BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter...

31
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah senyawa kimia yang banyak terdapat di alam. Minyak umumnya berwujud cair pada suhu ruang sedangkan lemak cenderung berwujud padat pada suhu ruang. Asam-asam lemak merupakan komponen penyusun minyak dan lemak, dan asam lemak ini merupakan senyawa rantai karbon. Dalam rantai karbon asam lemak tersebut, terdapat ikatan antar karbon yang berjenis tunggal maupun rangkap. Ikatan jenis tunggal pada rantai karbon memiliki kestabilan oksidatif yang lebih baik dibandingkan ikatan rangkap. Sebaliknya, ikatan rangkap memberikan sifat minyak yang cair pada suhu ruang. Jenis ikatan yang ada dalam asam lemak akan berpengaruh terhadap jenis aplikasi yang cocok digunakan terhadapnya. Secara keseluruhan, susunan trigliserida minyak dan lemak mempunyai kesamaan pada gliserol, maka perbedaan sifat-sifat minyak dan lemak dilihat pada komponen asam lemaknya. Dalam industri berbasis minyak sawit, pengolahan kini tidak terbatas pada proses refining dari minyak tersebut 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. Hal ini bertujuan untuk memperoleh karakteristik yang mendekati lemak, seperti stabilitas oksidatif yang lebih baik dan berwujud padat pada suhu ruang. Dengan pengubahan jenis ikatan pula, diharapkan diperoleh konsistensi produk yang lebih baik, yang dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Beberapa aplikasi yang dilakukan sejalan dengan perkembangan ini adalah pembuatan margarin sebagai alternatif mentega (yang berbasis lemak hewani), dan pada aplikasi produk sebagai komponen dalam pembuatan Cocoa Butter Substitute (CBS). Perubahan karakteristik minyak sawit ini dapat dilakukan salah 7 Universitas Sumatera Utara

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak dan lemak

Minyak dan lemak adalah senyawa kimia yang banyak terdapat di alam.

Minyak umumnya berwujud cair pada suhu ruang sedangkan lemak cenderung

berwujud padat pada suhu ruang. Asam-asam lemak merupakan komponen

penyusun minyak dan lemak, dan asam lemak ini merupakan senyawa rantai

karbon. Dalam rantai karbon asam lemak tersebut, terdapat ikatan antar karbon

yang berjenis tunggal maupun rangkap. Ikatan jenis tunggal pada rantai karbon

memiliki kestabilan oksidatif yang lebih baik dibandingkan ikatan rangkap.

Sebaliknya, ikatan rangkap memberikan sifat minyak yang cair pada suhu ruang.

Jenis ikatan yang ada dalam asam lemak akan berpengaruh terhadap jenis aplikasi

yang cocok digunakan terhadapnya. Secara keseluruhan, susunan trigliserida

minyak dan lemak mempunyai kesamaan pada gliserol, maka perbedaan sifat-sifat

minyak dan lemak dilihat pada komponen asam lemaknya.

Dalam industri berbasis minyak sawit, pengolahan kini tidak terbatas pada

proses refining dari minyak tersebut 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. Hal ini bertujuan untuk memperoleh karakteristik

yang mendekati lemak, seperti stabilitas oksidatif yang lebih baik dan berwujud

padat pada suhu ruang. Dengan pengubahan jenis ikatan pula, diharapkan

diperoleh konsistensi produk yang lebih baik, yang dapat memenuhi kebutuhan

konsumen.

Beberapa aplikasi yang dilakukan sejalan dengan perkembangan ini adalah

pembuatan margarin sebagai alternatif mentega (yang berbasis lemak hewani),

dan pada aplikasi produk sebagai komponen dalam pembuatan Cocoa Butter

Substitute (CBS). Perubahan karakteristik minyak sawit ini dapat dilakukan salah

7

Universitas Sumatera Utara

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

satunya dengan proses yang disebut hidrogenasi. (Coenen,J.W.E. (1976). JAOCS,

53. 382-389).

Bahan baku (raw material) yang diproses pada pengolahan Cocoa Butter

Substitute (CBS) dapat berupa Crude Palm Kernel Oil (CPKO) yang diperoleh

dari hasil pengepresan inti sawit/palm kernel (PK) di proses pengolahan Palm

Kernel Chrushing. Pengolahan CPKO menghasilkan Refined Bleached

Deodorized Hydrogenated Palm Kernel Oil (RBDHPKO). Raw material yang

diproses pada pengolahan tersebut dapat juga berupa Crude Palm Kernel Olein

(CPKOL) atau Crude Palm Kernel Stearin (CPKST). Kedua raw material tersebut

merupakan hasil fraksinasi dari Crude Palm Kernel Oil (CPKO). Pengolahan

Crude Palm Kernel Olein (CPKOL) menghasilkan Refined Bleached Deodorized

Hydrogenated Palm Kernel Olein (RBDHPKOL). Sedangkan pengolahan Crude

Palm Kernel Stearin (CPKST) menghasilkan Refined Bleached Deodorized

Hydrogenated Palm Kernel Stearin (RBDHPKST).

Secara umum, proses yang ada di pengolahan Cocoa Butter Substitute

(CBS) terdiri dari fraksinasi, refinery I, hidrogenasi , refinery II. Proses

pengolahan CBS menghasilkan produk antara lain:

Cocoa Butter Substitute, yang didapat dari RBDHPKST

Premium Coating Fat, yang didapat dari RBDHPKO

Coating Fat, yang didapat dari RBDHPKOL

Customer Request, yang disesuaikan dengan pesanan customer

(O’Brien, RD. 1998 ,P. 81-95).

2.2 Mekanisme process Hidrogenasi

Mekanismenya atom-atom H2 tersebut mengeleminasi unsaturated fatty acid

(carbon ikatan rangkap), dengan pengurangan atau penghilangan unsaturated fatty

acid produk menjadi lebih stabil / tahan terhadap oksidasi.

8

Universitas Sumatera Utara

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Dari proses Hidrogenasi diperoleh nilai titik leleh atau melting profile tertentu

yang dapat dilihat dari kandungan lemak padat atau SFC (Solid Fat Content) hasil

analisa produknya.

Parameter Proses Hidrogenasi yang dicapai adalah penurunan angka

yodium atau IV (Iodine Value) ,dengan berkurangnya ikatan rantai rangkap maka

angka IV-nya juga semakin turun. Dan sebaliknya nilai Slip Melting Point (SMP)

menjadi naik, secara fisik minyaknya menjadi lebih keras/solid, makanya bisa

juga disebut Harden Fat. Hasil dari proses Hidrogenasi, banyak diaplikasikan

untuk produk coating, substitusi seperti : coklat, wafer ,candy , ice cream dan lain-

lain. Langkah – langkah dari Hidrogenasi yaitu : Transfer dan/atau diffusi

,Adsorpsi, Hydrogenasi/isomerisasi , Desorpsi dan Transfer. (Lyle F. Albright,

Purdue University, Indiana 47907).

2.2.1 Transfer dan diffuse

Transfer dan adsorpsi merupakan langkah kritis dalam mengkontrol

derajat isomerisasi dan selektifity dari reaksi.

Transfer: Transfer dari reactants dan products ke dan dari phase cair

(minyak) dan di luar permukaan katalis

Diffusi : Diffusi dari reactant ke pori-pori katalis. Diffusi dari produk

keluar dari pori-pori katalis.

2.2.2 Skema Diagram dari Reaksi Hidrogenasi sbb :

Secara kimia proses hidrogenasi diduga meliputi tahap-tahap :

a. Ikatan hidrogen terabsorbsi (melalui interaksi) ke permukaan dari

katalis logam.

Permukaan katalis

Gambar 2.1 : Absorbsi hidrogen ke permukaan katalis

9

Universitas Sumatera Utara

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

b. Sebuah atom hidrogen ditransfer dari permukaan katalis logam ke

salah satu atom karbon di dalam ikatan rangkap, dan atom karbon yang

lain berikatan (melalui ikatan) dengan permukaan logam.

Gambar 2.2 : Transfer atom hidrogen dari permukaan katalis

c. Atom hidrogen kedua ditransfer dari permukaan katalis logam ke atom

karbon terakhir.

Gambar 2.3 : Mekanisme reaksi hidrogenasi

10

Universitas Sumatera Utara

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

2.2.3 Formasi ikatan rangkap Migrasi dan Transisomer pada proses

Hidrogenasi tahap I :

Tahap pertama dalam reaksi hidrogenasi bersifat balik dimana atom

hydrogen dapat kembali ke permukaan logam. Isomerisasi cis / trans

biasanya terjadi pada tahap ini dengan adanya rotasi di sekitar ikatan C–C.

Gambar 2.4 : Formasi migrasi dan transisomer pada reaksi hidrogenasi I

2.2.4 Formasi ikatan rangkap Migrasi and Transisomer pada proses

Hidrogenasi tahap II :

Perpindahan posisi ikatan rangkap (isomerisasi posisi) juga dapat

terjadi ,yaitu apabila reaksi balik di atas terjadi pada gugus metilen yang

terletak di sebelah ikatan rangkap. (gambar 2.5). Isomerisasi geometris

secara tidak langsung mengubah struktur molekul asam lemak dan

trigliserida.

11

Universitas Sumatera Utara

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Gambar 2.5 : Formasi migrasi dan transisomer pada reaksi hidrogenasi II

2.2.5 Terbentuk konjugasi Fatty Acids :

Rantai karbon asam lemak tak jenuh mempunyai satu atau lebih

ikatan rangkap dua. Ikatan rangkap tersebut ada yang bersifat

nonkonjugasi dan konjugasi , oleh karena itu ikatan rangkap tersebut

terletak berdampingan dan dipisahkan oleh gugus metilen (- CH2-).

Gambar 2.6 : Konyugasi fatty acid

12

Universitas Sumatera Utara

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

2.2.6 Adsorpsi

Adsorpsi pada reactant di permukaan katalis sangat penting untuk

mengkontrol selektiviti dan isomerisasi selama proses hidrogenasi.

Ikatan rangkap migrasi membentuk konjugate trans-fatty acids.

Gambar 2.7 : Migrasi membentuk konjugasi fatty acid

Langkah-langkah adsorpsi pada hidrogenasi :

Gambar 2.8 : Adsorpsi pada hidrogenasi

Dari hidrogenasi A; 9, 15 and 11, 15

Dari hidrogenasi B; 10,15 and 12, 15

Dari hidrogenasi C; 9, 12 and 9, 14

Dari hidrogenasi D; 9, 13 and 9, 15

13

Universitas Sumatera Utara

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

2.2.6.1 Adsorpsi atau penyerapan : suatu proses yang terjadi ketika suatu

fluida, cairan maupun gas , terikat kepada suatu padatan atau cairan (zat

penyerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau

film (zat terserap, adsorbat) pada permukaannya. Berbeda dengan

absorpsi yang merupakan penyerapan fluida oleh fluida lainnya dengan

membentuk suatu larutan. Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan

suatu fasa tertentu (gas, cair) pada permukaan adsorben yang berupa

padatan.

2.2.6.2 Disosiasi adalah penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain yang

lebih sederhana.

2.2.6.3 Ionisasi adalah proses fisik mengubah atom atau molekul menjadi ion

dengan menambahkan atau mengurangi partikel bermuatan seperti

elektron. Proses ionisasi ke muatan positif atau negatif sedikit berbeda.

Ion bermuatan positif didapat ketika elektron yang terikat pada atom

atau molekul menyerap energi cukup agar dapat lepas dari potensial

listrik yang mengikatnya.

2.2.6.4 Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam

pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi

rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut

gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel

tersebar luas secara merata.

2.2.6.5 Recombinasi adalah menggabungkan kembali transfer electron dalam

gas yang menghasilkan netralisasi ion yang timbul dari partikel energi

tinggi.

2.2.6.6 Desorpsi adalah sebuah fenomena dimana suatu zat dilepaskan dari atau

melalui permukaan. Proses ini adalah kebalikan dari serapan (yaitu, baik

adsorpsi dan penyerapan ). Hal ini terjadi dalam sistem berada dalam

keadaan kesetimbangan penyerapan antara fasa bulk (cairan, yaitu gas

atau larutan cair) dan permukaan yang menyerap (padat atau batas

memisahkan dua cairan).

14

Universitas Sumatera Utara

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

2.2.7 Jenis-jenis Hidrogenasi

Hidrogenasi adalah proses eliminasi ikatan rangkap pada minyak dengan

penambahan gas H2 untuk merubah minyak tak jenuh (unsaturated) menjadi

minyak jenuh (saturated). Indikator untuk mengetahui jumlah ikatan rangkap

pada minyak adalah Iodine Value (IV). Semakin rendah IV maka semakin sedikit

pula ikatan rangkap pada minyak.

Proses hidrogenasi dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu :

a. Fully Hydrogenation adalah proses hidrogenasi untuk menghilangkan ikatan

rangkap secara keseluruhan. Target penurunan IV maksimal hingga 0-2.

b. Partial Hydrogenation adalah proses hidrogenasi untuk menghilangkan hanya

sebagian ikatan rangkap.

c. Selective Hydrogenation adalah proses hidrogenasi untuk menghilangkan

sebagian ikatan rangkap pada posisi yang selektif sesuai dengan Solid Fat

Content (SFC) yang diinginkan. Jenis ini hampir sama dengan Partial

Hydrogenation.

Reaksi Hidrogenasi :

Ikatan-ikatan rangkap pada lemak dan minyak tak-jenuh cenderung

membuat gugus-gugus yang ada di sekitarnya tertata dalam bentuk "cis". Suhu

tinggi yang digunakan dalam proses hidrogenasi cenderung mengubah beberapa

ikatan C=C menjadi bentuk "trans". Jika ikatan-ikatan khusus ini tidak

dihidrogenasi selama proses, maka mereka masih cenderung terdapat dalam

produk akhir lemak membentuk molekul-molekul lemak trans.

15

Universitas Sumatera Utara

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Gambar 2.9 : Reaksi hidrogenasi

Hidrogenasi adalah istilah yang merujuk pada reaksi kimia yang

menghasilkan adisi hidrogen (H2). Proses ini umumnya terdiri dari adisi sepasang

atom hidrogen ke sebuah molekul. Penggunaan katalis diperlukan agar reaksi

yang berjalan efisien sedangkan hidrogenasi non-katalitik hanya berjalan dengan

kondisi temperatur yang sangat tinggi. Pada hidrogenasi terjadi proses

pengubahan jumlah ikatan rangkap dalam suatu asam lemak oleh gas hidrogen

(H2). Dengan hidrogenasi, terjadi penambahan atom hidrogen ke dalam ikatan

rangkap asam lemak sehingga jumlah ikatan rangkap tersebut berkurang atau

ikatan rangkapnya terlepas. Perubahan jumlah ikatan rangkap akan mengarah

pada perubahan sifat fisik dan kimia minyak, yang terlihat dari angka yodium atau

Iodine Value (IV), kandungan lemak padat atau Solid Fat Content (SFC) dan titik

leleh atau Slip Melting Point (SMP) produk. Jadi tujuan dilakukannya hidrogenasi

antara lain :

Memodifikasi minyak agar didapatkan Solid Fat Content (SFC) yang

diinginkan.

Merubah Iodine Value (IV) produk.

Menghilangkan ikatan rangkap, sehingga produk lebih stabil terhadap

oksidasi.

Merubah Fatty Acid composition produk.

Merubah SMP produk.

16

Universitas Sumatera Utara

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Reaksi hidrogenasi parsial dengan mengaddisi gas hidrogen memakai katalis Ni

dapat dilihat sbb :

a. Pembentukan cis dan trans hasil hidrogenasi parsial.

Unsaturated triglyceride + H2 --> saturated triglyceride

Gambar 2.10 : Pembentukan cis / trans hasil hidrogenasi

b. Bentuk molekul cis dan trans dari hasil hidrogenasi parsial.

Reaksi hidrogenasi merupakan reaksi yang bersifat eksotermis. Proses

hidrogenasi melibatkan beberapa parameter penting yang perlu dikontrol,

misalnya suhu, jumlah katalis, tekanan gas dan jumlah gas yang digunakan

(volume gas). Dengan mempelajari kondisi proses hidrogenasi maka diharapkan

dapat diperoleh karakteristik produk hasil hidrogenasi yang sesuai dengan

spesifikasi yang diinginkan. Untuk mempercepat hidrogenasi pada reaktor,

Gambar 2.11 Struktur cis dan trans asam oleat

17

Universitas Sumatera Utara

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

digunakan bahan yang disebut dengan katalis. Katalis yang sering dipakai untuk

proses hidrogenasi adalah Nikel (Ni). Keuntungan menggunakan Nikel antara lain

adalah ketersediaannya dan lebih murah bila dibandingkan katalis lain. Secara

umum, reaksi kimia yang terjadi pada hidrogenasi adalah:

• Oil + Catalyst Oil-Catalyst (complex)

• Oil-Catalyst (complex) + H2 Hydrogenated Oil + Catalyst

Langkah reaksi addisi gas hidrogen terdiri dari langkah 1 dan 2 seperti terlihat

dibawah ini : membentuk minyak – katalis (kompleks). Gas hidrogen diadsorbsi

pada permukaan katalis.

Gas H2 diserap pada permukaan katalis Ni secara parsial atau penuh

sehingga terjadi perpisahan ikatan atom H --- H

Ikatan π pada alkene membentuk kompleks dengan logam Ni.

Oil + Catalyst Oil-Catalyst (kompleks).

Gambar 2.12 : Reaksi addisi gas hidrogen

Langkah 3 dan 4 : dua atom H akan ditransfer dan dari ikatan rangkap dua

menjadi ikatan tunggal. Ikatan rangkap dua ini segera akan mengaddisi gas

hidrogen yang terikat pada permukaan katalis Ni.

Dua atom H ditransfer berturut-turut ke ikatan π pada langkah 3 dan 4

membentuk alkana (jenuh ,ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal).

Karena produk alkana tidak mempuyai ikatan π yang membentuk senyawa

komplex dengan logam, sehingga dilepaskan dari permukaan katalis.

Oil-Catalyst (complex) + H2 Hydrogenated Oil + Catalyst.

18

Universitas Sumatera Utara

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Gambar 2.13. Reaksi penjenuhan ikatan rangkap

c. Pembentukan cis dan isomer trans setelah reaksi hidrogenasi sbb :

Unsaturated triglyceride + H2 --> saturated triglyceride.

Gambar 2.14 : Bentuk cis / trans hasil hidrogenasi

19

Universitas Sumatera Utara

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

d. Proses hidrogenasi secara singkat dapat dilihat pada bagan berikut ini:

Gambar 2.15 : Diagram alur proses hidrogenasi

e. Oksidasi – reduksi dari alkena dengan hidrogenasi memakai katalis logam.

Ketika minyak nabati tidak jenuh di reaksikan dengan hidrogen,

beberapa atau semua ikatan π yang dijenuhkan oleh atom H akan

meningkatkan titik leleh minyak.

Margarin disiapkan untuk hidrogenasi parsial memberikan suatu

produk yang konsisten dan mendekati produk cocoa butter.

Gambar 2.16 : Reaksi oksidasi – reduksi dengan hidrogenasi

20

Universitas Sumatera Utara

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

2.2.8 Kebutuhan Katalis dan H2 untuk reaksi

Kebutuhan katalis antara 0,1% - 0,2% dari minyak yang akan diproses.

Secara teoritis Kebutuhan Gas H2 sebenarnya adalah : setiap penurunan 1 (satu)

angka IV sama dengan kebutuhan 1 m3 Gas H2 tiap 1 (satu) Ton minyak.

Jadi Kebutuhan Gas H2 per-ton Minyak adalah :

H2 (m3) = 1 x ( IVawal - IVakhir )

= IV

= m3 / ton

Pendekatan Hukum Gas Ideal :

P . V = n . R . T

Dimana :

P = tekanan, 105 Newton / m2

V = volume gas

R = 8,314 j / mol oK = 8,314 Newton . m / mol oK

T = 273 oK

253,410

BMWn

6

P)RTn(nV fatoil

BM = Berat Molekul Minyak, 253,4

n = mol minyak

n berubah setelah ditambahkan gas H2 karena Berat Molekul naik, sehingga

diasumsikan sebanding dengan perubahan IV

Sehingga,

P Weight Mol 100TR Oil Weight )IV(IVV fatoil

H2

5

6fatoil

H 10253,41002738,31410)IV(IVV

2

/tonm )IV(IV0,90V 3fatoilH2

21

Universitas Sumatera Utara

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Jadi Kebutuhan Gas H2 per-ton Minyak adalah :

H2 (m3) /Ton minyak = 0.9x ( IVawal - IVakhir )

= 0.90 x IV

Operasional proses kebutuhan Gas H2 tidak mesti sesuai dengan teori , karena

ada faktor – faktor yang bisa mempengaruhi antara lain suhu, tekanan,

pengadukan, konsentrasi katalis, jenis katalis dan sumber minyak.

Kebutuhan Gas H2 per-ton Minyak di Operasional sekarang adalah :

H2 (m3) /Ton minyak = 1.15 x ( IVawal - IVakhir )

= 1.15 x IV

2.2.9 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Hidrogenasi

Hidrogenasi merupakan reaksi yang melibatkan 3 fase yang berbeda yakni

minyak (cair), hidrogen (gas) dan katalis (padat). Reaksi terjadi pada permukaan

katalis dimana minyak dan molekul gas hidrogen diserap kemudian terjadi kontak

antara keduanya. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi proses hidrogenasi

antara lain :

Suhu

Hidrogenasi berjalan lebih cepat seiring dengan kenaikan suhu operasi.

Kenaikan suhu akan menurunkan kelarutan gas hidrogen dalam minyak

namun meningkatkan kecepatan reaksinya. Oleh karena itu, kenaikan suhu

akan meningkatkan selektivitas, pembentukan trans isomer dan kecepatan

reaksi yang menghasilkan kurva SFC yang curam. Karena reaksi hidrogenasi

merupakan reaksi eksotermis, maka penurunan 1 (satu) iodine value akan

menaikkan suhu reaksi sebesar 1,6 oC hingga 1,7 oC. Kenaikan suhu ini akan

mempercepat reaksi hingga dicapai titik optimum. Suhu optimum beragam

untuk tiap produk, namun sebagian besar minyak mencapai titik optimumnya

pada suhu maksimum 230 oC hingga 260o C.

Tekanan

Hidrogenasi edible fats dan oil dilakukan pada tekanan antara 0,8 hingga 4

atm. Pada tekanan rendah, gas hidrogen yang terlarut dalam minyak tidak

22

Universitas Sumatera Utara

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

dapat menyelimuti permukaan katalis sedangkan pada tekanan tinggi, gas

hidrogen telah siap untuk menjenuhkan ikatan rangkap minyak.

Agitasi atau pengadukan

Fungsi utama dari agitasi adalah untuk menyuplai hidrogen terlarut pada

permukaan katalis, tapi massa reaksi tersebut harus pula diaduk agar terjadi

distribusi panas ataupun pendinginan sebagai kontrol suhu dan distribusi

suspensi katalis dalam minyak sebagai penyeragaman reaksi.

Konsentrasi katalis

Kecepatan reaksi hidrogenasi meningkat seiring dengan peningkatan jumlah

katalis hingga suatu titik. Peningkatan kecepatan reaksi tersebut disebabkan

oleh peningkatan permukaan aktif dari katalis. Titik maksimum tercapai

karena pada kadar sangat tinggi, hidrogen tidak mampu terlarut cukup cepat

untuk menyuplai jumlah katalis yang tinggi.

Jenis katalis

Katalis adalah suatu bahan kimia yang dapat meningkatkan laju suatu reaksi

tanpa bahan tersebut menjadi ikut terpakai; dan setelah reaksi berakhir, bahan

tersebut akan kembali ke bentuk awal tanpa terjadi perubahan kimia.

Penggunaan katalis dapat menurunkan tingkat aktivasi energi yang

dibutuhkan, membuat reaksi terjadi lebih cepat atau pada suhu yang lebih

rendah.

Pemilihan katalis memiliki pengaruh yang cukup kuat terhadap kecepatan

reaksi, selektivitas dan isomerisasi geometris. Jenis high-selectivity catalyst

memungkinkan penggunanya untuk mengurangi asam linolenat tanpa

menghasilkan asam stearat berlebih, sehingga diperoleh produk dengan

oxidative stability yang baik dan bertitik leleh rendah. Contohnya, katalis

copper-chromite telah digunakan dalam hidrogenasi selektif dari asam

linolenat menjadi asam linoleat dalam minyak kedelai agar diperoleh produk

flavor-stable salad oil.

Catalyst poison

Refined oil dan gas hidrogen dapat mengandung pengotor yang dapat

meracuni atau memodifikasi katalis. Racun (poison) tersebut mengurangi

konsentrasi katalis sehingga dapat mengubah selektivitas, isomerisasi dan

23

Universitas Sumatera Utara

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

kecepatan reaksi. Gas hidrogen bisa mengandung gas CO, H2S atau amoniak

sedangkan refined oil bisa mengandung sabun, senyawa sulfur, fosfatida, asam

lemak bebas (FFA) ataupun senyawa lain yang dapat mengubah katalis.

Pengotor sulfur misalnya, terutama mempengaruhi aktivitas yang

mempercepat isomerisasi dengan menghambat kapasitas dari katalis nikel

untuk menyerap dan memecah hidrogen. Fosfor dalam bentuk fosfatida dan

sabun mempengaruhi selektivitas dengan menutup tempat masuk pada pori

katalis yang mencegah keluarnya trigliserida dengan tingkat kejenuhan yang

lebih tinggi. Moisture dan asam lemak bebas merupakan deactivator yang

dapat mengurangi kecepatan reaksi hidrogenasi karena bereaksi secara kimia

dengan katalis membentuk nickel soaps.

Katalis logam mulia.

Logam mulia seperti platinum, palladium, ruthenium, rhodium, Au, Ag, baik

tunggal atau kombinasi merupakan jenis katalis yang banyak dipergunakan

sebagai katalis. Keuntungan penggunaan katalis logam mulia karena memiliki

tingkat aktivitas yang tinggi, selektifitas yang baik, dan daya tahan yang baik

sehingga jangka waktu penggantiannya lama.

Platinum: merupakan katalis logam mulia yang paling banyak dipergunakan.

Katalis ini memiliki aktivitas yang tinggi dalam proses hidrogenasi,

dehidrogenasi, oksidasi, dll.

Ruthenium: katalis ruthenium memiliki aktivitas yang tinggi dalam

hidrogenasi senyawa karbonil alifatik dan cincin aromatik pada kondisi

medium tanpa reaksi sampingan.

Rhodium: merupakan katalis yang memiliki aktivitas tinggi dalam

hidrogenasi senyawa aromatik. Katalis ini menghidrogenasi banyak senyawa

aromatik pada suhu ruang dan tekanan normal.

Iridium: meskipun katalis iridium memiliki aktivitas yang rendah dan aplikasi

yang terbatas mengingat kelangkaannya, katalis ini mulai mendapat perhatian

karena sifat reaksinya yang unik.

Logam-logam lain seperti Sn, Pb, Ni, Co, Ge digunakan sebagai promotor.

Logam-logam ini dilapisi berbagai carrier/pembawa seperti alumina, silica,

zeolit dan karbon.

24

Universitas Sumatera Utara

Page 19: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Bentuk Katalis. Selain tergantung pada bahan katalitik, bahan promotor dan

bahan pembawa (carrier), efektifitas fungsi katalitik juga ditentukan oleh

bentuk dan ukuran katalis. Katalis dapat berbentuk pellet, granular, sarang

lebah, atau serat agar memiliki kinerja yang optimum disesuaikan dengan

tahapan proses produksi yang dijalani.

Sumber minyak

Selektivitas hidrogenasi bergantung pada jenis asam lemak tak jenuh yang

tersedia dan jumlah asam lemak tak jenuh per trigliserida.

Dari variabel proses di atas, dapat dilihat bahwa kecepatan reaksi

meningkat sejalan dengan peningkatan suhu, tekanan, agitasi dan konsentrasi

katalis. Selektivitas meningkat seiring dengan peningkatan suhu dan berakibat

sebaliknya seiring dengan kenaikan tekanan, agitasi dan katalis. Isomerisasi ikatan

rangkap meningkat seiring kenaikan suhu tapi menurun dengan peningkatan

tekanan, agitasi dan katalis. Trans isomer juga dapat terjadi akibat penggunaan

kembali (deaktivasi) katalis atau sulfur-poisoned catalyst.

Reaktivitas kimia dari asam lemak tak jenuh ditentukan oleh posisi

sebagaimana juga jumlah dari ikatan rangkap dalam molekul. Reaktivitas

meningkat secara signifikan dengan peningkatan dalam jumlah ikatan rangkap,

baik dalam bentuk conjugated (dipisahkan hanya oleh satu ikatan tunggal) atau

methylene-interrupted (dipisahkan oleh suatu unit -CH2-). Jika suatu asam lemak

memiliki 2 ikatan rangkap terisolasi (dipisahkan oleh 2 atau lebih methylene unit),

reaktivitasnya hanya meningkat sedikit daripada asam lemak yang memiliki satu

ikatan rangkap. Untuk proses hidrogenasi, dikenal minyak nabati yang biasanya

digunakan dalam proses tersebut. Vegetable oil (minyak nabati) dapat dibagi

dalam 3 kelompok, yaitu:

1. Saturated, seperti cocoa butter, minyak sawit

2. Oleic, seperti minyak zaitun, minyak kacang, canola oil, high-oleic

sunflower

3. Linoleic, seperti minyak jagung, cottonseed oil, soybean oil, sunflower oil.

(De Man, J.M and de Man ,L. (1994).

25

Universitas Sumatera Utara

Page 20: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

2.3 Sifat-sifat fisika minyak dan lemak

2.3.1. Solid Fat Content

Solid fat content (SFC) berkaitan dengan persentase minyak yang berupa

padat pada berbagai suhu. Keseluruhan kurva tidak dapat diperkirakan hanya

dengan penentuan pada satu variasi suhu; keseluruhan kurva SFC diperlukan

untuk memahami karakteristik produk (minyak) pada berbagai suhu.

Metode awal yang digunakan untuk memperkirakan persentase padatan

pada lemak adalah dilatometry (AOCS Cd 10-57). Hasilnya disebut solid fat

index. Namun, metode ini memakan waktu dan bersifat subjektif. Metode

tradisional ini merupakan metode yang lambat, tak dapat diulang dan

membutuhkan tambahan zat kimia. Sekarang ini, low-resolution nuclear magnetic

resonance (NMR) telah digunakan untuk menghitung jumlah relatif cairan dan

padatan lemak dalam sample, berdasarkan perbedaan tingkat relaksasi proton

dalam kedua fase setelah sample diberi pulse. Pengukuran langsung SFC dengan

NMR dapat berlangsung dengan cepat dan akurat. Dengan kalibrasi yang cukup

memberikan penentuan langsung atas persentase padatan lemak, dan hasilnya

disebut solid fat content. Analisa ini memerlukan waktu yang lebih pendek

dibandingkan dilatometry, tapi peralatannya lebih mahal.

Penentuan SFC dengan NMR didasarkan pada rasio langsung antara

komponen solid dan liquid dari sample yang dianalisa dalam NMR FID. Pada

prinsipnya, setelah eksitasi sample oleh 90o RF pulse maka FID (Free Induction

Decay) akan terdeteksi. FID merupakan signal yang timbul bersamaan dengan

proses relaksasi proton hidrogen magnetis berputar yang kembali pada kondisi

equilibrium setelah diganggu oleh RF pulse. FID menampung ”peranan” baik dari

bagian solid maupun liquid. Putaran proton pada bagian liquid dari sample

berelaksasi kembali ke kondisi equilibrium lebih lambat daripada komponen yang

berfase solid. Sehingga, sinyal panjang dianalisa sebagai proton fase liquid dan

signal cepat dianalisa sebagai komponen fase solid.

Solid Fat Content (SFC) merupakan analisa minyak dan lemak yang

diterima secara umum dalam industri makanan dan NMR merupakan metode

26

Universitas Sumatera Utara

Page 21: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

analisa yang telah diakui oleh sistem standarisasi AOCS Cd 16b-93 (revisi pada

tahun 2000) di USA dan ISO 8292 (di Eropa) (http://www.process-nmr.com/).

2.3.2. Melting Point

Ketika suatu senyawa kimia murni dipanaskan, maka terjadi perubahan

(transisi) fase dari padat menjadi cair pada suhu tertentu. Saat cairan tersebut

didinginkan, transisi akan berjalan sebaliknya pada suhu yang sama. Ketajaman

melting point adalah salah satu tes kemurnian bahan. Lemak alami, bukanlah

senyawa yang murni tapi lebih merupakan campuran trigliserida yang disusun

oleh beragam asam lemak. Karena itu, pelelehan lemak berlangsung secara

gradual.

Melting point pada asam lemak bervariasi tergantung pada beberapa aturan

sederhana, yaitu:

Peningkatan panjang rantai meningkatkan melting point

Peningkatan tingkat kejenuhan meningkatkan melting point

Perubahan isomer cis menjadi trans meningkatkan melting point

2.3.3. Slip Melting Point

Metode ini tidak banyak digunakan di Amerika Serikat tapi sering

digunakan di negara lain. Sample diletakkan pada tabung kapiler, tapi kedua

ujungnya dibiarkan terbuka. Setelah pembekuan, tabung diletakkan secara vertikal

pada waterbath dan dihangatkan secara perlahan. Slip melting point adalah suhu

dimana lemak atau minyak mulai naik pada jarak tertentu dalam kapiler.

2.3.4. Iodine Value

Iodine Value (IV) menunjukkan tingkat ketidakjenuhan suatu minyak.

Iodine (I2) dapat diadisikan pada ikatan rangkap dalam asam lemak tak jenuh.

Reaksi ini (dengan berbagai variasi untuk mempercepat) digunakan untuk

mengukur kejenuhan minyak. Hasilnya dijelaskan sebagai gram iodine yang

27

Universitas Sumatera Utara

Page 22: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

terserap oleh 100 gram minyak/lemak. Reaksi berlangsung baik pada ikatan

rangkap konfigurasi cis ataupun trans.

2.3.5. Aplikasi Produk Hidrogenasi

Fungsi utama dari minyak dan lemak dalam industri makanan adalah

sebagai sifat lubricity dan strukturalnya. Lubricity menunjukkan kesan lembut dan

kekayaan rasa serta peningkatan karakter makanan; lubricity juga memberikan

perasaan puas setelah makan. Sifat struktural dari minyak dan lemak

mempengaruhi konsistensi makanan lewat aerasi, kemampuan pengembangan,

titik leleh, kemampuan pengolesan dan berbagai fungsi lainnya. Kedua sifat dalam

minyak nabati tersebut ditentukan oleh komposisi dan distribusi asam-asam lemak

pada suatu trigliserida.

Minyak nabati dengan kandungan asam lemak seperti asam linoleat, oleat

maupun linolenat hanya memiliki sifat lubricity dan kurang akan karakter

struktural; tapi hal ini dapat dibentuk dengan proses hidrogenasi. Fleksibilitas

hidrogenasi memungkinkan variasi struktur yang luas yang dapat dimodifikasi

lebih lanjut dengan proses blending untuk memperoleh rasio solid dan liquid

sesuai aplikasi yang diinginkan.

Beberapa contoh aplikasi produk hidrogenasi pada bidang confectionery

(gula-gula) adalah cocoa butter. Produk ini membutuhkan kurva SFC yang curam,

yang membuatnya kaku, dengan range titik leleh yang pendek sehingga

memastikan terjadinya pelelehan tiba-tiba dan memberi mouth-feel yang enak.

Produk ini biasanya digunakan sebagai bahan pengganti cokelat (substitute) atau

sebagai coating / pelapis dari bahan makanan seperti biskuit, cake dan sebagainya.

Beberapa jenis cocoa butter atau disebut pula hard butter adalah:

1. Cocoa butter equivalent – dibuat dari beberapa specialty fat yang tak

terhidrogenasi, yang mengandung asam lemak dan trigliserida tak jenuh yang

sama. Produk ini dapat menggantikan komposisi cokelat asli hingga kadar

90-100%.

2. Lauric cocoa butter substitute (CBS) – merupakan produk yang dibuat dari

minyak inti sawit dan minyak kelapa, yang dapat diproses lewat hidrogenasi,

28

Universitas Sumatera Utara

Page 23: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

interesterifikasi, fraksinasi, ataupun gabungan proses-proses tersebut. Produk

ini dapat menggantikan komposisi cokelat asli hingga kadar 5-10%.

3. Nonlauric CBS, dibagi lagi menjadi 2 golongan, yaitu:

1. Hidrogenasi selektif, dimana minyak tidak jenuh dihidrogenasi secara

selektif oleh katalis menjadi produk dengan kadar trans-isomer yang

tinggi dan pembentukan asam stearat yang rendah sehingga titik lelehnya

dapat dijaga hanya sedikit di atas suhu tubuh.

2. Fraksinasi hidrogenasi selektif, dimana fraksi non-laurat dipilih dengan

kadar SFC yang tinggi pada suhu ruang dan aroma yang lebih baik

daripada produk yang belum difraksinasi.

2.4 Modifikasi Lemak / minyak

Modifikasi lemak dan minyak bertujuan untuk memperluas penggunaan

minyak nabati untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan seperti : Titik leleh,

Stability terhadap oksidasi, Kandungan asam lemak tak jenuh, Perubahan

komposisi dan distribusi asil dari asam lemak dalam molekul glierida, sehingga

menghasilkan sifat-sifat yang berbeda dari sebelumnya.

Beberapa proses atau reaksi kimia yang digunakan untuk tujuan modifikasi lemak

dan minyak yaitu : Hidrogenasi, Interesterifikasi dan Blending.

2.4.1 Interesterifikasi

Esterifikasi merupakan reaksi antara asam karboksilat dan alkohol untuk

membentuk ester secara umum.

Interesterifikasi adalah suatu reaksi dimana ester trigliserida atau ester asam

lemak diubah menjadi ester lain melalui reaksi dengan suatu alkohol (alkoholisis),

asam lemak (asidolisis) dan transesterifikasi. (Sreenivasan, B. 1978, JAOCS. Soc.

55,11 : 796-805).

Interesterifikasi merupakan reaksi suatu ester dengan ester lainnya atau ester

interchange. Pengaruh interesterifikasi terhadap minyak dan lemak sangat

tergantung kapada komposisi dan distribusi asam lemak. Campuran lemak yang

memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi dengan minyak cair akan

29

Universitas Sumatera Utara

Page 24: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

menurunkan titik lebur melalui penataan ulang secara acak karena asam-asam

lemak dari lemak jenuh menjadi terdistribusi secara luas. (Silalahi, 2002). Metode

ini merupakan salah satu alternatif proses yang dapat digunakan untuk

menghindari terbentuknya asam lemak trans, bahkan menghasilkan lemak zero

trans (bebas isomer trans) (Petrauskate ,et.al.,1998 ; Berger and Idris, 2005; Indris

and Mat Dian , 2005).

Reaksi interesterifikasi dalam trigliserida dapat berlangsung baik secara

intramolekuler maupun intermolekuler. Relokasi gugus asil dari asam lemak

dalam molekul trigliserida yang sama disebut intraesterifikasi ,sedangkan

perpindahan secara acak dan pertukaran gugus asil diantara molekul-molekul

trigliserida hingga tercapai keseimbangan dengan semua kombinasi yang mungkin

disebut dengan interesterifikasi (Davidek,et,al, 1990).

Interesterifikasi tidak mempengaruhi derajat kejenuhan asam lemak atau

menyebabkan terjadinya isomerisasi asam lemak yang memiliki ikatan ganda. Jadi

dapat dikatakan bahwa reaksi interesterifikasi tidak akan mengubah sifat dan

profil asam lemak yang ada , tetapi mengubah lemak atau minyak karena memiliki

susunan trigliserida yang berbeda.

Interesterifikasi dapat terjadi dengan adanya katalis kimia (interesterifikasi

kimia atau dengan adanya biokatalis enzim (interesterifikasi enzimatik).

2.4.1.1 Interesterifikasi kimia

Interesterifikasi kimia menghasilkan suatu randomisasi gugus asil dalam

trigliserida. Proses interesterifikasi juga dapat terjadi tanpa menggunakan katalis

yang juga dapat menghasilkan produk dengan sifat-sifat yang berbeda (De Man,

1980), tetapi sangat membutuhkan temperatur yang sangat tinggi, untuk

tercapainya keseimbangan sangat lamban, dalam kaitan dengan ini trigliserida

akan mengalami dekomposisi dan polimerisasi serta banyak menghasilkan asam

lemak bebas.(Silalahi,1999).

Suhu yang dibutuhkan untuk terjadinya interesterifikasi tanpa katalis

mencapai 300 oC bahkan lebih tinggi. Untuk itu digunakan katalis logam seperti

natrium metoksida ataupun natrium etoksida.

30

Universitas Sumatera Utara

Page 25: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Pengaruh interesterifikasi terhadap minyak atau lemak sangat bergantung

pada komposisi dan distribusi asam lemak.Beberapa minyak nabati ,seperti

minyak kacang , minyak cottonseed dan mentega coklat masing-masing memiliki

distribusi asam lemak yang seimbang yang memungkinkan terjadinya perbedaan

diantara molekul-molekul trigliseridanya. Titik leleh lemak yang tinggi

bergantung pada kandungan gliserida trisaturated menghasilkan penataan ulang

secara randomisasi secara intensif mempengaruhi titik leleh.

Interesterifikasi kimia :

Gambar 2.17 : Diagram alur interesterifikasi

Mekanisme Reaksi :

1. Formasi ion enolate

2. Formasi Beta-Keto ester

3. Interesterifikasi

Mekanisme interchange intramolekul ester-ester, formasi ion enolate :

Interesterifikasi tidak mempengaruhi derajat kejenuhan asam lemak atau

menyebabkan terjadinya isomerisasi asam lemak yang memiliki ikatan ganda. Jadi

reaksi interesterifikasi tidak akan mengubah sifat dan profil asam lemak ,tetapi

mengubah profil lemak atau minyak karena memiliki susunan trigliserida yang

berbeda.

31

Universitas Sumatera Utara

Page 26: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Gambar 2.18 : Mekanisme intramolekul ester

Mechanisme interchange Intermolekul Ester-Ester, formasi Beta-Keto Ester :

Gambar 2.19 : Mekanisme intermolekul ester

32

Universitas Sumatera Utara

Page 27: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Interesterifikasi random :

Pertukaran ester atau pengaturan kembali dapat menjadi dua tipe yaitu random

(acak) dan directed. Dalam penyusunan secara acak ,asam lemak bergerak dari

satu posisi ke posisi yang lain dalam triasilgliserol tunggal atau dari satu

triasilgliserol yang lain.

Gambar 2.20 : Interesterifikasi random

2.4.1.2 Interesterifikasi enzimatik

Lipase adalah enzim yang merupakan katalis untuk hidrolisa dan sintesa asil

gliserol. Sifat dari enzim dapat efektif jika prosedur dan kondisi reaksi benar

terjaga. Biasanya berdasarkan sifat spesifik lipase dapat dibagi menjadi : (i) lipase

yang selektif pada substrak, (ii) lipase seletif pada suatu posisi , (iii) lipase yang

tidak selektif , (iv) lipase yang selektif pada asam lemak.

Interesterifikasi dengan katalis lipase mempunyai beberapa kelebihan

dibandingkan dengan katalis kimia, karena (a) enzim yang dapat terurai di alam

sehingga tidak merusak lingkungan , (b) enzim dapat bereaksi pada suhu kamar

sehingga terhindar dari pembentukan produk samping, (c) reaksi yang terjadi lebih

efisien dan mudah dikontrol , (d) sifat kekhususan dari lipase sehingga dapat

menghasilkan komposisi asam lemak dan distribusi triasilgliserol diatur seperti

33

Universitas Sumatera Utara

Page 28: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

yang dinginkan, sedangkan pada katalis kimia reaksi berlangsung secara random

triasilgliserol.(Fomuso&Akoh, 1998).

Interesterifikasi enzimatik :

Gambar 2.21 : Diagram alur interesterifikasi enzimatik

2.4.2 Blending

Blending (pencampuran) merupakan metode dalam modifikasi minyak atau

lemak yang mudah dan ekonomis , karena dapat dilakukan dengan mencampur

secara fisik dua jenis minyak atau lebih. Dengan cara blending tujuannya agar

peningkatan titik leleh yang diperoleh sesuai dengan yang diinginkan dapat

dilakukan dengan cara menambahkan minyak yang mempunyai titik leleh tinggi

ke dalam campuran minyak (Moussata dan Akoh, 1998). Perubahan nilai akibat

pencampuran (blending) ini dikarenakan kandungan asam lemak dari minyak

yang dicampurkan mempunyai komposisi asam lemak yang titik lelehnya tinggi.

Menurut Moussata dan Akoh (1998) , metode blending banyak memiliki

kelemahan, karena perbedaan ukuran molekuler ,dua jenis minyak ada

kemungkinan tidak kompatibel satu sama lain dan dapat membentuk campuran

eutektik.

Tujuan blending untuk menghindari terjadinya asam lemak trans , dalam

pencampuran ini tidak dibutuhkan pemanasan seperti dalam proses hidrogenasi

dan transesterifikasi sehingga dapat dicegah perubahan asam lemak bentuk cis

menjadi trans. Dengan pengadukan yang kuat maka fase pendispersinya dapat

bercampur dan untuk mempertahankan keadaan ini diberikan pengelmusi seperti

lesithin atau STS (Sorbitan Tristearat ). Blending salah satu cara menghindari

terjadinya asam lemak trans ,atau bentuk trans yang dihasilkan dari reaksi

hidrogenasi. Pembentukan asam lemak trans akan menimbulkan dampak negatif

terhadap kesehatan yakni pemicu penyakit jantung koroner (Silalahi , 2004).

34

Universitas Sumatera Utara

Page 29: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

Asam lemak trans akan meningkatkan Low Density Lipoprotein (LDL) dan

menurunkan High Density Lipoprotein (HLD) darah.

2.5 Asam lemak trans

Asam lemak tidak jenuh yang terdapat di dalam minyak dapat berada

dalam dua bentuk yaitu isomer cis dan trans. Asam lemak tak jenuh terdapat

secara alami biasanya sebagai asam lemak cis, hanya sedikit bentuk trans. Jumlah

asam lemak trans dapat meningkat di dalam makanan berlemak terutama margarin

akibat dari proses pengolahan yang ditetapkan. Struktur cis dan trans asam oleat

dapat dilihat pada gambar 2.14. Pada prinsipnya sumber asam lemak trans dalam

makanan adalah lemak/minyak pada proses hidrogenasi parsial yang digunakan

sebagai bahan makanan atau sebagai bahan campuran dalam masakan seperti

penggorengan. Konsumsi lemak hasil hidrogenasi asam lemak trans memberikan

efek pada resiko penyakit kardiovascular atau jantung yang memberikan efek

meningkatkan kolesterol jahat. (Hans,et.al.,2002, Hunter, 2006). Sebelumnya

keberadaan asam lemak trans dalam lemak hidrogenasi dalam produk cocoa butter

dianggap menguntungkan karena memiliki titik leleh yang lebih tinggi (sama

dengan asam lemak jenuh) dibanding bentuk cis, karena lebih stabil dan lebih

tahan terhadap oksidasi. Tetapi pada tahun 1990, penelitian tentang asam lemak

trans meningkat karena pengaruh negatif dari asam lemak tersebut yang dapat

meningkatkan penyakit jantung koroner (Subbaiah,et.al.,1998 ).

Selain proses hidrogenasi asam lemak trans juga terbentuk dalam

pengolahan minyak (refinery) dan proses penggorengan (deep frying). Perubahan

cis menjadi trans terjadi pada suhu 180 oC dan akan meningkat dengan kenaikan

suhu. Rendahnya kandungan asam lemak trans ditunjukkan dari komposisi asam

lemak jenuh yang tinggi, yang memiliki kestabilan oksidatif yang tinggi

,sedangkan kandungan asam lemak trans yang tinggi ditunjukkan oleh komposisi

asam lemak jenuh yang rendah dan komposisi asam lemak tak jenuh ganda yang

tinggi, sehingga posisi cis pada asam lemak jenuh ganda dapat berisomerisasi

pada proses pengolahan produk. Pengaruh asam lemak trans tergantung pada

kadarnya, kadar tinggi (diatas 6% dari total energi) sangat berbahaya, kadar

35

Universitas Sumatera Utara

Page 30: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

rendah (2%) dan sedang (4.5%) tidak akan berbahaya jika dikonsumsi bersamaan

dengan asam lemak tak jenuh ganda, karena efek negatif dari asam lemak trans

akan ditiadakan oleh asam lemak tak jenuh ganda tersebut, juga pengaruh

negative asam lemak trans dipengaruhi konsumsi asam linoleat yang rendah

karena asam lemak trans ini akan menghambat biosintesa arahidonat yang sangat

dibutuhkan untuk pertumbuhan jaringan. (Judd,et.al.,1994).

Pada proses hidrogenasi ini akan menaikkan titik leleh, berarti akan

mengubah minyak cair menjadi lemak setengah padat yang sesuai dengan

kebutuhan. Pada awalnya ,keberadaan asam lemak trans didalam lemak

terhidrogenasi dianggap menguntungkan karena mempunyai titik leleh yang lebih

tinggi (sama dengan titik leleh asam lemak jenuh). Daripada bentuk cis, lebih

stabil, lebih tahan terhadap pengaruh oksidasi. Pada industri minyak dan lemak

dewasa ini , produksi asam lemak trans ditekan sekecil mungkin atau tidak ada

sama sekali.

Asam lemak trans (TFA) dapat menaikkan kadar LDL & menurunkan

kadar HDL darah. TFA juga dapat mengurangi kemampuan tubuh mengendalikan

gula darah karena dapat mengurangi respons terhadap hormon insulin.

Mengkonsumsi TFA 5 gr per-hari saja, dapat meningkatkan risiko penyakit

jantung hingga 25% hanya dalam beberapa tahun saja (Hindah Muaris, Kulinologi

Indonesia).

Asam lemak trans (TFA) adalah lemak yang berasal dari minyak nabati yang

mengalami proses pemadatan dengan menggunakan teknik hidrogenasi parsial.

Proses hidrogenasi parsial ini menyebabkan perubahan konfigurasi sebagian

ikatan rangkap dari bentuk cis (alaminya) menjadi bentuk trans. Tujuan dari

proses hidrogenasi parsial sendiri adalah untuk membantu agar minyak nabati

yang bersifat tidak jenuh (polyunsaturated oil) menjadi lebih stabil dalam arti

lebih tahan terhadap reaksi ketengikan dan tetap padat pada suhu ruang. Margarin

dan shortening, walau tidak semua, adalah produk minyak lemak yang banyak

dibuat dengan teknik hidrogenasi parsial. TFA banyak ditemukan pada makanan

gorengan yang diolah dengan cara deep frying (makanan direndam dalam minyak

goreng panas dengan suhu tinggi dan dalam jangka waktu lama) dan produk

makanan jadi yang menggunakan minyak terhidrogenasi parsial (misalnya pada

36

Universitas Sumatera Utara

Page 31: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemakrepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31280/3/Chapter II.pdf · BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah

sebagian besar produk fast food seperti chicken nuggets dan french fries;

commercial baked goods seperti donat, cookies, crackers; pangan olahan seperti

microwaved popcorn. Cermati juga, bahwa makanan olahan yang mengandung

partially-hydrogenated vegetable oils, hydrogenated vegetable oils atau

shortening berpeluang besar mengandung TFA (asam lemak trans).

Resiko TFA, sama dengan asam lemak jenuh , adalah meningkatkan kolesterol

jahat (LDL) dan menurunkan kolesterol baik (HDL). Beberapa studi juga

menunjukkan bahwa konsumsi tinggi asam lemak trans juga meningkatkan resiko

diabetes. Pada April 2004, FDA merekomendasikan intake level dari asam lemak

trans adalah kurang dari 1% dari total energi (setara dengan kurang dari 2 gram

asam lemak trans per-hari untuk diet 2000 kilokalori). Untuk meminimalkan

intake dari TFA dan asam lemak jenuh, selalu perhatikan kadar TFA dan asam

lemak jenuh pada daftar nutrition fact produk yang akan dibeli. Di beberapa

negara, telah diberlakukan aturan untuk mencantumkan kadar asam lemak trans

pada tabel nutrition fact di label kemasan. Sehingga, jumlah Asam lemak trans per

takaran saji dapat diketahui. Jika di label tidak tercantum jumlah ALT (asam

lemak trans), kita bisa memprediksi sendiri berapa jumlah ALT produk. Caranya,

jumlahkan kadar asam lemak jenuh (saturated fat), asam lemak tidak jenuh

banyak (polyunsaturated fat) dan asam lemak tidak jenuh tunggal

(monounsaturated fat). Jika nilai totalnya kurang dari jumlah lemak total (total

fats), maka selisihnya bisa diduga sebagai asam lemak trans. Tetapi, cara

termudah untuk mengurangi asupan asam lemak trans dan asam lemak jenuh

adalah dengan mengurangi makanan-makanan kaya lemak. Tidak semua asam

lemak trans berefek buruk pada kesehatan. Asam lemak trans dengan efek buruk

adalah yang dibahas diatas, yaitu asam lemak trans hasil proses hidrogenasi

parsial minyak nabati. Asam linoleat terkonjugasi (conjugated linoleic acid),

adalah asam lemak trans yang secara alami ditemukan pada lemak sapi, domba

dan susu telah diketahui memiliki potensi untuk menurunkan berat badan dan

mencegah osteoporosis. (Sumber: http://id.shvoong.com/exact-sciences/1963985-

mengenal-asam-lemak-trans/#ixzz1IEb5xU1Z).

37

Universitas Sumatera Utara