BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Minyak Kelapa Sawit Refined, Bleached and Deodorized Palm Oil (RBDPO) adalah minyak sawit yang telah mengalami proses penyulingan untuk menghilangkan asam lemak bebas serta penjernihan untuk menghilangkan warna dan penghilangan bau. Proses pengolahan kelapa sawit menjadi minyak goreng sawit dimulai dari proses pengolahan tandan buah segar menjadi crude palm oil (CPO). Setelah kelapa sawit berubah menjadi CPO, maka proses selanjutnya adalah mengolah CPO menjadi minyak goreng sawit. Secara garis besar proses pengolahan CPO menjadi minyak goreng sawit, terdiri dari dua tahap yaitu tahap pemurnian (refinery) dan pemisahan (fractionation). Tahap pemurnian terdiri dari penghilangan gum (degumming). Pemucatan (bleaching) dan penghilangan bau (deodorization). Tahap pemisahan terdiri dari proses pengkristalan (crystalization) dan pemisahan fraksi. Pada proses ini terjadi pemanasan CPO untuk mempermudah pemompaan CPO ke tangki berikutnya. Hasil dari proses ini disebut DPO (Degummed Palm Oil). DPO yang dihasilkan dari proses degumming dipompa menuju dryer dengan kondisi vakum. Setelah dari dryer, DPO dipompakan ke reaktor yang terlebih dahulu melewati static mixer kemudian turun ke slurry tank. Di dalam slurry tank, terjadi pemanasan lagi sampai temperatur 90-120 C dan penambahan Asam Pospat (H₃PO₄) dan Kalsium Karbonat (CaCO₃). Slurry Oil dari slurry tank akan mengalir turun bleacher. Dari
bleacher minyak dialirkan dan dipompakan ke niagara filter untuk filtrasi. Hasil dari filtrasi ini adalah DBPO (Degummed Bleached Palm Oil) yang selanjutnya dialirkan ke intermediate tank (tangki siwang) untuk tahap deodorizing. DBPO yang berasal dari tangki siwang dialirkan menuju ke deaerator, dari deaerator DBPO dipompakan ke Spiral Heat Exchanger (SHE). Dalam proses ini terjadii penambahan panas dengan temperatur 185-200 C. Dari SHE minyak dialirkan ke flash vessel turun ke packed column. Setelah dari packed column, minyak dialirkan menuju deodorize. Dalam proses ini terjadi penghilangan zat-zat yang dapat menimbulkan bau seperti keton dan aldehid dengan pemanasan pada temperatur 240-265 C. DBPO yang sudah hilang baunya dipompakan kembali ke SHE untuk mengalami pertukaran panas. Dalam hal ini minyak sudah dalam bentuk Refined Bleached Palm Oil (RBDPO) (Pahan, 2008). Minyak sawit terdiri dari gliserida campuran yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang. Dua jenis asam lemak yang paling dominan dalam minyak sawit yaitu asam palmitat, C16:0 (jenuh), dan asam oleat, C18:1 (tidak jenuh). Umumnya, komposisi asam lemak minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini.
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Sawit Nama Asam Lemak Rumus Asam Lemak Komposisi Laurat Myristat Palmitat Stearat Oleat Linoleat Lainnya Sumber: Pahan, 2008 C12:0 C14:0 C16:0 C18:0 C18:1 C18:2-0,2% 1,1% 44,0% 4,5% 39,2% 10,1% 0,9% 2.2. Cocoa Butter Equivalent Banyak keterbatasan menyangkut penggunaan CB, diantaranya adalah suplai yang tidak menentu, variabilitas dalam kualitas, kurang memadai untuk digunakan pada iklim panas serta harga yang relatif mahal dan berfluktuasi dibandingkan dengan lemak lainnya. Oleh karena itu, berbagai upaya dilakukan untuk mengembangkan specialty fats sebagai alternatif penggunaan CB, salah satunya adalah cocoa butter equivalent (CBE). CBE merupakan specialty fats yang mengandung asam lemak dan TAG simetrik yang sama dengan CB, sehingga CBE sepenuhnya kompatibel dan dapat dicampur dengan CB pada berbagai rasio dalam formulasi coklat. CBE didesain untuk menggantikan CB atau dapat dicampur dengan CB pada proporsi berapapun tanpa mengakibatkan perubahan yang berarti pada kualitas akhir produk coklat (Fuji Oil Europe, 2004).
Berdasarkan hal tersebut, CBE mempunyai nilai ekonomi paling tinggi di antara jenis cocoa butter alternatives (CBA) lainnya. CBE mempunyai peranan antara lain untuk memperbaiki toleransi terhadap lemak susu, meningkatkan daya simpan pada suhu tinggi, mengendalikan blooming, serta memberikan alternatif secara ekonomi terhadap penggunaan cocoa butter (CB) dalam formulasi cokelat (Widlak, 1999). Akhir akhir ini teknik interesterifikasi enzimatik menjadi salah satu pilihan dalam proses produksi CBE. Menurut Osborn & Akoh (2002) perhatian terhadap reaksi interesterifikasi, baik dari sudut pandang gizi maupun fungsional terus meningkat karena memungkinkan untuk dihasilkannya margarin bebas asam lemak trans, cocoa butter alternatives (CBA), dan pangan rendah kalori; memperbaiki sifat-sifat fisik dan fungsional pangan serta memperbaiki kualitas nutrisi lemak dan minyak. Selama interesterifikasi akan terjadi redistribusi asam lemak dalam TAG, sehingga akan mengubah komposisi asam lemak dalam TAG. Perubahan jumlah dan jenis TAG tersebut akan mempengaruhi karakteristik fisik minyak dan lemak, seperti sifat pelelehan dan kristalisasi (Idris & Dian, 2005).
2.3. Asam Stearat Asam stearat merupakan jenis dari asam lemak, yang memiliki rantai karbon 18 dan mengandung gugus karboksil. Asam stearat merupakan asam lemak jenuh karena tidak ada ikatan rangkap antara karbon bertetangga, ini berarti bahwa rantai hidrokarbon fleksibel dan dapat berputar menjadi siklis atau lurus dan menjadi rantai zig-zag yang panjang. Asam stearat dapat dibuat dengan ekstraksi dari tallow, yang mana campuran dari lemak didapat dengan sistem pemanasan lemak sapi. Tallow berisi tristearin yang merupakan gabungan dari tiga molekul asam stearat menjadi satu molekul gliserol dimana setelah pemanasan dengan natrium hidroksida diikuti hidrolisa dengan asam menghasilkan asam stearat (Anonim I). Asam stearat terdapat sebagai gliserida dalam minyak dan lemak sapi dan minyak hewan lainnya serta minyak nabati, juga dapat dibuat secara sintesis dengan hidrogenasi minyak biji kapas dan minyak sayur lainnya. Asam stearat sangat sedikit larut dalam air, 1 g larut dalam 21 ml alkohol, 5 ml benzen, 2 ml kloroform, 26 ml aceton, 6 ml karbontetraklorida, 4 ml karbondisulfida juga larut dalam amil acetat dan toluene (Anonim I, 1976) 2.4. Modifikasi Minyak Dan Lemak Dalam Pembuatan Cocoa Butter Equivalent Modifikasi minyak dan lemak dapat menyebabkan perubahan komposisi dan distribusi asam lemak dalam molekul gliserida menjadi bentuk minyak dan
lemak yang baru sehingga menghasilkan sifat-sifat yang berbeda dengan sifat sebelumnya (Silalahi, 1999). Beberapa cara modifikasi minyak dan lemak menurut Wills et al (1998) dan silalahi (1999) adalah melalui blending, fraksinasi, hidrogenasi, interesterifikasi dan kombinasi dari metode-metode tersebut. 2.4.1. Blending Blending merupakan metode dalam memodifikasi minyak dan lemak yang mudah dan ekonomis, karena dapat dilakukan dengan mencampur secara fisik dua jenis minyak atau lebih. Dengan cara blending, tujuan peningkatan titik cair dapat tercapai dengan menambahkan minyak yang mempunyai titik cair tinggi ke dalam campuran minyak. Namun demikian, metode blending memiliki kelemahan. Karena perbedaan ukuran molekul, dua jenis minyak ada kemungkinan tidak kompatibel satu sama lainnya (Mousatta & Akoh, 1998). 2.4.2. Hidrogenasi Hidrogenasi merupakan proses adisi hidrogen pada ikatan rangkap dengan menggunakan katalis logam (biasanya nikel, Ni). Hidrogenasi mampu mereduksi ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal, sehingga dapat meningkatkan titik cair minyak dan lemak. Hidrogenasi dapat dilakukan secara parsial maupun total, tetapi umumnya hidrogenasi dilakukan secara parsial. Selama hidrogenasi parsial, sebagian ikatan rangkap dari asam lemak akan menjadi jenuh, tetapi
ikatan rangkap yang secara alami berbentuk cis berisomerasi menjadi bentuk trans. Beberapa waktu lalu, pembentukan isomer asam lemak trans selama hidrogenasi dianggap menguntungkan karena asam lemak trans mempunyai titik cair dan stabilitas yang lebih tinggi daripada bentuk isomer cis, tetapi beberapa studi epidemiologi dan klinis terhadap aspek kesehatan asam lemak trans menunjukkan indikasi bahwa mengkonsumsi asam lemak trans berkaitan langsung dengan peningkatan resiko terkena penyakit jantung koroner. Isomer trans dilaporkan dapat mempertinggi kolesterol serum dalam LDL (Silalahi, 1999). 2.4.3. Interesterifikasi Gandhi (1997) dan Silalahi (1999) menyatakan bahwa interesterifikasi merupakan reaksi suatu ester dengan ester lainnya atau ester interchange. Interesterifikasi meliputi penataan ulang atau randominasi residu asil dalam triasilgliserol dan selanjutya menghasilkan lemak atau minyak dengan sifat-sifat yang baru. Metode ini merupakan salah satu alternatif proses yang dapat digunakan untuk menghindari terbentuknya isomer trans, bahkan menghasilkan lemak zero trans (bebas isomer trans) (Petrauskate et al, 1998). Interesterifikasi dapat terjadi dengan adanya katalis kimia (interesterifikasi kimia) atau dengan adanya biokatalis enzim (interesterifikasi enzimatik). Interesterifikasi kimia menghasilkan suatu randominasi gugus asli dalam trigliserida. Perbedaan dalam reaktifitas asam lemak tertentu dan variasi
dalam laju esterifikasi telah digunakan untuk menjelaskan randominasi yang terjadi (Willis et al, 1998). Interesterifikasi dapat terjadi tanpa menggunakan katalis, tetapi membutuhkan temperatur yang sangat tingi, pencapaian keseimbangan (equilibrium) sangat lambat, trigliserida akan mengalami dekomposisi dan polimerisasi serta banyak menghasilkan asam lemak bebas (Silalahi, 1999). Interesterifikasi enzimatik, lipase juga sering dipergunakan untuk memodifikasi lemak/minyak. Umumnya enzim lipase yang digunakan dalam memodifikasi lemak/minyak adalah enzim lipase mikrobial yang harganya relatif mahal. Lipase merupakan enzim yang dapat mengkatalisis reaksi interesterifikasi. Enzim yang terutama dihasilkan dari bakteri, khamir dan fungi ini mengkatalisis hidrolisat triasilgliserol, diasilgliserol dan monoasilgliserol dengan adanya sejumlah air. Pada tahap awal interesterifikasi meliputi hidrolisis triasilgliserol dengan mengkonsumsi air, menghasilkan diasilgliserol, monoasilgliserol dan asam lemak bebas. Akumulasi produk hidrolisis berlangsung terus hinga mencapai suatu kesetimbangan (equilibrium) (Wills et al, 1998). Menurut Silalahi (1999), intersterifikasi dengan katalis lipase mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan katalis kimia, karena enzim dapat terurai di alam sehingga tidak merusak lingkungan, enzim berfungsi pada kondisi reaksi yang ringan sehingga terhindar dari pembentukan produk samping, reaksinya efisien dan mudah dikontrol dan sifat spesifitas dari lipase terhadap substratnya.
2.4.4. Fraksinasi Proses fraksinasi dapat memisahkan minyak atau lemak menjadi fraksifraksi yang mempunyai sifat fisika yang berbeda dari bentuk aslinya. Pemisahan fraksi minyak atau lemak didasarkan pada kelarutannya dalam komponen trigliserida. Perbedaan kelarutan secara langsung berhubungan dengan tipe trigliserida di dalam sistem lemak. Tipe trigliserida ditentukan oleh komposisi asam lemaknya dan distribusi asam lemka dalam masing-masing molekul trigliserida. Komponen minyak atau lemak yang berbeda titik lelehnya dapat dipisahkan dengan cara kristalisasi dan filtrasi untuk memisahkan minyak atau lemak didasarkan pada jenis produknya. Ada dua tujuan utama dari aplikasi fraksinasi yaitu menghilangkan bentuk fraksi dari minyak dan lemak yang tidak diiginkan dan menghasilkan fraksi yang bermanfaat dan memiliki sifat yang unik. Ada tiga proses fraksinasi yang umum digunakan yaitu dry fractionations, prosesnya didasarkan pada pendinginan dibawah kondisi yang dikontrol untuk kristalisasi yang lambat dengan tidak adanya pelarut. Solvent fractionation didasarkan pada perbedaan kelarutan dari gliserida pada suhu yang diberikan (Silalahi, 1999). 2.5. Titik Leleh dan Kandungan Lemak Padat 2.5.1. Tititk Leleh Lemak dan minyak hewani atau nabati merupakan campuran dari gliserida dan komponen lainnya sehingga tidak mempunyai titik leleh yang tepat, tetapi meleleh/mencair diantara kisaran suhu tertentu. Titik leleh akan semakin
menurun dengan bertambahnya ikatan rangkap, serta posisi asam lemak yang simetris dalam molekul trigliserida mempunyai titik lebur yang lebih tinggi dibandingkan dengan posisi yang tidak simetris. Sebagai contoh adalah lemak cokelat yang disusun oleh asam palmitat, stearat dan oleat. Trigliserida yang disusun oleh stearat, oleat dan stearat berturut-turut pada posisi SN₁, SN₂, dan SN₃ menyebabkan titik leleh lemak cokelat semakin tinggi (Moran, 1994). Pengujian titik leleh dapat dilakukan pada minyak atau lemak hewani dan nabati. Minyak atau lemak nabati pada umumnya pada fase cair, sehingga harus dibekukan terlebih dahulu (Ketaren, 1986). 2.5.2. Kandungan Lemak Padat Kandungan lemak padat merupakan ukuran dari jumlah padatan yang ada dalam lemak. Kandungan lemak padat yang dinyatakan sebagai perbedaan volume antara lemak padat yang stabil dan lemak yang mencair pada temperatur yang sama dan dapat memberi petunjuk perbandingan antara lemak padat dengan minyak cair dalam suatu sampel padat/semi padat. Penentuan kandungan lemak padat dapat dilakukan dengan metode : Dilatometri, Pulsed NMR dan DSC (Differential Scanning Calorimetry) (Silalahi, 2002). 2.5.2.1. Dilatometri Metode penentuan lemak padat secara dilatometri dilakukan dengan mengukur perubahan volume dari lemak pada saat peleburan. Cara ini lebih lama
dan hanya sesuai dengan solid fat index (SF) 50 pada 10 C. Dilatasi lemak dari suatu lemak merupakan ekspansi isotermal yaitu perubahan dari keadaan padat menjadi keadaan cair, yang mana sebelumnya lemak telah dipadatkan pada kondisi yang tepat. Dilatasi lemak diukur melalaui teknik dilatometri menggunakan dilatometer. Pada sistem pengukuran BS (Bristish Standard), dilatasi diukur dalam satuan mm 3 per 25 g lemak dengan nilai range dari 10 untuk minyak cair sempurna hingga 2000-2500 untuk lemak padat. Sistem pengukuran AOCS, dilatasi diukur dalam satuan ml per kg. Dengan range dari 0 untuk lemak cair hingga 80-100 untuk lemak padat (Hamilton, 1986). 2.5.2.2. Pulsed NMR Kandungan lemak padat adalah suatu ukuran dari sejumlah padatan yang ada dalam lemak dan diukur sebagai perbandingan jumlah proton cair yang ada pada temperatur tertentu, yang diberikan dengan jumlah total proton dalam suatu sampel. Dengan mengukur signal pada dua waktu yang berbeda maka persen kandungan lemak padat dapat ditentukan. Berdasarkan prinsip ini telah diperkenalkan spektrofotometer pulsa NMR resolusi rendah yang dirancang untuk analisa lemak. Pulsed NMR banyak digunakan untuk menentukan jumlah kandungan minyak dalam biji-bijian dan produk bahan makanan. Pemakaian pulsa NMR dalam analisa lemak yaitu penentuan kandungan lemak padat. Pulsa NMR memberikan pengukuran yang langsung dari padatan yang terdapat dalam lemak yang diukur dibawah temperatur 40 C (Hamilton, 1986).
Fraksi dari fase padat yang diukur dengan pulsed NMR dapat didefinisikan sebagai perbandingan jumlah proton-proton fase padat dengan jumlah proton-proton dalam sampel. Tidak ada koreksi yang dibuat untuk membedakan proton antara fase padat dan fase cair. Nilainya dinyatakan dalam persentase, yang selalu disertai dengan penentuan temperatur. Pada tabel 2.2. diperlihatkan kandungan lemak padat dan hubungannya dengan titik lebur. Tabel.2.2. Hubungan kandungan lemak padat dengan titik lebur beberapa lemak/minyak Minyak/lemak Titik Lebur Solid Fat Content (%) 50 F 70 F 80 F 92 F 100 F C F 10.0 C 21.1 C 26 C 33.3 C 37.8 C Mentega 36 97 32 12 9 3 0 Mentega coklat 35 95 62 48 12 2 0 Minyak 26 79 55 27 0 0 0 Kelapa Lemak Babi 43 110 25 20 12 4 2 Minyak Sawit 39 103 34 12 9 6 4 Minyak Sawit Inti 29 84 49 33 13 0 0 Lemak Lembu 48 118 39 30 28 23 18 Sumber: Silalahi 2002
Titik lebur hampir mendekati pada suhu 40 C (104 F), dimana nilai SFC seharusnya adalah 0, tetapi nyatanya tidak demikian. Hal ini merupakan ilustrasi lain dari metode SFC alami secara empiris. Berdasarkan data tersebut maka kandungan lemak padat semakin rendah jika titik lebur rendah, dan pada pengukuran kandungan lemak padat pada berbagai temperatur semakin tinggi temperatur pengkuran, kandungan lemak padat juga menurun. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan lemak padat merupakan fungsi temperatur.