari respirasi anaerobik ini terbentuk gas metana (CH4) disamping terbentuk gas asam sulfida (H2S) yang berbau busuk.

Masuknya zat terlarut lain dalam air mengganggu kelarutan oksigen dalam air

BOD dan COD

Untuk menentukan tingkat penurunan kualitas air dapat dilihat dari penurunan kadar oksigen terlatut (OT) sebagai akibat masuknya bahan organik dari luar, umumnya digunakan uji BOD dan atau COD.

Biological Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biologis (KOB) menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh mikroorganisme hidup untuk memecah atau mengoksidasi bahan organik dalam air.

Oleh karena itu, nilai BOD bukanlah merupakan nilai yang menujukkan jumlah atau kadar bahan organik dalam air, tetapi mengukur secara relative jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi atau menguraikan bahan-bahan organik tersebut. BOD tinggi menunjukkan bahwa jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi bahan organik dalam air tersebut tinggi, berarti dalam air sudah terjadi defisit oksigen. Banyaknya mikroorganisme yang tumbuh dalam air disebabkan banyaknya makanan yang tersedia (bahan organik), oleh karena itu secara tidak langsung BOD selalu dikaitkan dengan kadar bahan organik dalam air.

BOD5 merupakan penentuan kadar BOD baku yaitu pengukuran jumlah oksigen yang dihabiskan dalam waktu lima hari oleh mikroorganisme pengurai secara aerobic dalam suatu volume air pada suhu 20 derajat Celcius.

BOD5 500mg/liter (atau ppm) berarti 500 mgram oksigen akan dihabiskan oleh mikroorganisme dalam satu liter contoh air selama waktu lima hari pada suhu 20 derajat Celcius.

Beberapa dasar yang sering digunakan untuk menentukan kualitas air dilihat dari kadar BOD adalah:

Erat kaitannya dengan BOD adalah COD. Dalam bahan buangan, tidak semua bahan kimia organik dapat diuraikan oleh mikroorganisme secara cepat.

Bahan organik dalam air bersifat:

• Dapat diuraikan oleh bakteri (biodegradasi) dalam waktu lima hari
• Bahan organik yang tidak teruraikan oleh bakteri dalam waktu lima hari
• Bahan organik yang tidak mengalami biodegradasi

Uji COD ini meliputi semua bahan organik di atas, baik yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme maupun yang tidak dapat diuraikan. Oleh karena itu hasil uji COD akan lebih tinggi dari hasil uji BOD.

Referensi:
Henze,Mogenz.1995.Waste Water Treatment Biological and Chemical Process.Germany:Springer-verlagheidelberg
Effeni, Farid. Diktat Kuliah Pengolahan Limbah Industri.Surabaya:Teknik Kimia ITS

Salah satu cara yang potensial untuk mengurangi konsumsi batubara sekaligus mengurangi emisi gas rumah kaca dari pembakaran batubara adalah co-firing batubara dengan limbah biomassa.

Co-firing

Co-firing batubara dengan limbah biomassa dapat mengurangi emisi gas rumah kaca

Co-firing merupakan suatu proses pembakaran dua material yang berbeda secara bersamaan. Dengan menggunakan co-firing, emisi dari pembakaran suatu bahan bakar fosil dapat dikurangi. Co-firing merupakan salah satu metode alternatif untuk mengubah biomassa menjadi tenaga listrik, yaitu dengan cara substitusi sebagian batubara dengan biomassa di dalam suatu coal boiler. Biomassa dikenal sebagai zero CO2 emission, dengan kata lain tidak menyebabkan akumulasi CO2 di atmosfer, dan biomassa juga mengandung lebih sedikit sulfur jika dibandingkan dengan batubara. Oleh karena itu,co-firing batubara dan biomassa menyebabkan menurunnya emisi CO2 dan jumlah polutan NOx dan SOx dari bahan bakar fosil.

Dengan co-firing, dampak korosi pada dinding pembakar akan diminimalisir.

Selain itu, pembakaran batubara dan limbah biomassa secara bersamaan mengurangi korosi yang disebabkan oleh klorin. Biomassa apabila dibakara kana menghasilkan zat alkali klorida yang kemudian akan bereaksi dengan sulfur oksida dan aluminium silikat, dimana keduanya adalah hasil pembakaran dari batubara. Hasil reaksi akan berupa alkali sulfat dan alkali silikat serta HCl yang tidak bersifat korosif sehingga aman bagi alat-alat pembakar. Metode co-firing batu bara dan limbah biomassa ini telah didemonstrasikan, diuji, serta dibuktikan pada semua tipe boiler yang umum digunakan pada unit pembangkit listrik. Efisiensi yang dicapai dengan metode ini hampir mencapai 33 – 37%.

Hingga saat ini, terdapat tiga jenis konfigurasi co-firing yang telah digunakan, yaitu direct co-firing, indirect cofiring, dan parallel co-firing.

1. Direct Co-firing

Pada konfigurasi ini, biomassa (sebagai bahan bakar sekunder) dimasukkan bersamaan dengan batubara (sebagai bahan bakar primer) ke dalam boiler yang sama. Direct co-firing lebih umum digunakan karena paling murah. Pada direct co-firing sendiri, ada dua pendekatan yang dapat dilakukan. Yang pertama adalah pencampuran dan perlakuan awal terhadap biomassa dan batubara dilakukan bersamaan sebelum diumpankan ke pembakar. Yang kedua, perlakuan awal biomassa dan batubara dilakukan secara terpisah, kemudian baru diumpankan ke pembakar.



Proses Direct Co-firing (K-boiler)

2. Indirect Co-firing

Konfigurasi indirect co-firing mengacu pada proses gasifikasi biomassa, dimana gas hasil gasifikasi biomassa kemudian diumpankan ke dalam pembakar dan dibakar bersama batubara. Dengan menggunakan konfigurasi ini, abu dari biomassa akan terpisah dari abu batubara dengan tetap menghasilkan rasio co-firing yang sangat tinggi. Kekurangan dari indirect co-firing adalah biaya investasinya yang tinggi.



Proses indirect co-firing dengan menggunakan (a) pre-furnace PP, atau (b) gasifier RG untuk biomassa (K-boiler)

3. Parallel Co-firing

Parallel co-firing melibatkan suatu pembakar dan boiler terpisah untuk biomassa, dimana hasil pembakaran dari biomassa akan membangkitkan steam yang kemudian akan digunakan pada sirkuit power plant pembakaran batubara. Walaupun konfigurasi ini membutuhkan investasi yang lebih besar daripada direct co-firing, konfigurasi ini memiliki kelebihan tersendiri. Dengan menggunakan konfigurasi ini,sangatlah mungkin untuk digunakan bahan bakar dengan kandungan logam alkali dan klorin tinggi dan abu dari hasil pembakaran batubara serta biomassa akan dihasilkan terpisah.



Konfigurasi parallel co-firing (K-boiler)

Tantangan Menggunakan Biomassa sebagai Feedstock

Co-firing jerami dengan batubara telah dilakukan di DTI, Denmark.

Limbah biomassa yang umum digunakan dalam bidang energi adalah limbah pangan (jerami gandum, tandan kosong sawit, batang tebu, dll), limbah perhutanan, dan tanaman energi (ditanam khusus sebagai bahan bakar). Penggunakan biomassa dalam proses co-firing dengan batubara memiliki sebuah kendala. Biomassa memiliki karakteristik yang berbeda dengan batubara. Pada umumnya,analisis proksimat dari biomassa menunjukkan kandungan volatil sebesar 80% dan20% karbon tetap (basis kering dan basis bebas abu). Biomassa memiliki kelembaban yang tinggi sehingga nilai kalornya rendah. Kelembaban yang tinggi akan menyebabkan turunya temperatur pembakaran maksimum dan meningkatkan waktu tinggal yang dibutuhkan pada ruang pembakaran dan juga dapat menyebabkan terjadi pembakaran tidak sempurna. Biomassa juga mengandung abu yang l;ebih sedikit daripada batubara, akan tetapi kandungan logam alkali tinggi pada abu biomassa. Logam alkali merupakan salah satu penyebab terjadinya fouling di permukaan perpindahan panas.
Sebagian besar permasalahan yang timbul pada proses co-firing batubara dengan limbah biomassa berasal dari sifat fisik dan kimia biomassa, karena itu diperlukan pre-treatement terhadap biomassa sebelum digunakan dalam proses co-firing. Pilihan pre-treatment yang dapat dilakukan adalah drying, sizing, balling, pelletizing, briquetting, washing/leaching, torefaksi, torefaksi dengan pelletizing, dan pirolisis.

Referensi:

Maciejewska, A., et all . Co-firing of Biomass with Coal: Constraints and Role of Biomass Pre-treatment. DG JRC, Institute for Energy. 2006.
Veijonen et all.  Biomass Co-firing: An Efficient Way to Reduce Greenhouse Gas Emissions. European Bioenergy Network (EUBIONET).
Biomass Co-firing: A Renewable Alternative for Utilities. National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy (DOE). 2000.
Abirama dan Mandolang. Torefaksi Jerami Padi dan Tandan Kosong Kelapa Sawit. Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung. 2009.
Van Loo dan Koppejan. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing.

kakao

Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor yang dapat memberikan kontribusi untuk peningkatan devisa Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara pemasok utama kakao dunia setelah Pantai Gading (38,3%) dan Ghana (20,2%) dengan persentasi 13,6%. Permintaan dunia terhadap komoditas kakao semakin meningkat dari tahun ke tahun. Hingga tahun 2011, ICCO (International Cocoa Organization) memperkirakan produksi kakao dunia akan mencapai 4,05 juta ton, sementara konsumsi akan mencapai 4,1 juta ton, sehingga akan terjadi defisit sekitar 50 ribu ton per tahun (Suryani, 2007). Kondisi ini merupakan suatu peluang yang baik bagi Indonesia karena sebenarnya Indonesia berpotensi untuk menjadi produsen utama kakao dunia.

Namun, kualitas biji kakao yang diekspor oleh Indonesia dikenal sangat rendah (berada di kelas 3 dan 4). Hal ini disebabkan oleh, pengelolaan produk kakao yang masih tradisional (85% biji kakao produksi nasional tidak difermentasi) sehingga kualitas kakao Indonesia menjadi rendah. Kualitas rendah menyebabkan harga biji dan produk kakao Indonesia di pasar internasional dikenai diskon USD200/ton atau 10%-15% dari harga pasar. Selain itu, beban pajak ekspor kakao olahan (sebesar 30%) relatif lebih tinggi dibandingkan dengan beban pajak impor produk kakao (5%), kondisi tersebut telah menyebabkan jumlah pabrik olahan kakao Indonesia terus menyusut (Suryani, 2007). Selain itu para pedagang (terutama trader asing) lebih senang mengekspor dalam bentuk biji kakao (non olahan).

Peningkatan produksi kakao mempunyai arti yang strategis karena pasar ekspor biji kakao Indonesia masih sangat terbuka dan pasar domestik masih belum tergarap. Permasalahan utama yang dihadapi perkebunan kakao dapat diatasi dengan penerapan fermentasi pada pengolahan biji pasca panen dan pengembangan produk hilir kakao berupa serbuk kakao.

Coklat

Proses fermentasi akan menghasilkan kakao dengan cita rasa setara dengan kakao yang berasal dari Ghana. Selain itu, kakao Indonesia memiliki kelebihan tidak mudah meleleh sehingga cocok untuk blending.

Fermentasi merupakan suatu proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemroses. Fermentasi biji kakao merupakan fermentasi tradisional yang melibatkan mikroorganisme indigen dan aktivitas enzim endogen. Fermentasi biji kakao tidak memerlukan penambahan kultur starter (biang), karena pulp kakao yang mengandung banyak glukosa, fruktosa, sukrosa dan asam sitrat dapat mengundang pertumbuhan mikroorganisme sehingga terjadi fermentasi.
Tahapan pengolahan pasca panen kakao yaitu buah hasil panen dibelah dan biji berselimut pulp dikeluarkan, kemudian dikumpulkan pada suatu wadah. Jenis wadah yang digunakan dapat bervariasi, diantaranya drying platforms (Amerika), keranjang yang dilapisi oleh daun, dan kontainer kayu. Kontainer disimpan di atas tanah atau di atas saluran untuk menampung pulp juices yang dihasilkan selama fermentasi (hasil degradasi pulp). Pada umumnya, dasar kontainer memiliki lubang kecil untuk drainase dan aerasi. Kontainer tidak diisi secara penuh, disisakan 10 cm dari atas dan permukaan atas ditutupi dengan daun pisang yang bertujuan untuk menahan panas dan mencegah permukaan biji dari pengeringan. Fermentasi dalam kotak dapat dilakukan selama 2 – 6 hari, isi kotak dibalik tiap hari dengan memindahkannya ke kotak lain.

Fermentasi biji kakao akan menghasilkan prekursor cita rasa, mencokelat-hitamkan warna biji, mengurangi rasa-rasa pahit, asam, manis dan aroma bunga, meningkatkan aroma kakao (cokelat) dan kacang (nutty), dan mengeraskan kulit biji menjadi seperti tempurung. Biji yang tidak difermentasi tidak akan memiliki senyawa prekursor tersebut sehingga cita rasa dan mutu biji sangat rendah. Fermentasi pada biji kakao terjadi dalam dua tahap yaitu fermentasi anaerob dan fermentasi aerob. Keberadaan asam sitrat membuat lingkungan pulp menjadi asam sehingga akan menginisiasi pertumbuhan ragi dan terjadi fermentasi secara anaerob. Fermentasi aerob diinisiasi oleh bakteri asam laktat dan bakteri asam asetat. Produk fermentasi yang dihasilkan berupa etanol, asam laktat, dan asam asetat yang akan berdifusi ke dalam biji dan membuat biji tidak berkecambah.

Selama fermentasi terjadi pula aktivitas enzimatik, enzim yang terlibat adalah endoprotease, aminopeptidase, karboksipeptidase, invertase (kotiledon dan pulp), polifenol oksidase dan glikosidase. Enzim-enzim ini berperan dalam pembentukan prekursor cita rasa dan degradasi pigmen selama fermentasi. Prekursor cita rasa (asam amino, peptida dan gula pereduksi) membentuk komponen cita rasa di bawah reaksi Maillard (reaksi pencoklatan non-enzimatis) selama penyangraian.

Untuk menghentikan proses fermentasi, biji kakao kemudian dikeringkan. Pengeringan dilakukan sampai kadar air menjadi 7 – 8 % (setimbang dengan udara berkelembaban 75 %). Kadar air kurang dari 6 %, biji akan rapuh sehingga penanganan serta pengolahan lanjutnya menjadi lebih sulit. Kadar air lebih dari 9 % memungkinkan pelapukan biji oleh jamur. Pengeringan dengan pemanas simar surya dapat memakan waktu 14 hari, sedangkan dengan pengeringan non surya memakan waktu 2 – 3 hari.

Setelah pengeringan, biji disortir untuk membersihkan biji dan dilanjutkan dengan penyangraian pada suhu 210 C selama 10 – 15 menit. Tujuan dari penyangraian adalah untuk mensterilisasi biji serta pembentukan cita rasa dari prekursor cita rasa (hasil fermentasi) melalui reaksi Maillard.

Pada saat panen, petani coklat Indonesia memiliki kecenderungan untuk mengolah biji coklat tanpa fermentasi dengan cara merendam biji dalam air untuk membuang pulp dan dilanjutkan dengan penjemuran, dengan demikian biji siap dijual tanpa memerhatikan kualitas. Langkah tersebut diambil petani untuk mendapatkan hasil penjualan yang cepat karena jika melalui fermentasi diperlukan waktu inkubasi sehingga petani harus menunggu untuk mendapatkan keuntungan dari penjualan, sedangkan fermentasi merupkan kunci penting untuk memberikan cita rasa coklat. Dengan demikian, pengetahuan mengenai pentingnya fermentasi pada biji kakao perlu disebarluaskan pada petani coklat.

Produk yang melalui proses fermentasi sehingga diperoleh cita rasa coklat yang sesungguhnya dengan cost production yang relatif rendah. Fermentasi dapat dilakukan secara tradisional dan tidak memerlukan treatment khusus, hanya diperlukan wadah fermentasi dari kayu, ruang penyimpanan, lahan untuk menjemur, dan mesin penyangrai.

Sumber:

• TK-4231 / Industri PanganPengolahan Cokelat/Kakao (1), Dr. Tatang H. Soerawidjaja
• Suryani, Dinie, Zulfebriansyah, 2007. Komoditas Kakao : Potret dan Peluang Pembiayaan. Economic Review : 210 . Desember 2007.
• Carl E Hansen, Margarita del Olmo and Christine Burri. 1998. Enzyme Activities in Cocoa Beans During Fermentation. J Sci Food Agric: 77, 273È281.

Jarak pagar (Jatropha curcas) adalah salah satu bahan baku biodiesel yang potensial untuk digunakan di Indonesia.

Hingga saat ini Indonesia masih sangat bergantung pada bahan bakar berbasis fosil sebagai sumber energi. Data yang didapat dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral menunjukkan bahwa dengan persediaan minyak mentah di Indonesia, yaitu sekitar 9 milyar barrel, dan dengan laju produksi rata-rata 500 juta barrel per tahun, persediaan tersebut akan habis dalam 18 tahun. Untuk mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi dan memenuhi persyaratan lingkungan global, satu-satunya cara adalah dengan pengembangan bahan bakar alternatif ramah lingkungan.

Pemilihan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif berbasis pada ketersediaan bahan baku. Minyak rapeseed adalah bahan baku untuk biodiesel di Jerman dan kedelai di Amerika. Sedangkan bahan baku yang digunakan di Indonesia adalah crude palm oil (CPO). Selain itu, masih ada potensi besar yang ditunjukan oleh minyak jarak pagar (Jathropa Curcas) dan lebih dari 40 alternatif bahan baku lainnya di Indonesia.

Rancangan fasilias produksi biodiesel (INBT 2008)

Indonesia adalah penghasil minyak sawit terbesar kedua setelah Malaysia dengan produksi CPO sebesar 8 juta ton pada tahun 2002 dan akan menjadi penghasil CPO terbesar di dunia pada tahun 2012. Dengan mempertimbangkan aspek kelimpahan bahan baku, teknologi pembuatan, dan independensi Indonesia terhadap energi diesel, maka selayaknya potensi pengembangan biodiesel merupakan potensi pengembangan biodiesel sebagai suatu alternatif yang dapat dengan cepat diimplementasikan.

Walaupun pemerintah Indonesia menunjukkan ketertarikan yang besar terhadap pengembangan biodiesel, pemerintah tetap bergerak  pelan dan juga berhati-hati dalam mengimplementasikan hukum pendukung bagi produksi biodiesel. Pemerintah memberikan subsidi bagi biodiesel, bio-premium, dan bio-pertamax dengan level yang sama dengan bahan bakar fosil, padahal biaya produksi biodiesel melebihi biaya produksi bahan bakar fosil. Hal ini menyebabkan Pertamina harus menutup sendiri sisa biaya yang dibutuhkan.

Sampai saat ini,  payung hukum yang sudah disediakan oleh pemerintah untuk industri biofuel, dalam bentuk Keputusan Presiden ataupun Peraturan Perundang-undangan lainny, adalah sebagai berikuti:

1. Peraturan Presiden No. 5/2006 tentang Kebijaksanaan Energi Nasional
2. Instruksi Presiden No. 1/2006 tentang Pengadaaan dan Penggunaan Biofuel sebagai Energi Alternatif
3. Dektrit Presiden No. 10/2006 tentang Pembentukan team nasional untuk Pengembangan Biofuel

Peraturan Presiden Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional menyebutkan pengembangan biodiesel sebagai energi terbarukan akan dilaksakan selama 25 tahun, dimulai dengan persiapan pada tahun 2004 dan eksekusi sejak tahun 2005. Periode 25 tahun tersebut dibagi dalam tiga fasa pengembangan biodiesel. Pada fasa pertama, yaitu tahun 2005-2010, pemanfaatan biodiesel minimum sebesar 2% atau sama dengan 720.000 kilo liter untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar minyak nasional dengan produk-produk yang berasal dari minyak castor dan kelapa sawit.

Fasa kedua (2011-2015) merupakan kelanjutan dari fasa pertama akan tetapi telah digunakan tumbuhan lain sebagai bahan mentah. Pabrik-pabrik yang dibangun mulai berskala komersial dengan kapasitas sebesar 30.000 – 100.000 ton per tahun. Produksi tersebut mampu memenuhi 3% dari konsumsi diesel atau ekivalen dengan 1,5 juta kilo liter. Pada fasa ketiga (2016 – 2025), teknologi yang ada diharapkan telah mencapai level ‘high performance’ dimana produk yang dihasilkan memiliki angka setana yang tinggi dan casting point yang rendah. Hasil yang dicapai diharapkan dapat memenuhi 5% dari konsumsi nasional atau ekivalen dengan 4,7 juta kilo liter. Selain itu juga terdapat Inpres Nomor 1 Tahun 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai bahan bakar lain. Hal-hal ini menunjukkan keseriusan Pemerintah dalam penyediaan dan pengembangan bahan bakar nabati. (Rahayu, 2006)

Hingga Mei 2007, Indonesia telah memiliki empat industri besar yang memproduksi biodiesel dengan total kapasitas 620.000 ton per hari. Industri-industri tersebut adalah PT Eterindo Wahanatama (120.000 ton/tahun – umpan beragam), PT Sumi Asih (100.000 ton/tahun – dengan RBD Stearin sebagai bahan mentah), PT Indo BBN (50.000 ton/tahun – umpan beragam), Wilmar Bioenergy (350.000 ton/tahun dengan CPO sebagai bahan mentah), PT Bakrie Rekin Bioenergy (150.000 ton/tahun) dan PT Musim Mas (100.000 ton/tahun). Selain itu juga terdapat industri-industri biodiesel kecil dan menengah dengan total kapasitas sekitar 30.000 ton per tahun, seperti PT Ganesha Energy, PT Energi Alternatif Indonesia, dan beberapa BUMN.

Produser biodiesel di Indonesia

Peluang untuk mengembangkan potensi pengembangan biodiesel di Indonesia cukup besar, mengingat saat ini penggunaan minyak solar mencapai sekitar 40 % penggunaan BBM untuk transportasi. Sedang penggunaan solar pada industri dan PLTD adalah sebesar 74% dari total penggunaan BBM pada kedua sektor tersebut. Bukan hanya karena peluangnya untuk menggantikan solar, peluang besar biodiesel juga disebabkan kondisi alam Indonesia. Indonesia memiliki beranekaragam tanaman yang dapat dijadikan sumber bahan bakar biodiesel seperti kelapa sawit dan jarak pagar. Pada saat ini, biodiesel (B-5) sudah dipasarkan di 201 pom bensin di Jakarta dan 12 pom bensin di Surabaya.

Sumber:

APEC Biofuels – http://www.biofuels.apec.org/
Biofuel Indonesia – http://www.biofuelindonesia.com/
Biodiesel AUSTINDO – http://bahasa.biodieselindonesia.com/indexx.php
Syamtori, Stanley. Biodiesel di Indonesia – http://dest-online.com/blog_stanley/2008/03/02/biodiesel-di-indonesia/

Lokasi dari suatu pabrik kimia menentukan keberlangsungan dari pabrik itu sendiri

Lokasi suatu pabrik kimia memberikan kontribusi yang besar bagi kesuksesan bisnis berbasis kimia. Dibutuhkan pertimbangan lebih terhadap faktor-faktor tertentu dalam memilih lokasi suatu pabrik. Sebuah pabrik idealnya memiliki lokasi yang memberikan biaya produksi dan distribusi minimum. Selain itu kemungkinan adanya ekspansi pabrik serta lingkungan yang kondusif juga harus dipertimbangkan agar operasi pabrik dapat berjalan lancar. Akan tetapi, faktor-faktor seperti tempat tinggal pekerja dan komunitas sekitarnya juga merupakan hal yang penting untuk diperhatikan.

Secara garis besar, lokasi suatu pabrik ditentukan oleh faktor-faktor berikut ini:

1. Ketersediaan bahan baku
2. Ketersediaan sumber energi
3. Lokasi pasar
4. Sarana transportasi
5. Pembuangan limbah
6. Ketersediaan tenaga kerja
7. Komunitas
8. Pajak dan regulasi

Ketersediaan Bahan Baku

Jarak antara tempat produksi dan lokasi pengambilan bahan baku dapat mempengaruhi kemampuan bersaing dari produk-produk yang dibuat, terutama bila produk tersebut merupakan produk missal yang tidak melalui proses yang rumit. Sebagai contoh, untuk penghematan biaya transportasi pada industri aluminium Swiss, pabrik-pabrik pengolahan tanah liat diletakkan berdekatan dengan tambang bauksit di belahan bumi yang lain dan aluminium oksida yang dihasilkan di sana diimpor untuk proses pengolahan selanjutnya. Selain itu kebutuhan tempat penyimpanan bahan baku juga perlu diperhitungkan.

Ketersediaan Sumber Energi

Kebutuhan tenaga dan steam sangatlah tinggi pada sebagian besar pabrik kimia, dan biasanya dibutuhkan ketersediaan bahan bakar untuk memenuhi kebutuhan ini. Tenaga dan bahan bakar merupakan kombinasi yang sangat krusial dalam pemilihan lokasi dari suatu pabrik. Apabila suatu pabrik membutuhkan batu bara atau minyak dalam jumlah jumlah besar, maka sebaiknya dipilih lokasi yang dekat dengan sumber bahan bakar untuk operasi yang ekonomis. Biaya tenaga lokal dapat membantu menentukan apakah tenaga sebaiknya tenaga dibeli atau dibangkitkan sendiri.

Lokasi Pasar

Lokasi pasar atau pusat distribusi mempengaruhi biaya distribusi produk dan waktu yang dibutuhkan untuk pengiriman. Kedekatan dengan pasar merupakan salah satu pertimbangan yang penting karena bagi konsumen lebih menguntungkan untuk membeli produk dari sumber yang dekat. Harus diingat bahwa pasar yang dibutuhkan bukan hanya untuk produk akhir utama, akan tetapi juga untuk produk samping dari proses.

Sarana Transportasi

Saran transportasi yang baik dapat menunjang keberhasilan suatu pabrik kimia. Saran transportasi yang dimaksud adalah jalan yang nyaman untuk pekerja, transportasi bahan-bahan dan peralatan yang efisien, serta pengiriman secara cepat dan ekonomis. Untuk produk-produk missal, penggunaan transportasi air dan kereta api lebih cocok, sedangkan untuk produk khusus yang lebih mahal digunakan transportasi dan jalan biasa.

Basel adalah pusat industri kimia dan farmasi Switzerland

Pembuangan Limbah

Peraturan-peraturan yang membatasi metode pembuangan limbah dari industry proses telah banyak dibuat. Lokasi yang dipilih sebaiknya memiliki kapasitas dan fasilitas yang memadai untuk melakukan pembuangan limbah secara benar. Dalam pemilihan lokasi, tingkat toleransi dari berbagai metode pembuangan harud diperhatikan dengan hati-hati.

Ketersediaan Tenaga Kerja

Ditinjau dari segi ini, lokasi yang dipilih sebaiknya berada dekat dengan lingkungan pendidikan dan sekolah yang baik. Namun situasi lapangan kerja di daerah seperti itu sering terlalu kompetitif, sehingga tenaga ahli sangat sulit didapat walaupun upah yang ditawarkan tinggi. Problem ini dapat dihindarkan dengan cara pemindahan tempat produksi ke daerah yang industrinya tidak terlalu padat. Jika hal ini dilakukan maka suatu pendidikan internal yang intensif (pelatihan) diperlukan.

Komunitas

Keadaan alam dan fasilitas yang ada di komunitas juga menentukan. Pabila jumlah fasilitas yang dapat memenuhi kebutuhan hidup dari pekerja pabrik tidak tersedia, maka akan menjadi tanggungan dari pabrik untuk mensubsidi fasilitas-fasilitas tersebut.

Pajak dan Regulasi

Pajak pendapatan, insuransi pekerja, dan regulasi lainnya berbeda-beda untuk setiap lokasi. Selain itu peraturan-peraturan lain seperti kode pembangunan, aspek ganguan, dan fasilitas transportasi dapat menjadi pengaruh yang besar dalam pemilihan akhir lokasi suatu pabrik.

Referensi:
Selection of Plant Llocation for Establishing a Chemical Industry – Prashantkumar Kudli Shrinivas
Bernasconi, et all. 1995. Chemische Technologie. Diterjemahkan oleh: Dr. Ir. Lienda Handojo, M. Eng.

Gambar:
http://www.kiwi.ch/main/Aktuell/Novartis/
Lars Odemark. http://www.flickr.com/photos/19410529@N03/

Reef Octopus CR-140 Reverse Flow Calcium Reactor from CoralVue

Pengoperasian reaktor secara tak tunak yang dapat memberikan kelebihan yang besar bagi unjuk kerja suatu proses baru-baru ini mulai membuka jalan baru dalam intensifikasi proses. Berbeda dengan pengoperasian proses kontinu tradisional yang memfokuskan pada keadaan tunak, reaktor kontinu dipaksa untuk bekerja pada keadaan tak tunak (unsteady state). Salah satu alternatif pengoperasian reaktor tak tunak adalah dengan cara mengubah arah aliran yang melalui reaktor secara periodik dalam selang waktu tertentu yang disebut switching time. Konsep ini dikenal dengan nama Reverse Flow Reactor atau Reaktor Aliran Bolak-balik (RABB).

RABB telah menunjukkan keuntungan yang besar untuk reaksi eksotermis dalam hal energy saving. Selain itu dengan mengubah arah aliran dan mengatur frekuensi ubah (switching  frequency) alirannya RABB juga akan mengakibatkan terjadinya deviasi dari keadaan tunak yang dipercaya dapat meningkatkan selektifitas dan konversi. Akan tetapi diperlukan pemilihan frekuensi yang tepat karena apabila switching time terlalu cepat akan mengakibatkan konversi menjadi turun karena akan ada reaktan yang belum sempat bereaksi terdorong keluar dari reaktor saat arah aliran diubah. Karena itu pengaturan RABB untuk setiap proses berbeda-beda tergantung pada kondisi pengoperasiannya.

Skema sederhana Reaktor Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor)

Skema proses dari RABB ditunjukkan secara sederhana pada gambar 1. Selama berlangsung siklus pertama, aliran mengalir melalui 1-2-R-3-4, dan selama berlangsung siklus kedua, aliran mengalir melalui 1-2-R-3-4.  Pada kasus-kasus RABB pada umumnya, katalis di dalam reaktor bukan hanya berperan untuk mempercepat laju reaksi, tetapi juga dapat berperan sebagai penyimpan panas yang dihasilkan dari reaksi eksotermik. Hal ini dapat terjadi karena katalis memiliki kapasitas panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan fluida yang mengalir di dalam reaktor, baik yang diumpankan maupun yang dihasilkan. Untuk memaksimalkan penghematan energi maka arah aliran sebaiknya diganti saat temperatur aliran keluar mulai meningkat setelah pengubahan arah aliran pertama. Jika aliran dibalik arahnya secara periodik, maka aliran umpan tidak lagi memerlukan pemanas awal untuk mencapai temperatur mula reaksi (reaction ignition temperature).

RABB beroperasi pada dinamika beda temperatur yang besar sepanjang unggun katalis karena adanya pertukaran panas antara unggun katalis dan gas yang bereaksi. Pergerakan beda temperatur ini harus dipantau terus menerus, karena hal ini dapat menyebabkan gradien temperatur yang besar dan dapat merusak unggun katalis. Sistem kontrol operasi RABB adalah salah satu hambatan penerapan teknologi ini di industri. Pengoperasian sistem monitor dan kontrol diperlukan untuk menghindari pemadaman reaksi (extinction) serta kelebihan panas (overheating) pada unggun katalis. Selain itu, peralatan seperti kerangan yang dapat beroperasi pada frekuensi ubah (switching frequency) yang tinggi belum memadai, serta membutuhkan investasi yang mahal.

Referensi:
Simulation of Reverse Flow Operation for Manipulation of Catalyst Surface Coverage in the Selective Oxidation of Ammonia. Y.W. Budhi, dkk. 2004
Reverse Flow Operation with Reactor Side Feeding: Analysis, Modeling, and Simulation. Y.W. Budhi, dkk. 2009.

Jenis-jenis kemasan susu

Pengisian dan penyegelan makanan susu tergantung dengan cara pengolahannya. Ada tiga cara pengolahan yang umum dilakukan pada susu, yaitu pasteurisasi, sterilisasi, dan Ultra High Temperature (UHT)-aseptik. Kualitas dari susu pasteurisasi tergantung kepada kondisi aseptik dari mesin pengemas. Packaging pada susu dibagi menjadi dua jenis, yaitu returnable container dan single service container.

Returnable Container

Cara ini biasa digunakan bagi susu pasteurisasi dan sterilisasi karena susu yang diolah dengan cara ini hanya tahan disimpan untuk beberapa hari saja. Pasteurisasi biasanya hanya tahan untuk 7-16 hari sedangkan sterilisasi dapat tahan sampai dengan 3 minggu. Susu pasteurisasi dapat menggunakan botol dan kaleng, sedangkan susu sterilisasi hanya menggunakan botol.

Dasar sistem menggunakan returnable container adalah pengumpulan kontainer kosong dan pencucian sebelum mengisi ulang. Penyimpanan kontainer yang belum dicuci biasanya penting dan dapat diperpanjang semalam sehingga pencucian dan pengisian operasi berikutnya dapat dimulai di pagi hari sebelum pasokan kontainer kosong yang belum dicuci lainnya tiba. Setelah dicuci, container berbentuk kaleng dapat disimpan karena memiliki tutup sedangkan botol tidak karena botol-botol ini tidak memiliki tutup sehingga dapat terkontaminasi oleh udara. Biasanya, penyimpanan dilakukan setelah kaleng-kaleng dan botol-botol tersebut diisi sehingga distribusi dapat dilakukan dengan lebih fleksibel.

Volumetric fillers lazim digunakan dalam pengisian bahan makanan yang berbentuk cairan, termasuk susu. Pengisian dapat dilakukan dengan pengaturan in-line maupun carousel (atau rotasi). Filler harus dapat mengisi container dengan akurat tanpa spoilage dan tanpa kontaminasi dari proses penyegelan.

Kontainer dengan segel tidak diisi sepenuhnya. Ruang kosong pada bagian atas kontainer diperlukan untuk memciptakan kondisi vakum parsial. Kondisi ini mereduksi perubahan tekanan di dalam kontainer selama proses dan mereduksi reaksi oksidatif produk selama penyimpanan. Botol dan kaleng seharusnya memiliki ruang kosong sekitar 6-10% dari keseluruhan volume kontainer pada temperatur normal penyegelan.

Susu yang diisi biasanya masih berupa susu dengan pemrosesan yang minim. Pasteurisasi maupun sterilisasi susu biasanya dilakukan setelah kontainer diisi dan disegel untuk menghindari kontaminasi yang mungkin terjadi. Penyegelan pada botol susu biasanya memakai segel normal, seperti tutup dari alumunium foil atau cork stopper dari tembaga atau alumunium. Sedangkan tutup pada kaleng susu biasanya disegel dengan double seam.

Botol dengan leher lebar (36-40 mm), cocok untuk disegel dengan tutup alumunium foil adalah sistem yang paling sering digunakan untuk pengemasan susu pasteurisasi dalam returnable container. Sedangkan botol yang digunakan untuk susu sterilisasi mempunyai leher yang lebih ramping (26 mm) sehingga segel yang efektif dapat dibuat. Prefabricated crown seal digunakan untuk menyegel botol-botol ini.

Botol gelas sebagai selah satu jenis returnable container

Saat susu dalam botol dipanaskan dan memuai selama pemanasan lebih dari botol, udara di atas susu terkompresasi dan tekanan di dalam botol melebihi tekanan di luar. Kontraksi susu saat didinginkan dibawah temperatur pengisian menyebabkan terbentuknya ruang vakum di atas susu. Ruang vakum ini dapat menyebabkan kontaminasi melalui segel di antara botol dan tutupnya. Oleh karena itu, sangat penting bagi segel untuk benar-benar rapat.

Kaleng susu dari alumunium biasanya memiliki tutup yang tidak memerlukan gasket karet, penyegelan cukup dilakukan dengan sunken grip ataupun mushroom lids. Oleh karena masalah pencucian mekanik, tutup yang dirantai pada kaleng tidak lagi digunakan.

Single Service Container

Seluruh produk yang dikemas dalam single service container dapat langsung dibuang setelah cairan di dalamnya selesai dikonsumsi. Dua tipe dasar dari kontainer ini terbuat dari karton dan sachet plastik (kantong). Bahan dasar yang lazim digunakan adalah polietilen (PE), baik yang berdensitas rendah maupun tinggi.

Pada susu pasteurisasi, karton dibuat secara kontinyu dari plastic coated paper yang dibentuk menjadi sebuah tube. Tube diisi secara kontinyu dengan susu yang telah dipasteurisasi. Segel treansvers dibuat pada sudut yang tepat di atas ketinggian susu sehingga tidak ada ruang kosong dan bentuk kemasan menjadi tetrahedron.

Pada susu UHT (Ultra High Temperature), karton diproduksi secara kontinyu dari plastic coated paper yang telah disterilisasi secara kimia dan termal sebelum dibentuk menjadi tube. Tube diisi secara kontinyu oleh susu hasil UHT, kemudian disegel di atas level cairan dan dibentuk menjadi bentuk rektangular.

Karton susu sebagai salah satu jenis single-service ontainer

Pada susu pasteurisasi dalam sachet, sachet dibuat secara kontinyu dari film polietilen dengan ketebalan 70-90 mikrometer. Mesin membentuk film menjadi silinder dengan penyegelan panas vertikal, kemudian menjadi kantong dengan segel horizontal pada bagian bawah. Setelah itu kantong diisi dengan susu pasteurisasi dari small balance tank. Sebuah keran dengan kontroler waktu digunakan untuk mengisi tube dengan jumlah susu yang sama. Penyegel transvers dibuat di atas level susu. Setelah pengisian dan penyegelan bagian atas kantong, dilakukan pemotongan untuk menghasilkan satu sachet susu.

Untuk kemasan 10-20 liter susu, kemasan yang dipakai adalah kemasan yang mudah untuk dibuang, khusus dibuat untuk penggunaan bersama. Kemasan ini memiliki segel berupa screw cap.