OUTLINE
TEKNOLOGI PENGOLAHAN MINYAK DAN LEMAK PANGAN
PENDAHULUAN. A PERLAKUAN AWAL. B EKSTRAKSI. C DEGUMMING. D REFINING. E BLEACHING. F DEWAXING. G DEODORISASI. H FRAKSINASI. I HIDROGENASI. J INTERSESTERIFIKASI. K
P U S TA K A
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
1
2
PERLAKUAN AWAL
PENDAHULUAN
Tujuan : ➡
Video: Sustainable Palm Oil Production
➡ ➡ ➡ ➡
Mempersiapkan bahan baku siap untuk ekstraksi, Menghasilkan rendemen tinggi, Menginaktifkan enzim, Menghasilkan minyak hasil ekstraksi rendah nonhydratable phosphate dan asam lemak bebas, Menghasilkan mutu ampas (cake) yang baik.
Unit Operasi Digunakan: 1. Biji-bijian (Oilseeds):
Penyimpanan, penimbangan, pembersihan, pengupasan kulit, conditioning, dan flaking. 2. Buah sawit (Palm Fruit) Penimbangan, sterilisasi, perontokan, pelumatan. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
3
4
PERLAKUAN AWAL
PERLAKUAN AWAL Biji-bijian (Oil Seeds) . . . . . . .
1. Bi ji -bi j ian (Oilse eds)
➠ PENGUPASAN KULIT bahan asing
63oC:
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
5
CONDITIONING •Pemanasan 65oC •M e r u s a k i k a t a n p r o t e i n , ekstraksi lebih baik •inaktif enzim lipase.
➠
Bila suhu > ‣ Warna minyak gelap, ‣ Meningkatkan kadar nonhydratable phosphat, ‣ Terbakar
•Impacting, cracking, dehulling. •Pelepasan kulit, meningkatkan mutu ampas.
➠
➠ ➠PEMBERSIHAN ➠PENIMBANGAN •M e m b u a n g •Inventori fisik
PENYIMPANAN •kadar air 13% •sampling •pengeringan, bila perlu •s u h u g u d a n g < 63oC,
FLAKING •Minyak lebih mudah diekstrasi •Menjadi serpihan tebal 0,30-0,38 mm
6
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
PERLAKUAN AWAL
EKSTRAKSI
2 . Saw it (O il Pa lm) STERILISASI •pemanasan TBS 140oC selama 75-90 min. •menginaktifkan emzim, •memudahkan perontokan, •pre-condition for kernel, •pre-condition for extraction.
METODE EKSTRAKSI: 1. Hydraulic Press Extraction, 2. Screw Press Extraction,
➠
3. Solvent Extraction,
PERONTOKAN •merontokan buah sawit dari tandannya,
4. Rendering.
➠
PELUMATAN •melupatkan sawit, memudahkan ekstraksi dan pelepasan biji sawit
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
7
8
EKSTRAKSI
EKSTRAKSI
2. SCREW PRESS EXTRACTION
1. HYDRAULIC PRESS EXTRACTION ➡
Dibuat pertama kali pada tahun 1795 oleh J. Brahmah dari Inggris.
➡
Tetap digunakan hingga sekarang hanya untuk menghasilkan olive oil.
➡
Setelah ekstraksi, 10% minyak masih tertinggal dalam ampas (cake
➡
Dibuat pertama kali pada tahun 1900 oleh Valerius D. Anderson dari USA.
➡
Terdiri dari vertical feeder dan horizontal screw dengan diameter meningkat sepanjang ekstraktor untuk meningkatkan tekanan pada feed.
➡
Terdiri dari single screw roll dan double/twin screw roll
➡
Proses ekstraksi secara kontinyu, kapasitas besar (5-800 ton/hari), dan sedikit tenaga kerja.
➡
Setelah ekstraksi, minyak tersisa dalam ampas (cake):
‣ 5% pada Full press extraction ‣ 40% pada Pre press extraction Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
9
10
SCREW PRESS EXTRACTION
DASAR PEMILIHAN SCREW PRESS EXTRACTION ➡
Biaya investasi lebih murah dibandingkan dengan solvent extraction
➡
Terdapat jenis minyak yang bernilai tinggi dan tidak boleh menggunakan pelarut.
➡
Menghasilkan ampas ( Cake) bermutu tinggi dan dapat langsung digunakan untuk pakan.
➡
Terdapat jenis bahan baku yang lebih menguntungkan (reliable ) menggunakan screw press, seperti inti sawit dan kopra
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
11
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
12
Video: Canola Oil Extraction PALM OIL EXTRACTION ➡
Proses ekstraksi minyak sawit berbeda dengan ekstraksi biji-bijian ( Oilseeds)
➡
Pelumat ( Digester) dan Screw Press Extractor merupakan satu unit.
➡
Menggunakan low pressure screw press, karena mencegah inti sawit pecah.
➡
Hasil ekstraksi mengandung minyak 66%, air 24%, dan padatan 10%.
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
13
14
SOLVENT EXTRACTION
EKSTRAKSI 3. SOLVENT EXTRACTION ➡
Dibuat pertama kali pada tahun 1855 oleh Deiss Marseilles dari Perancis, batch solvent extraction.
➡
Counter current continuous solvent extraction pertama kali dibuat oleh Hildebrandt dan Bollman dari Jerman tahun 1920 (multi stage).
➡
Dengan retention time 20-130 menit, setelah ekstraksi, 1% minyak masih tertinggal dalam ampas ( Cake)
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
15
16
SOLVENT EXTRACTION
SOLVENT EXTRACTION ➡
➡ ➡
➡
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
17
Merupakan metode ekstrasi yang banyak digunakan untuk menghasilkan minyak nabati, karena biaya operasional rendah. Kapasitas 1000-5000 ton/hari, tetapi biaya investasi 15-75 juta dolar. Pelarut yang digunakan adalah Heksana (65%, secara komersial).
Unit ekstraksi pelarut terdiri:
a. Solvent extraction (ekstraksi pelarut) 1. b. Meal Desolventizing (pengeluaran pelarut pada 2. ampas), c. M e a l d r y i n g a n d c o o l i n g (pengeringan dan 3. pendinginan ampas), d. Miscella destillation (destilasi larutan) 4. e. Solvent recovery (pengutipan pelarut) Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! 5. Fakultas Pertanian Universitas Lampung
18
washes, the material is washed once more by fresh solvent, ending the extraction process. Before the material exits the extractor, it is allowed to gravity drain to reduce its solvent retention. The extracted, spent material then falls into the extractor discharge and exits the apparatus. The miscella with the highest concentration of vegetable oil also exits the apparatus to a full miscella tank. To understand the extraction process on a macroscale, it is helpful to understand the extraction process on a microscale. Figure 9a indicates the microstructure of a soybean cotyledon parenchyma (meats fraction) cell. This transmission electron micrograph is at 9000:1 magnification and represents a 0.020-mm tall by 0.023-mm wide cross-sectional view of a soybean flake, the approximate size of a single cell. The cell wall (CW), protein storage vacuoles (PSV), oil bodies (OB), nucleus (N), nucleolus (Nu), and intercellular spaces (*) are all indicated on the micrograph. As clearly seen, the oil within the cell exists as thousands of spherical oil bodies clinging to the inside surface of the cell walls and to the exterior surface of the protein storage vacuoles.
MEKANISME EKTRAKSI PELARUT DALAM SEL
MEKANISME EKTRAKSI PELARUT DALAM SEL ➡
Pelarut masuk ke dalam sel, terus ke dalam
➡
Pelarut dan lemak kemudian keluar dari sel menuju larutan ( Miscella)
➡
Larutan ( miscella) kembali masuk ke dalam sel dan oil body, tekanan terbentuk, dan larutan keluar dari sel dan dan kembali ke larutan.
➡
Siklus di atas berlangsung terus hingga terbentuk konsentrasi kesetimbangan antara dalam oil body dan lingkungannya.
➡
Waktu yang diperlukan mencapai kesetimbangan: Soybean 5 menit, sunflower seed 9 menit, dan rapeseed 12 menit.
Figure 9. (a) Soybean cellular structure. Courtesy of USDA-ARS. Special thanks to Dr. Jurusan Teknologi HasilRobert Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung Yaklich and Dr. Charles Murphy at the Soybean Genomics and Improvement Laboratory in Beltsville, MD, for creating this electron transmission micrograph especially for this chapter. (b) Crown extractor. Courtesy of Crown Iron Works. (c) Reflex extractor. Courtesy of De Smet Group. (d) LM extractor. Courtesy of De Smet Group.
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
19
20
FAKTOR YANG BERPENGARUH EKSTRAKSI PELARUT:
FAKTOR YANG BERPENGARUH EKSTRAKSI PELARUT . . . . . .
1 . Wak tu K on ta k:
3. Suhu ekstraksi:
Waktu yang diperlukan pelarut masuk ke dalam sel (oil body). ➡ Resident time = washing time + Drain time ➡ Penentuan resident time penting, cukup waktu bagi pelarut masuk kedalam sel, mengikat minyak, dan kembali ke larutan. ➡ Penentuan resident time bertujuan untuk meningkatkan effisiensi ekstraksi dan mengurangi minyak tertinggal. ➡
2 . U ku ran Partikel : Ukuran ketebalan flakes 0,30-0,38 mm (= 20 sel), ➡ Semakin tipis (kecil) ukuran partikel, semakin cepat waktu kontak. ➡ Ukuran terlalu kecil, memerlukan energi lebih besar dan dapat menghambat perkolasi (aliran larutan). Jurusan Hasil Pertanian ! ➡ Pengecilan dari 0,38 mm menjadi 0,30 mm: 2Teknologi kWh/ton Fakultas Pertanian Universitas Lampung ➡
Suhu pelarut dan larutan (miscella) meningkat, laju diffusy (memasuki sel) meningkat, laju ekstraksi meningkat. ➡ Kenaikan suhu dibatasi oleh titik didih pelarut dan stabilitas bahan baku dan minyak terhadap suhu. ➡ Untuk keamanan dan mencegah kehilangan pelarut, suhu ekstraksi selalu dibawah titih didih pelarut. ➡
4. Tahapan ekstraksi: Multiple effect extraction meningkatkan efisiensi. ➡ Semakin banyak tahapan ekstraksi, diperlukan peralatan dan energi sebakin besar. ➡ Jumlah tahapan ekstraksi minyak secara komersial Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! antara 5 - 9 tahap. Fakultas Pertanian Universitas Lampung ➡
21
22
a. WET RENDERING
EKSTRAKSI 4 . REN DE RING ➡
Metode ekstraksi lemak dari jaringan hewan (selain daging dan tulang).
➡
Rendering dilakukan berdasarkan bahan baku dan peralatan yang tersedia.
➡
Metode rendering terdiri dari:
a. a. b. b. c. c. d.
Digunakan untuk mempertahankan mutu warna, flavor, dan daya simpan lemak yang dihasilkan.
➡
Menggunakan air dalam jumlah banyak.
➡
Pemisahan lemak dan air menggunakan metode skimming atau sentrifugasi. Alat yang digunakan adalah ketel (autoklave) silinder dan kerucut pada bagian bawah, mampu menahan tekanan tinggi (276-414 kPa).
➡
➡
Wet rendering, Dry rendering, Slurry redering, Disgestive rendering.
➡ ➡ Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
23
➡
Waktu rendering antara 4-6 jam, lemak terekstrak mencapai 85%. Pada proses ini, akan terjadi reaksi hidrolisis dan oksidasi yang menghasilkan asam lemak bebas. Mencegah oksidasi, ditambahkan BHA, BHT, atau campuran Propyl galat + asam sitrat, atau BHA + BHT. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
24
c. SLURRY RENDERING
b. DRY RENDERING ➡
Merupakan metode paling sederhana dalam mengekstrak lemak.
➡
Dry rendering dilakukan dengan memanaskan jaringan hewan berlemak, sehingga lemak mencair dan keluar dari jaringan.
➡
Lemak yang dihasilkan selanjutnya dipisahkan dari padatnya dengan cara disaring.
➡
➡
Padatan (ampas) dipress untuk mengeluarkan lemak yang tersisa. Lemak hasil pemanasan dan pengepresan di campur.
➡
Metode ini pertama kali digunakan oleh Charles Greenfield tahun 1953.
➡
Cara kerjanya: Jaringan hewan berlemak dicampur dengan lemak kemudian digiling menjadi (bubur) yang dapat mengalir (dipompa). Slurry mengandung 68% lemak, 10% padatan, dan 22% air. Slurry selanjutnya dipompakan ke dalam evaporator dan dipanaskan dalam kondisi vakum. Air terpisah dengan penguapan, sedangkan lemak dipisahkan dari padatan dengan sentrifugasi.
➡ ➡ ➡ ➡
Sisa lemak dalam padatan dikeluarkan dengan cara pengepresan (screw press).
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
25
26
d. DISGESTIVE RENDERING ➡
➡
Wet rendering ditambahkan bahan kimia atau enzim untuk membantu menguraikan jaringan lemak hewan (hydrolizing dan dissolving), memudahkan pemisahan lemak. Dengan penambahan larutan NaOH 1,75%. •
Jaringan lemak hewan ditambah lar. NaOH, dipanaskan pada suhu 85-95 di aduk.
Lemak dipisahkan, dicuci dengan larutan garam 2-5%, kemudian dicuci lagi dengan air. Dengan penambahan enzim (papain atau ficin).
• ➡
•
Jaringan lemak hewan ditambah enzim (0,005-0,02%) pada pH 7-7,5. dipanaskan pada suhu 60-85 Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
27
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian ! Fakultas Pertanian Universitas Lampung
