1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Pada umumnya hasil proses hidrogenasi parsial akan terbentuk trans fatty acid (TFA) yang tidak diinginkan. Asam lemak trans cenderung meningkatkan kadar kolesterol total dalam darah yang dapat menyebabkan timbulnya penyakit kardiovaskuler (jantung koroner), sehingga asam lemak trans perlu dihilangkan atau di minimalkan. Asam lemak tidak jenuh (memiliki ikatan rangkap) yang terdapat di minyak dapat berada dalam dua bentuk yakni cis dan trans. Asam lemak tak jenuh yang terdapat di alam biasanya berada sebagai asam lemak cis, hanya sedikit bentuk trans. Jumlah asam lemak trans dapat meningkat akibat pengolahan seperti hidrogenasi, pemanasan pada suhu tinggi. (Sebedio and Chardigny, 1996, Martin et al, 1998, Silalahi, 2002). Proses hidrogenasi ditemukan pada tahun 1903 oleh Norman. Penemuan reaksi hidrogenasi katalitik minyak nabati memungkinkan minyak cair dikonversikan menjadi solid dan semi solid dengan konsistensi tertentu yang sesuai untuk aplikasi margarin dan shortening. Proses ini terdiri dari pemanasan dengan adanya hidrogen elementer yang dibantu oleh suatu katalisator logam, biasanya menggunakan Nikel. Keuntungan menggunakan Nikel katalis antara lain adalah ketersediaan (availability) dan lebih murah bila dibandingkan katalis lain. Hasil hidrogenasi parsial ialah terjadinya penjenuhan sebagian dari ikatan tak jenuh asam lemak, isomerisasi ikatan rangkap bentuk cis (alami) menjadi bentuk trans dan perubahan posisis ikatan rangkap. Perubahan ini akan menaikkan titik leleh, berarti mengubah minyak cair menjadi lemak setengah padat yang sesuai kebutuhan. (O Brien, 1998, Silalahi, 2002). Proses Hidrogenasi luas digunakan secara komersial untuk meningkatkan titik-lebur dan untuk meningkatkan konsistensi minyak dan lemak. Hidrogenasi juga mengurangi
2 warna dan bau, meningkatkan stabilitas dan tahan terhadap oksidasi. Asam lemak trans dari hidrogenasi tradisional terbentuk pada saat proses dan mendapat pengawasan ketat berkaitan dengan kesehatan manusia. Hubungan antara kondisi proses dan efek terhadap Selectivity Ratio, kandungan Trans, dan kecepatan reaksi yaitu : Temperatur yang tinggi akan menghasilkan lebih banyak TFA (Trans Fatty Acid). Tekanan yang tinggi dan Ni katalis yang lebih akan mengurangi TFA (Trans Fatty Acid). Klasifikasi kandungan asam lemak trans (TFA) : High trans product : > 20% TFA Low trans product : < 5% TFA (minimal trans fat). Zero trans product : < 0.5% TFA (Perryman Shirley, et al, 2006). Hidrogenasi parsial adalah mereaksikan minyak dengan gas H 2 dan katalis untuk membuat ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal membentuk ikatan jenuh. Hasil reaksi akan membentuk ikatan jenuh,migrasi dari ikatan rangkap dan terbentuk Trans-fatty acid. Ciri khas kondisi proses partial hidrogenasi sbb : Temperatur : 150 180 o C Tekanan H 2 : 2 20 bar Katalis : Ni katalis (100 ppm Ni) % trans : f (T,P,Ni) Sejak tahun 1990 penelitian tentang efek negative dari TFA meningkat karena ternyata TFA dapat meningkatkan resiko penyakit jantung koroner. (Mensink, et al., 1992 ; Judd,et al., 1994 ; Ascherio, et al., 1994 ; Subbaiah, et al., 1998 ; Oomen, et al., 2001, Silalahi, 2002). Untuk menghindari terjadinya trans fatty acid atau membuat minimal trans fat pada saat proses parsial hidrogenasi, dapat menggunakan katalis Pt dan dengan membrane polimer reaktor. (Singh Devinder, M.E et al.,jaocs, 2009).
3 Zero trans fat juga dapat diperoleh dari blending minyak nabati seperti minyak kelapa,palm Stearin, dan soybean oil parsial hidrogenasi (PH-SBO). (Reyes-Hernandedz,J.et al. JAOCS, Nov 2007). Zero trans fat shortening diperoleh dari blending Palm Stearin dengan Rice Bran Oil, dengan mengatur kecepatan agitasi dan mempertahankan temperatur kristalisasi supaya hasil produk akhir bebas trans fat. (Mayamol, P.N., JAOCS, April 2004). Dari hasil penelitian selama dekade terakhir menunjukkan dampak negatif TFA terhadap kesehatan yaitu memicu penyakit jantung koroner. (Silalahi, J. 2002). Pada reaksi hidrogenasi terjadi pengikatan atom H, sehingga molekul cis akan berubah menjadi molekul trans. Bentuk trans sulit mengalami efek polarisasi meski dipengaruhi oleh medan. Hal ini karena molekul trans selain mempunyai gaya tarik van der Waals yang sangat kuat, juga mempunyai rantai zig zag. Atom H pada asam lemak trans yang letaknya berseberangan menyebabkan molekul tersebut tidak mengalami efek polarisasi yang kuat sehingga rantainya tetap relatif lurus. (Silalahi,2000 ; K Sofjan dkk, 2008). Dari penelitian sebelumnya,dengan parsial hidrogenasi belum dapat menghasilkan zero trans fat, hal ini merupakan suatu tantangan untuk melakukan penelitian mengenai reaksi parsial hidrogenasi terhadap Palm Kernel Oil untuk menghasilkan coating fat, minimal atau zero trans fat (TFA) yang berkualitas baik dan aman untuk dikonsumsi. Dalam penelitian ini dicoba melakukan reaksi partial hidrogenasi dari minyak inti sawit (Palm Kernel Oil ), menggunakan Ni sebagai katalis dan memberikan gas hidrogen secara langsung atau di permukaan katalis. Dengan menggunakan logam Ni dan untuk memungkinkan pasokan hidrogen terlarut di dekat lokasi dimana kontak fasa cair minyak dengan fasa padat katalis Ni. Dengan memodifikasi beberapa faktor dalam reaksi hidrogenasi parsial seperti : Konsentrasi dari katalis Tekanan (reaksi) konsentrasi dari gas H 2 Temperatur reaksi
4 Tingkat kecepatan dari agitasi Diharapkan dapat menghasilkan coating fat minimal trans fat (TFA) yang baik untuk kesehatan dan berkualitas baik untuk dikonsumsi. Beberapa aplikasi produk yang sejalan dengan perkembangan ini adalah pembuatan cocoa butter. Salah satu lingkup aplikasi dari produk cocoa butter adalah dalam bidang confectionery, dimana produk tersebut dapat digunakan sebagai coating fat. Ada dua alasan untuk menghidrogenasi minyak. Yang pertama adalah untuk mengubah lemak dan minyak menjadi suatu bentuk fisik dengan karakteristik konsistensi dan handling yang sesuai dengan fungsionalitasnya. Alasan lain dari proses hidrogenasi adalah untuk meningkatkan stabilitas produk (misalnya, untuk frying fat) terhadap oksidasi serta menambah keberagaman aplikasi yang dapat diterapkan. Biasanya hidrogenasi minyak digambarkan sesederhana sebagai penjenuhan dari ikatan rangkap dalam minyak tidak jenuh dengan hidrogen, menggunakan nikel sebagai katalisnya. Padahal terdapat beberapa reaksi yang sangat kompleks selama proses hidrogenasi. Produk dari hidrogenasi merupakan campuran yang sangat kompleks karena beberapa reaksi simultan terjadi, penjenuhan ikatan rangkap, isomer cis / trans dan pemindahan ikatan rangkap. Keistimewaan dari cocoa butter adalah berbentuk padat pada temperatur kamar memiliki titik leleh 32 35 o C, mulai meleleh pada 30 32 o C dan cepat meleleh pada suhu tubuh. Produksi cocoa butter sangat dipengaruhi oleh produksi buah coklat, biaya produksi yang besar sehingga harganya mahal, oleh karena itu perlu dilakukan modifikasi lemak untuk mendapatkan alternatif lain sebagai pengganti cocoa butter. Dalam industri berbasis minyak sawit, proses pengolahan terus berkembang untuk memenuhi keinginan para konsumennya, pengolahan kini tidak terbatas pada proses refining dari minyak mentah menjadi minyak goreng. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah membantu industri untuk mengubah ikatan ikatan dalam molekul trigliserida minyak yang berupa ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal yang lebih stabil. Dengan proses hidrogenasi ditujukan agar diperoleh karakteristik produk yang berbeda dari sebelumnya, seperti stabilitas yang lebih baik terhadap oksidasi baik selama penyimpanan maupun saat digunakan dan berwujud padat pada suhu ruang serta mencair pada suhu tubuh.
5 Berdasarkan uraian diatas timbul keinginan untuk melakukan penelitian hidrogenasi parsial untuk menghasilkan minimal trans fat dan menentukan jenis dan persentasi lemak terbaik untuk menghasilkan zero trans fat melalui metode blending. 1.2. PERMASALAHAN Apakah dengan reaksi hidrogenasi parsial yang umumnya menghasilkan trans isomer pada saat proses dapat di ubah menjadi minimal trans fat dengan memodifikasi kondisi proses? Berapakah ratio perbandingan persentasi yang optimal untuk blending lemak hidrogenasi (RBDHPKO) dengan RBDPKO supaya menghasilkan cocoa butter substitute / coating fat dengan zero trans fat yang aman untuk dikonsumsi? Apakah reaksi Interesterifikasi dapat menghasilkan minimal trans fat sesuai kondisi proses yang dilakukan? 1.3. HIPOTESA Hidrogenasi parsial minyak inti sawit RBDPKO dan RBDPKOlein dapat membentuk lemak kakao (cocoa butter substitute) yang kaya akan asam laurat (C12) sebagai sumber asam lemak kalori rendah dan dengan kondisi reaksi suhu rendah menghasilkan minimal asam lemak trans yang aman untuk dikonsumsi. Hasil blending antara RBDHPKO dengan RBDPKO akan menghasilkan zero asam lemak trans yang berkualitas baik dan aman untuk dikonsumsi. Sebelum dan sesudah reaksi Interesterifikasi tidak ada terjadi perubahan komposisi asam lemak trans. 1.4. TUJUAN Dari hasil penelitian ini diharapkan melalui reaksi hidrogenasi parsial dapat menghasilkan cocoa butter substitute / premium coating fat minimal
6 asam lemak trans yang berkualitas baik dan dapat memenuhi berbagai spesifikasi standard yang diinginkan pasar. Menghasilkan cocoa butter substitute / premium coating fat dengan metode blending antara RBDHPKO dengan RBDPKO yang berkualitas baik. Menghasilkan produk yang berbeda dari sebelumnya, seperti stabilitas yang lebih baik terhadap oksidasi baik selama penyimpanan maupun saat digunakan dan berwujud padat pada suhu ruang dan mencair pada suhu tubuh, konsistensi produk yang lebih baik, memiliki tekstur dan citarasa yang baik sesuai dengan permintaan konsumen. 1.5. MANFAAT Dapat memberikan kontribusi dalam mengatasi terbentuknya trans fat pada reaksi hidrogenasi parsial, sehingga menghasilkan minimal trans fat yang aman dan berkualitas baik untuk dikonsumsi. Sebagai kontribusi memberi informasi kepada produsen minyak inti sawit (CPKO) di Indonesia bahwa melalui reaksi hidrogenasi parsial dapat dihasilkan lemak pengganti coklat (Cocoa Butter Substitute) / coating fat type baru dengan minimal trans fat yang memenuhi berbagai spesifikasi standard dan zero TFA. Dapat diperoleh produk dengan konsistensi yang lebih baik dengan kandungan lemak trans yang sesuai dengan permintaan konsumen, perubahan karakteristik dari minyak sawit ini memberikan aplikasi produk yang lebih beragam, seperti bidang confectionery dan coating fat. 1.6. LOKASI PENELITIAN Penelitian dilakukan di laboratorium Belawan dan Technical Product Development, Reseach and Development, Surabaya.