PEMURNIAN MINYAK GORENG BEKAS DENGAN MENGGUNAKAN FILTER MEMBRAN

PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 24 ISSN : 1411-4216 PEMURNIAN MINYAK GORENG BEKAS DENGAN MENGGUNAKAN FILTER MEMBRAN Sasmito Wulyoadi dan Kaseno Balai Pengkajian Bioteknologi BPPT Gedung 63 Kawasan Puspiptek, Serpong 15314 Telp. (21) 756562 pes. 1541, 1544, E-mail sasmitow@hotmail.com Abstrak Minyak goreng yang dipanaskan berulang kali akan mengalami kerusakan karena terjadinya oksidasi, polimerasi dan hidrolisis. Akibatnya minyak menjadi kecoklatan, lebih kental dan berbusa. Pada UFO (Used Frying Oil / minyak goreng bekas) yang telah rusak akan terbentuk senyawa-senyawa yang tidak diinginkan, seperti senyawa polimer, asam lemak bebas, peroksida dan kotoran lain yang tersuspensi dalam minyak. Dalam penelitian ini proses pemurnian UFO dilakukan dengan menggunakan membran keramik berbagai ukuran pori, yaitu,2,,5 dan,1. Untuk membandingkan keefektifan filtrasi membran, digunakan metoda konvensional yang terdiri dari tahapan degumming, pengkelatan, netralisasi dan pemucatan. Analisa sampel mencakup bilangan asam, bilangan peroksida, bilangan penyabunan, bilangan iod, kadar air, kadar abu, kekentalan dan kejernihan. Dari ketiga membran yang digunakan, membran,1 paling efektif dalam memurnikan UFO. Bila dibandingkan dengan metoda konvensional, membran tersebut lebih efektif dalam menurunkan bilangan peroksida dan kekentalan serta meningkatkan kejernihan, sama efektifnya dalam menurunkan bilangan penyabunan dan kadar abu, namun kurang efektif dalam menurunkan bilangan asam dan meningkatkan bilangan iod. Baik metoda konvensional maupun filtrasi membran kurang efektif dalam menurunkan kadar air. UFO yang sudah dimurnikan dengan filtrasi membran belum memenuhi persyaratan SNI, yaitu bilangan peroksida yang lebih besar daripada batas maksimum SNI (1, mg O /1 g minyak). 2 Kata kunci : degumming; membran keramik; mikrofiltrasi; minyak goreng bekas; pemurnian; pemucatan; pengkelatan; netralisasi; ultrafiltrasi. Pendahuluan Minyak goreng sangat diperlukan dalam proses pengolahan bahan pangan. Fungsi minyak dalam proses F-11-1

menggoreng selain sebagai medium penghantar panas juga berfungsi untuk menambah rasa gurih, menambah nilai gizi dan kalori dalam bahan pangan. Pada umumnya minyak yang sudah digunakan untuk menggoreng tidak dibuang, tetapi digunakan berulang kali. Demikian pula yang terjadi pada industri pangan yang menggunakan minyak goreng dalam jumlah besar, minyak digunakan berulang-ulang untuk menekan biaya produksi. Penggunaan kembali minyak goreng bekas secara berulang-ulang akan menurunkan mutu bahan pangan yang digoreng akibat terjadinya kerusakan pada minyak yang digunakan. Kerusakan pada minyak goreng menyebabkan minyak bersifat karsinogenik, sehingga membahayakan kesehatan. Minyak akan mengalami kerusakan apabila mengalami pemanasan berulang kali, kontak dengan air, udara dan logam. Kerusakan minyak yang terjadi selama proses penggorengan meliputi oksidasi, polimerasi dan hidrolisis. Akibatnya minyak menjadi berwarna kecoklatan, lebih kental, berbusa, berasap serta dihasilkan rasa dan bau yang tidak disukai pada bahan pangan yang digoreng. Pada minyak goreng bekas yang telah rusak akan terbentuk senyawa-senyawa yang tidak diinginkan, seperti senyawa polimer, asam lemak bebas (ALB), peroksida dan kotoran lain yang tersuspensi dalam minyak. Proses pemurnian minyak goreng bekas yang telah mengalami kerusakan bertujuan untuk mengurangi senyawa-senyawa yang terbentuk akibat proses kerusakan minyak, sehingga diharapkan minyak hasil pemurnian mempunyai karakteristik yang mendekati karakteristik minyak goreng segar, memperpanjang umum pemakaian dan aman untuk digunakan kembali. Bahan dan Metoda F-11-2

UFO (Used Frying Oil / minyak goreng bekas) dilarutkan dalam heksan dengan perbandingan volume 1 : 3. Kemudian dilakukan proses filtrasi dengan menggunakan 3 macam membran keramik, yaitu membran mikrofiltrasi (MF),2, membran ultrafiltrasi (UF),5 dan membran. Proses filtrasi dilakukan dengan cara memompa campuran UFO dan heksan pada tekanan operasi 4 bar melalui masing-masing membran tersebut. Filtrat ditampung pada tangki produk, sedangkan retentat disirkulasikan kembali ke dalam tangki umpan. Untuk membandingkan keefektifan proses filtrasi membran, dilakukan proses pemurnian minyak secara konvensional. Pada UFO dilakukan proses degumming dengan menambahkan asam fosfat 2% sebesar,2 % (v/w) pada 8 o C dan diaduk 15 menit. Kemudian dibilas dengan air hangat hingga ph air buangan netral. Pada minyak hasil degumming dilakukan proses pengkelatan dengan menambahkan asam sitrat sebanyak,15% (v/w) pada 8 o C dan diaduk 15 menit. Kemudian dibilas dengan air hangat hingga ph air buangan netral. Pada minyak hasil pengkelatan dilakukan proses netralisasi dengan menambahkan larutan NaOH 16 Be dan diaduk 15 menit, didiamkan 3 menit. Untuk memisahkan minyak dengan sabun yang terbentuk dilakukan sentrifugasi. Kemudian dibilas dengan air hangat hingga ph air buangan netral. Setelah proses netralisasi, minyak dipucatkan dalam kondisi vakum pada 8 o C dengan menggunakan arang aktif 4% dan diaduk 15 menit. Kemudian minyak disaring dengan alat penyaring vakum. Analisa sampel mencakup bilangan asam, bilangan peroksida, bilangan penyabunan, bilangan iod, kadar air, kadar abu, kekentalan dan kejernihan. F-11-3

Hasil dan Pembahasan Bilangan asam. Bilangan asam adalah jumlah miligram NaOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas (ALB) dari 1 gram minyak yang dapat dipergunakan untuk mengukur jumlah ALB yang terdapat dalam minyak. (Ketaren, 1986). Gambar 1 memperlihatkan bahwa pemurnian dengan filtrasi membran mampu menurunkan nilai bilangan asam. Namun bila dibandingkan dengan metoda konvensional (), metode filtrasi membran kurang efektif dalam menurunkan nilai bilangan asam, karena ALB yang berbentuk dimer, trimer tidak semuanya tertahan oleh membran. Hal ini disebabkan bobot molekul ALB yang berbentuk dimer dan trimer lebih kecil dari ukuran pori membran sehingga lolos, sedangkan proses netralisasi (metoda konvensional) mampu menyabunkan semua ALB dalam minyak baik yang berbentuk dimer maupun trimer. Bilangan as 2 16 12 8 4 UF,5 Bilangan peroksida (mg O2 3 25 2 15 1 5 UF,5 Gambar 1. Histogram hubungan antara Used Frying Oil (UFO), Filtrated Used Frying Oil (FUFO) dan Refined Bleached Used Frying Oil () terhadap bilangan asam dan peroksida Bilangan peroksida. Bilangan peroksida merupakan nilai terpenting untuk menentukan derajat kerusakan pada minyak. Asam lemak tidak jenuh dapat mengikat oksigen pada ikatan rangkapnya sehingga membentuk peroksida (Ketaren, 1986). Adanya peroksida menunjukkan telah terjadinya proses oksidasi pada minyak tersebut. Semakin tinggi kadar peroksida di dalam minyak, semakin luas proses oksidasi yang terjadi, artinya kerusakan minyak semakin berlanjut. Gambar 1 menunjukkan bahwa FUFO dan mengalami penurunan nilai bilangan peroksida dibandingkan UFO. Penurunan nilai bilangan peroksida pada FUFO disebabkan adanya perbedaan ukuran antara peroksida dengan pori-pori membran, dimana ukuran peroksida ini memiliki kecenderungan lebih besar dari pada ukuran pori sehingga tidak dapat lolos. Dibandingkan dengan metoda konvensional, pemurnian dengan membran, khususnya membran UF,1 lebih efektif. Namun, bilangan peroksida yang dihasilkan melalui proses filtrasi membran maupun proses pemurnian konvensional masih berada jauh di atas batas maksimum SNI, yaitu 1, mg O 2 /1 g minyak. Oleh karena itu, perlakukan pada proses filtrasi membran dianggap belum berhasil menurunkan kandungan peroksida di dalam minyak dan belum memenuhi SNI. Bilangan penyabunan. Gambar 2 memenunjukkan bahwa nilai bilangan penyabunan FUFO lebih rendah daripada UFO. Hal ini disebabkan tertahannya asam lemak yang berukuran besar yang berbentuk polimer dan organologam. Dibandingkan dengan metoda konvensional, pemurnian dengan membran filtrasi sama efektifnya. Hal ini terlihat dengan tidak ada perbedaan signifikan antara bilangan penyabunan FUFO F-11-4

dan. Bilangan iod. Bilangan iod menunjukkan tingkat ketidakjenuhan suatu minyak yang berhubungan dengan banyaknya ikatan rangkap yang dimiliki asam lemak dalam minyak. Semakin banyak ikatan rangkap pada minyak, semakin tinggi nilai bilangan iod pada minyak dan sebaliknya. Bilangan penyab 2 16 12 8 4 UF,5 Bilangan 4 35 3 25 2 15 1 5 UF,5 Gambar 2. Histogram hubungan antara Used Frying Oil (UFO), Filtrated Used Frying Oil (FUFO) dan Refined Bleached Used Frying Oil () terhadap bilangan penyabunan dan iod 1.2 6 Kadar air 1.8.6.4.2 Kadar abu (p 5 4 3 2 1 UF,5 UF,5 Gambar 3. Histogram hubungan antara Used Frying Oil (UFO), Filtrated Used Frying Oil (FUFO) dan Refined Bleached Used Frying Oil () terhadap kadar air dan abu Gambar 2 memperlihatkan filtrasi membran mampu meningkatkan bilangan iod UFO. Meningkatkanya bilangan iod ini disebabkan tertahannya senyawa-senyawa yang tidak diinginkan, seperti produk polimer, sedangkan asam lemak jenuh rantai pendek akan melewati membran karena ukurannya yang jauh lebih kecil. Dibandingkan dengan metoda konvensional (), filtrasi membran agak kurang efektif dalam meningkatkan bilangan iod. Lebih efektifnya metoda konvensional dalam meningkatkan bilangan iod disebabkan hilangnya sejumlah senyawa yang tidak diinginkan seperti asam organik rantai pendek. Senyawa ini diadsorpsi oleh arang aktif dalam proses pemucatan, di samping itu proses degumming dapat menyebabkan hilangnya produk polimer dan proses netralisasi menyebabkan hilangnya asam-asam lemak dengan ikatan jenuh. Kadar air. Gambar 3 menunjukkan bahwa FUFO dan memiliki kecenderungan kadar air yang lebih tinggi dibandingkan UFO. Hal ini disebabkan pada proses pemurnian baik konvensional maupun filtrasi membran melibatkan air sehingga kadar air dalam minyak meningkat. Pada proses pemucatan, degumming dan netralisasi digunakan air sebagai penetral minyak terhadap bahan kimia yang digunakan dalam proses pemurnian, sedangkan pada proses filtrasi membran digunakan air dalam pencucian membran. Sebagian air F-11-5

ada yang masih tertinggal, baik pada membran ataupun pada pompa, sehingga kadar air dalam minyak menjadi lebih tinggi. Kadar abu. Kadar abu menunjukkan jumlah senyawa anorganik dalam minyak, khususnya logam yang tetap tertinggal setelah pemanasan pada suhu yang tinggi (55 o C). Pada gambar 3 terlihat bahwa pemurnian baik dengan filtrasi membran maupun dengan metoda konvensional mampu menurunkan kadar abu yang terkandung dalam UFO. Penggunaan membran mikron sama efektifnya dengan metoda konvensional dalam menurunkan kadar abu. Proses pemisahan logam (abu) dengan membran disebabkan tertahannya senyawa organologam yang berukuran lebih besar dari pada pori-pori membran, sedangkan pada metoda konvensional, pengikatan logam dan organologam ini terjadi dalam proses pengkelatan, dimana asam sitrat yang digunakan sebagai zat pengkelat memiliki kemampuan mengikat logam. Kekentalan 8 7 6 5 4 3 2 1 UF,5 Kejernihan (% tra 9 8 7 6 5 4 3 2 1 UF,5 Gambar 4. Histogram hubungan antara Used Frying Oil (UFO), Filtrated Used Frying Oil (FUFO) dan Refined Bleached Used Frying Oil () terhadap kekentalan dan kejernihan Kekentalan. Gambar 4 memperlihatkan tingginya kekentalan pada UFO yang disebabkan banyak terdapat polimer, asam lemak yang berbentuk peroksida dan adanya organologam. Penurunan kekentalan ini memiliki hubungan dengan penurunan kadar abu dan peningkatan kejernihan. Di samping itu penurunan kekentalan juga memiliki hubungan dengan penurunan bilangan peroksida karena jumlah peroksida dalam minyak berkurang. FUFO memiliki nilai kekentalan yang lebih rendah dibandingkan dengan. Hal ini menunjukkan bahwa filtrasi membran lebih efektif dibandingkan proses pemurnian konvensional dalam menurunkan nilai kekentalan, karena pada prinsipnya kekentalan ini disebabkan oleh adanya senyawa-senyawa yang berukuran besar yang akan tertahan oleh membran. Kejernihan. Pengukuran nilai kejernihan (% transmisi) dilakukan untuk mengetahui perubahan kadar zat warna dalam minyak. Semakin tinggi nilai % transmisi, semakin kecil kadar zat warna yang tertinggal dalam minyak. Kerusakan minyak telah menyebabkan minyak berwarna hitam kecoklatan. ALB yang merupakan produk dari proses kerusakan minyak akan berikatan dengan logam berat seperti Fe, Cu dan Mn membentuk senyawa orgalogam yang berwarna gelap. Warna gelap pada minyak disebabkan adanya senyawa organologam dan polimer pada minyak. Gambar 4 memperlihatkan peningkatan kejernihan FUFO yang disebabkan senyawa organologam dan F-11-6

polimer tertahan oleh membran karena ukurannya yang cenderung lebih besar dibandingkan dengan pori-pori membran. Dibandingkan dengan metoda konvensional, pemurnian dengan membran UF lebih efektif sehingga lebih meningkatkan nilai kejernihan. Kesimpulan Dari ketiga membran keramik yang digunakan (,2,,5 dan,1 ), membran,1 paling efektif dalam memurnikan UFO (Used Frying Oil / minyak goreng bekas). Bila dibandingkan dengan metoda konvensional, membran keramik ultrafiltrasi,1 lebih efektif dalam menurunkan bilangan peroksida dan kekentalan serta meningkatkan % transmisi (kejernihan), relatif sama efektifnya dalam menurunkan bilangan penyabunan dan kadar abu, namun kurang efektif dalam menurunkan bilangan asam dan meningkatkan bilangan iod. Baik metoda konvensional maupun filtrasi membran kurang efektif dalam menurunkan kadar air. UFO yang sudah dimurnikan dengan filtrasi membran belum memenuhi persyaratan SNI, yaitu bilangan peroksida yang lebih besar daripada batas maksimum SNI (1, mg O /1 g minyak). 2 Ucapan terima kasih Kami ucapkan terima kasih kepada Sri Wartini, Andreas dan Rice Isabella yang telah membantu melakukan percobaan ini di Balai Pengkajian Bioteknologi BPPT Serpong. Daftar Pustaka 1) AOAC, (1995), Official Methods of Analysis of The Association of Official Analytical Chemist. Vol. 1A. AOAC Int., Washington. 2) Bockisch, M., (1993), Fats and Oils Handbook, AOAC Press, Champaign-Illinois. 3) Chow, C.K., (1992), Fatty Acids in Foods and Their Health Implications, Marcel Dekker, Inc, New York. 4) Kaseno, (1999), Teknologi Membran : Prinsip Dasar, Pembuatan dan Aplikasinya. Makalah Seminar Pengembangan Teknologi Membran dan Aplikasinya di Indonesia, BPPT, Jakarta. 5) Ketaren, S., (1986), Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press, Jakarta. 6) Mallevialle, J. Odendaal, P.E., dan Wicsher, M.R., (1996), Water Treatment Membrane Process, Mc Graw Hill, New York. 7) Scott, K and R. Hughes, (1996), Industrial Membrane Separation Technology, Blackie Academic and Proffesionals, London. 8) Wenten, I.G., (1999), Teknologi Membran Industrial, Teknik Kimia, ITB, Bandung. F-11-7