TEKNOLOGI DIGESTER & PRESS

Oleh Arie Malangyudo & Antonius Krisdwiarto

1.  PELUMATAN BUAH (DIGESTING)

a.   Karakteristik Buah

Masa brondolan rebus mengandung kelopak, spikelet dan sampah lainnya. Masa brondolan ini disebut Mass Passing to Digester (MPD).diangkat dengan alat yang disebut  fruit elevator dan kemudian dimasukkan ke dalam digester.

Brondolan itu sendiri terdiri dari Mesocarp, cangkang dan inti. Mesocarp yang mengandung minyak juga mengandung “laurat”. Oleh sebab itu pada proses pengolahan selanjutnya  kedua jenis ini perlu dipisahkan. Pemisahan awal dilakukan dengan  memisahkan mesocarp yang mengandung minyak.

Mesocarp memiliki tebal 2 – 8 mm tergantung pada jenis kelapa sawit, yang mengandung sejumlah besar kantong-kantong minyak dan satu dengan yang lain terikat dan membuat satu rangkaian serat yang keras dan panjang, diikat kuat oleh semen Intraselluler. Semen Intraselluler tersebut adalah pectin yang berperan mengikat satu sel dengan sel lain

Pectin tidak larut dalam air dingin. Serat mesocarp memiliki panjang + 40 mm dalam buah besar dengan diameter 80 – 350 um   . Rata-rata panjang serat 25 mm dengan diameter 250 um   Pectin tersebut akan berubah menjadi pectin bebas pada saat buah telah memasuki proses pematangan dan pectin yang berubah meningkat hingga 4% dari non oily solid (NOS)..Pada buah yang masak pectin sangat larut dalam air panas, hal ini menunjukkan adanya perobahan titik larut dan dalam waktu yang lama akan terjadi pemecahan kantong minyak dan serat-serat serta semen.

Kantong minyak berbentuk kotak namun kadang-kadang tidak mempunyai bentuk langsung berbatasan dengan sel cytoplasma yang bergabung dengan minyak dalam sel. Sel ini berukuran sangat kecil sekitar 0,6 – 0,8  um  dan bersifat elastik.

Buah yang telah direbus mengandung air < 40%, namun jika kontaminasi kelopak > 2% maka hal ini menunjukkan masih adanya kandungan kadar air yang tinggi dan jelas akan mempengaruhi perlakuan selanjutnya.

b.  Digester

Alat ini sering disebut ketel pengaduk yang terdiri dari bejana yang dilengkapi dengan lengan pengaduk, tangkai pelumat dan pemanas untuk mempersiapkan masa brondolan agar lebih mudah di-pres oleh Screw Sress.

Digester dilengkapi dengan Lengan Pengaduk yang berfungsi untuk merajang buah sehingga terjadi pelepasan mesocarp dan biji sambil pemecahan kantong-kantong minyak. Volume digester berpengaruh terhadap kehilangan minyak. Digester yang terlalu penuh akan memperlama proses pengadukan, namun dengan tekanan berlawanan dari dasar ketel yang kuat akan menyebabkan perajangan menjadi sempurna. Ketinggian masa brondolan dalam digester akan menimbulkan tekanan di dasar Digester semakin tinggi dan tahanan terhadap pisau semakin tinggi, sehingga pemecahan kantong minyak dan pemisahan serat dengan serat lain semakin sempurna.

c.    Lengan Pengaduk

Lengan pengaduk bertujuan untuk :

1.   Mencegah terjadi penumpukan dalam Digester sehingga lebih mudah bergerak terutama ke dalam alat kempa.

2.   Memindahkan panas dari mantel, yakni mengatur agar adonan bergantian dalam mengabsorosi panas.

3.   Untuk melumatkan buah sehingga lebih mudah dikempa di Screw Press, dan kehilangan minyak yang terjadi semakin kecil.

4.   Mengeluarkan minyak yang dipermukaan sel yang pecah.

Dalam pengadukan perlu diperhatikan beberapa faktor yakni :

1.   Frekuensi pengadukan yang lebih tinggi akan menyebabkan kurang memberikan nilai positif, karena terjadi pembuangan energi.

2.   Jumlah lengan pengaduk yang lebih banyak akan menyebabkan pelumatan yang berlebihan sehingga terjadi penggenangan minyak di dasar Screw Press tentu ini akan memperkecil gaya gesekan buah dengan pisau dan penambahan jumlah pasangan lengan ,menambah “bearing” dan kurang ekonomis.  Jumlah  lengan yang sesuai ialah 4 pasang dengan kedudukan berselang antara 1 pasang dengan pasangan berikutnya.

3.   Bentuk lengan dibuat sedemikian rupa yaitu dapat mengangkat dan menekan buah dengan cara menyapu. Lengan pengaduk mudah mengalami korosi oleh asam, maka pisau dibuat dari bahan mangan silikon.

4.   Berdasarkan hasil percobaan bahwa putaran yang lebih tinggi akan menyebabkan genangan minyak dalam alat yang akan mempersulit pengadukan dan juga sama halnya dengan jumlah lengan yang diperbanyak, oleh sebab itu dianjurkan agar putaran yang ideal ialah 26 rpm.

d.   Kapasitas Digester

Ukuran digester yang dipilih harus dapat melayani kapasitas olah alat selanjutnya dengan kualitas adonan sesuai dengan kebutuhan alat kempa. Masa aduk untuk kebutuhan “Hydraulic Screw Press” mencapai 60 menit oleh sebab itu diperlukan Digester yang masa aduknya 60 menit, sedangkan untuk kebutuhan screw press cukup 30 menit. Pada hydraulic screw  press dibutuhkan ukuran bejana Digester setinggi 2,86 M dengan diameter 1,14 M dengan isi 2520 liter. Jika terisi hanya 60% dengan kerapatan massa 1060 kg/M³, maka dapat mengolah :

                        1060 ^ι    [ 2520 x  60 ] 

                        1000     x         100                      = 3,75 ton TBS        

                                   

Digester berperan  mensuplai masa brondolan yang telah lumat kepada Screw Press P₁₀ yang berarti dapat menghasilkan adonan 6 ton/jam. Karena screw press juga berperan dalam perajangan maka waktu rajang 30 menit berarti selama 30 menit menghasilkan 3 ton adonan, maka dibutuhkan alat yang berukuran diameter 1 M dengan tinggi :

                        3000 kg

                    1,060 kg x  0,5²          = 3, 60 Min.

                

atau tinggi 2,50 dengan diameter 1,2 M.

Kadang-kadang ada orang merancang pemakaian Digester untuk kapasitas 10 ton TBS yang digunakan untuk melayani Screw Press dengan kapasitas 15 ton TBS, maka yang terjadi ialah masa pengadukan dipersingkat dari 30 menit menjadi 20 menit (= 30 x 10 ) / 15.

Penggunaan Digester harus disesuaikan dengan kapasitas Screw Press agar tidak terjadi perobahan masa aduk, yang dapat menurunkan efisiensi ekstraksi atau tingkat kehilangan minyak dalam ampas. Untuk memperlama proses pelumatan maka dianjurkan agar volume  Digester terisi penuh, apabila tidak terisi penuh buah tidak terajang dengan sempurna dan dapat menyebabkan kehilangan minyak dalam ampas akan tinggi. Pengisian yang tidak sempurna sering terjadi pada saat awal pengoperasian pabrik, hal ini dipaksakan akibat kekurangan persediaan bahan bakar. Dalam keadaan yang demikian efisiensi pengutipan minyak umumnya sangat rendah.

e.      Pemanasan

Digester dilengkapi dengan sistim pemanasan mantel (Steam Jacket),  yang berguna untuk mempertahankan dan menaikkan suhu adonan dalam ketel dengan cara injeksi uap kedalam mantel. Suhu adonan yang dikehendaki adalah 90ºC dengan alasan bahwa pada suhu tersebut minyak sudah mencair dan mudah keluar dari kantong-kantong minyak, sedangkan yang masih berbentuk Emulsi akan pecah menjadi minyak dan cairan lainnya, dan kerusakan minyak seperti oksidasi dan hidrolisa relatif belum terjadi.

Semakin tinggi suhu Digester maka perajangan semakin baik dan akan memperingan daya kerja Screw Press, dan akan mengurangi biji pecah. Oleh sebab itu suhu digester perlu dipertahankan pada standar yang telah ditetapkan.

Umumnya Digester dipanasi dengan menggunakan uap yang bertekanan 3 kg/cm², dan pada beberapa pabrik diberikan uap langsung. Pemakaian tekanan 3 kg/cm² dalam jacket mantel dapat menyebabkan pemanasan  yang berlebihan terhadap buah yang kontak dengan dinding bejana, oleh sebab itu perlu diturunkan tekanan pada mantel yaitu 2 kg/ cm² atau setara dengan suhu 132,9ºC.

Pada beberapa pabrik juga dirancang dengan menggunakan uap langsung ke dalam bejana. Penggunaan uap langsung dalam bejana Digester  dapat berpengaruh negatif  sepert berikut :

a.   Menambah jumlah air yang terkandung dalam adonan yang dapat menurunkan daya gesekan antara pisau dengan adonan.

b.   Menurunkan tekanan uap pada Boiler. Hal ini akan menurunkan kebutuhan uap pada turbin uap.

c.   Menyebabkan kerusakan mutu yakni pemanasan yang berlebihan yang merangsang terjadinya proses oksidasi minyak dan akan menurunkan derajat pemucatan yang dikenal dengan penurunan DOBI.

d.   Menyebabkan kegosongan pada inti sehingga lebih 50% produksi inti berwarna coklat yang tidak disukai oleh konsumen. Biji yang gosong umumnya sulit dipecah dalam Cracker dan walaupun pecah inti masih melekat pada cangkang.

Oleh sebab itu upaya penggunaan uap langsung pada bejana Digester sebaiknya dihindarkan. Lama pemanasan yang terbaik adalah 30 menit, tergantung dari kecepatan mencapai suhu 90ºC.

f.   Pengeluaran Minyak

Seperti telah diutarakan diatas, bahwa minyak yang terdapat dalam adonan Digester akan menurunkan efisiensi pengadukan, oleh karena itu, minyak tersebut harus dipisahkan dengan cara mengalirkannya keluar ketel. Jika minyak tidak dipisahkan, maka minyak akan masuk ke dalam screw press dan akan menurunkan kapasitas olah alat.

Pemisahan minyak dilakukan dengan membuat lobang di dasar bejana yang dihubungkan dengan pipa. Minyak ini kurang mengandung Non Oily Solid (NOS), dan akan ikut membantu menurunkan Losses dalam serat atau biji yang keluar dari Screw Press,. Dengan pemisahan minyak tersebut, maka jumlah biji yang pecah di dalam Screw Press dapat menurun dan efisiensi penekanan dalam Screw Press dapat meningkat yaitu bertambah besarnya ratio perbandingan biji terhadap adonan. Karena semakin tinggi ratio biji terhadap adonan maka berarti daya ekstraksi minyak lebih baik.

1.   EKSTRAKSI MINYAK

4.1 Umum

Adonan yang keluar dari Digester dilanjutkan pengolahannya pada alat Press. Ekstraksi minyak sawit dapat dilakukan secara mekanis dengan alat yang disebut Press atau dengan cara menggunakan pelarut yang disebut “Solvent Extraction” atau Ekstraksi Pelarut. Penerapan Solvent Extraction menghasilkan rendemen minyak yang tinggi akan tetapi minyak akan mengandung zat warna seperti Chlorophyl, Xanthophyl dan zat warna lainnya, yang sulit dihilangkan dalam proses pemucatan, maka minyak tersebut kurang sesuai dengan kebutuhan industri pengolah minyak. Juga dalam proses pengolahan terjadi kehilangan bahan pelarut yang tinggi dan kalau diterapkan masih dianggap kurang ekonomis. Oleh sebab itu yang dikembangkan adalah ekstraksi minyak secara mekanik yang disebut dengan Press.

4.2   Press

Minyak yang terdapat dalam adonan dikeluarkan dari masa adonan dengan cara gravitasi seperti yang terjadi pada Digester, dapat dengan cara penge-press-an atau dengan ekstraksi pelarut.

Ekstraksi dengan penge-press-an dipengaruhi oleh komposisi jenis buah yang di olah dan komposisi jenis buah tersebut dapat dilihat pada ( Tabel 4.2 ). Semakin seragam jenis buah Tenera (T) yang di olah, maka semakin tinggi persentase pericarp-nya.  Komposisi jenis buah dan Cake (ampas press) sangat berpengaruh terhadap proses penge-press-an, dan inilah salah satu penyebab perubahan teknologi press pada pabrik kelapa sawit hanya berevolusi karena hanya menyesuaikan terhadap variasi jenis buah yang diolah.  Hasil kerja alat press akanmenghasilkan perobahan komposisi dari Mesocarp dengan biji ( Tabel 4.3).

Tabel 4.2 Komposisi buah

Jenis           Mesocarp                                   Biji                                          Ratio

                             (%)                                          (%)                                    Mesocarp : biji

D                     40                                            60                                            0,66

D x T               60                                            40                                            1,50

T x T                65                                            35                                            1,86

D X P              75                                            25                                            3,00

T                      80                                            20                                            4,00

    

Tabel 4.3. Komposisi ampas press

Jenis            Serat                              Biji                                         Serat

                          Ampas                        Ampas                                        Biji

D                     12                                60                                             0,66

D x T               18                                40                                             0,45

T x T               19,5                              35                                            0,56

D X P             22,5                              25                                            0,90

T                     24                                  20                                             1,20

 

4.3 Hydraulic press

Alat Press atau Hydraulic Press untuk kelapa sawit jenis ini pertama kali diproduksi oleh Stork Amsterdam dengan kapasitas 500 kg/jam. Alat ini bekerja dengan tekanan 70 kg/cm². Alat Press ini berbentuk vertikal yang terdiri dari tabung silinder dengan diameter 54 cm,berarti sumbu tekanan harus mencapai :

                                    π x (54)²

                                    π x (25)²
   x 70 kg/cm² = 350

Tekanan yang diperlukan pada sumbu tenaga sangat besar oleh sebab itu kompressor yang digunakan merupakan factor pembatas dalam pengoperasian alat Press jenis ini. Disamping kapasitas sangat rendah dan memerlukan perawatan hydraulic yang lebih intensif menyebabkan pemakaian alat ini tidak berkembang yang kemudian digantikan dengan alat press yang praktis dengan kapasitas yang lebih tinggi seperti Screw Press.

4.4 Screw Press

Telah diterangkan bahwa semakin tinggi ratio antara mesocarp dengan biji maka efisiensi hantaran gaya dalam pemerasan buah kurang sempurna, oleh sebab itu ekstraksi minyak dengan hidraulik press tidak dapat diterapkan pada pabrik yang mengolah buah Tenera, karena ratio antara mesocarp dengan biji terlalu tinggi. Cara tersebut dianggap kurang ekonomis pada pabrik yang berkapasitas besar 30 ton TBS/jam sehingga dalam perkembangan kelapa sawit yang menanam jenis Tenera perlu melakukan pembaharuan dalam ekstraksi minyak yaitu menggunakan Screw Press.

Mekanisme penge-press-an ialah masuknya adonan kedalam Cylinder Press dan mengisi Worm (ulir), volume setiap ruang ulir berbeda, semakin mengarah ke ujung sumbu screw volume ulir semakin kecil, sehingga perpindahan massa akan menyebabkan minyak terperas (5). Dan pada kenyataannya, hingga saat ini alat press yang banyak digunakan di pabrik kelapa sawit adalah Screw Press. Hal ini disebabkan beberapa factor antara lain :

i.    Kapasitas olah alat yang tinggi, dan dapat menghemat tempat jika dibandingkan dengan Hydraulic Press. Kapasitas olah Screw Press berkisar antara 5 – 15 ton TBS/jam.

ii.   Karena kapasitas yang tinggi maka biaya operasi per ton TBS sangat rendah.

iii.  Kebutuhan operator untuk mengoperasikan lebih sedikit disbanding dengan Hydraulic Press.

iv.   Kebutuhan tenaga (power) yang rendah untuk memeras buah.

v.    Cake Breaker Conveyor lebih mudah memecahkan gumpalan Cake yang keluar.

Namun  terdapat juga beberapa kelemahannya antara lain :

i.    Membutuhkan ongkos perawatan yang tinggi.

ii.   Banyak biji yang pecah, terutama biji yang terdiri dari cangkang tipis.

iii.  Minyak yang keluar dari Screw Press lebih banyak mengandung padatan yang terdiri dari serat, pasir, dan Lumpur sehingga minyak yang keluar ke Oil Gutter lebih pekat, dan akan membutuhkan air pengencer yang lebih banyak.

iv.  Akibat penge-press-an dengan ulir yang juga mencincang dan mengaduk adonan, maka seringkali minyak membentuk emulsi sehingga dalam air buangan yang keluar ke fat pit masih mengandung minyak yang lebih tinggi.

4.5  Faktor yang Mempengaruhi Efisiensi ekstraksi.

a.      Tipe screw press

Terdapat tiga tipe Screw Press yang umum digunakan dalam PKS yaitu Speichim, Usine de Wecker dan Stork. Ketiga jenis alat ini mempunyai pengaruh yang berbeda-beda terhadap efisiensi pengempaan. Alat kempa Speichim memiliki feed screw, sehingga kontinuitas dan jumlah bahan yang masuk konstan dibandingkan dengan adonan yang masuk berdasarkan grafitasi. Kontinuitas adonan yang masuk kedalam screw press mempengaruhi volume ulir yang parallel dengan penekanan ampas, jika kosong maka tekanan akan kurang dan oil losses dalam ampas akan tinggi. Melihat kondisi ini beberapa pabrik pembuat screw press menggunakan feed screw, karena disamping pengisian yang effektif juga melakukan pengempaan pendahuluan dengan tekanan rendah sehingga minyak keluar. Hal ini akan membantu daya kerja dari screw press, karena kandungan minyak telah berkurang, yang sering mengganggu dalam pengepresan yaitu membuat kenaikan bahan padatan bukan minyak dalam cairan (Gambar 4.9).

Penggunaan feed screw akan menimbulkan pertambahan investasi dan biaya perawatan yang lebih besar. Oleh sebab itu dalam pengoperasiannya perlu dilakukan perhatian yang lebih intensif.

Type Stork memproduksikan alat press yang terdiri dari alat menggunakan feed screw dan tanpa feed screw. Sedangkan Usine de Wecker tidak dilengkapi dengan feed screw.

Screw press terdiri dari single shaft dan double shaft yang memiliki kemampuan press yang berbeda-beda, dimana alat press yang double shaft umumnya kapasitasnya lebih tinggi dari single shaft (75).

b.      Tekanan kerja Screw Press

Tekanan Berlawanan

Pengerak poros screw press dilakukan dengan electromotor yang dipindahkan dengan belt, gigi dan hydroulic. Power dengan putaran sebesar 19-12 rpm untuk menggerakkan alat screw. Efektifitas tekanan ini tergantung pada tekanan tahanan lawan pada adjusting cone. Tekanan pada Hydraulic Cone yang sesuai untuk “Single Stage Pressing” diberikan tekanan pada tahap awal 40-50 bar dan pada Double Pressing (Gambar 4.10) menggunakan tekananpertama 30-35 bar dan pada pengepressan kedua diberi tekanan 40-50 bar (65).

Untuk  menurunkan kadar minyak dalam ampas, tekanan lawan dinaikkan dengan mengatur Cone, hal ini akan menyebabkan efek samping yaitu ditemukan persentase biji pecah yang tinggi dan dapat mempercepat kerusakan Screw Press, bahkan dapat menyebabkan terbakarnya Electromotor .

Tekanan kerja Cone yang rendah akan menghasilkan ampas dengan kadar minyak yang tinggi dengan sedikit jumlah biji pecah sudah berkurang. Oleh sebab itu pengoperasian screw press hendaknya dipertimbangkan keuntungan dan kerugian yang diakibatkannya.

Kerusakan Cone yang terjadi di pabrik sering dibiarkan begitu saja tanpa diperbaiki, dan operasi alat Press dilakukan dengan pengaturan secara manual amper arus masuk pada Panel Board, hal seperti ini harus dihindarkan karena sangat bertentangan dengan prinsip kerja alat Continuous Pressing dan berakibat kerusakan yang cepat pada Electromotor.

Stabilitas Tekana

Tekanan yang terlalu bervariasi akan memberi pengaruh negatif terhadap proses penge-press-an dan terhadap alat press itu sendiri. Penyetelan yang dilakukan pada Electromotor dan Cone yang secara sendiri-sendiri akan sulitt mempertahankan tekanan stabil yang diperlukan. Untuk menstabilkan tekanan kerja dan tekanan lawan pada Screw Press dapat dilakukan dengan cara mengganti “Gear drive” dengan “Hydraulic Transmissi” sehingga ganjalan-ganjalan yang terdapat dalam screw press yang disebabkan variasi bahan baku dapat diatur secara otomatis. Alat ini kini sudah banyak dikembangkan pada Screw Press. Keuntungan dari alat ini ialah dapat mengatur sendiri tekanan tertinggi dan tekanan terendah dalam screw press, serta dapat diatur arah putaran Screw–nya sehingga Cake yang berbeda dalam Cylinder Press dapat dikeluarkan.

Tujuan menstabilkan tekanan Alat Press adalah :

a.   Memperkecil kehilangan minyak dalam ampas, dengan meratanya adonan ex Digester masuk kedalam Screw Press yang diimbangi dengan tekanan stabil maka ekstraksi minyak akan lebih sempurna, dengan demikian kehilangan minyak akan lebih rendah.

b.   Menurunkan jumlah biji pecah. Semakin tinggi variasi tekanan dalam screw press maka jumlah biji pecah semakin tinggi.

c.   Memperpanjang umur teknis. Umur teknis alat seperti Screw, Cylinder Press dan Electromotor lebih tahan lama karena kurangnya goncangan elektrik dan mekanis.

Untuk menstabilkan tekanan press maka dilakukan suatu sistem interlocking antara power penggerak Screw dengan Hydraulic Cone. Dengan cara ini satu dengan lainnya saling mengurangi lonjakan-lonjakan tekanan baik karena variasi adonan maupun akibat perobahan tegangan arus listrik.

c.      Air Pengecer

Pemberian air pengencer dilakukan dengan cara menyiram cake yang berada dalam alat press dari atas bagian tengah dan atau di chute Screw Press. Jumlah air pengencer yang diberikan tergantung pada suhu air pengencer, semakin tinggi suhu air pengencer maka jumlah air yang diberikan semakin sedikit. Pemberian air pengencer yang terlalu banyak dapat berakibat terhadap :

a.      Kandungan air Cake

      Kandungan air Cake yang tinggi dapat menyebabkan proses :

i.   Pemecahan Cake yang lebih sulit dalam Cake Breaker Conveyor (CBC). Hal ini sering menyebabkan beban CBC yang terlalu berat.

ii.  Semakin tinggi kandungan air ampas maka kalor bakarnya akan semakin menurun yang dapat memperkecil kapasitas dan efisiensi Boiler.

iii. Pemeraman biji yang berkadar air yang tinggi dalam silo biji akan lebih dan dapat menyebabkan penurunan efisiensi ekstraksi biji yang lebih rendah.

b.   Penurunan kapasitas Screw Press akibat bertambahnya kandungan air dan kecepatan gerak Cake dalam formasinya.

Jumlah air pengencer yang diberikan, menurut hasil percobaan pada beberapa alat screw press yaitu 50-75% terhadap kandungan minyak dalam adonan tersebut, misalnya jika rendemen minyak 22% dengan kapasitas Screw Press 10 ton TBS/jam maka air yang disemprotkan sebagai air pengencer sebanyak 1,1 – 1,65 M³.

Apabila suhu air yang terdapat pada Hot Water Tank tidak cukup panas, maka sering dilakukan dengan pemberian steam langsung kedalam Screw Press. Cara ini tidak dibenarkan, karena terjadi kerusakan mutu minyak yakni derajat Bleachability yang jelek yang dapat diketahui dari nilai DOBI yang menurun (60). Oleh sebab itu disarankan agar pemakaian uap langsung dihindarkan sedangkan kekurangan panas dapat diatasi dengan melakukan pengawasan terhadap pemanasan air dalam Hot Water Tank.