4
TINJAUAN PUSTAKA Proses Pengolahan CPO Crude palm oil (CPO) adalah minyak dan lemak kasar hasil pengepresan tandan segar buah sawit, dimurnikan dengan proses refinery, dan digunakan sebagai bahan baku dalam proses produksi margarin. Di Indonesia industri pengolahan seperti ini masih mengalami peningkatan seiring dengan makin ditingkatkannya area perkebunan sawit di seluruh nusantara. Indonesia adalah salah satu negara penghasil CPO terbesar di dunia kemudian diikuti oleh negara Malaysia. Industri ini harus terus di kembangkan baik dari segi teknologi pengolahan dibidang perkebunan, teknologi pengolahan pangan, dan teknologi untuk dipersifikasi produk pangan olahan. Secara umum terdapat 4 tahapan proses pengolahan minyak dan lemak berasal dari CPO untuk digunakan sebagai bahan baku proses produksi margarin, shortening, pastry dan minyak goreng yaitu : 1. Proses pemurnian (refined) CPO. 2. Proses fraksinasi. 3. Proses hidrogenasi. 4. Proses interesterifikasi kimia dan enzim. Produk pangan olahan yang ada di Indonesia saat ini pada umumnya adalah menggunakan minyak dan lemak dari sawit, mulai dari produk makanan formula untuk anak-anak hingga produk makanan untuk orang dewasa. Bahan baku minyak dan lemak yang digunakan adalah berasal dari campuran (blending) antara RBDPO (refined bleached deodorized palm oil), RBDPS (palm stearine) dan RBDPE (palm olein), minyak proses hidrogenasi, minyak proses interesterifikasi kimia dan interesterifikasi enzimatik. Proses Pemurnian CPO dan Fraksinasi Dalam proses pemurnian CPO dilakukan secara proses fisik (physical refinery) dengan menggunakan metode proses pemurnian berlanjut (continuous refinery). Proses ini berlangsung dengan melalui aktivitas pemanasan pada suhu tinggi dan dalam sistem vakum sehingga disebut physical refinery. Bahan penolong yang digunakan adalah H3PO4 80-85% untuk degumming, Bleaching Earth/Bentonit (BE) serta CaCO3 untuk mejernihkan/pemucatan
5
warna (bleached). Berikut adalah tahapan proses pemurnian CPO untuk memproduksi RBD PO. •
Degumming Degumming adalah proses pemisahan getah atau lendir (gum) yang
terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin serta partikel halus tersuspensi dalam CPO. Proses ini dilakukan dengan menambahkan H3PO4 sebanyak 0.05-0.07%. Jumlah H3PO4 yang digunakan harus optimum dan berlebih, kelebihannya dinetralkan dengan penambahan CaCO3. Dengan penambahan H3PO4 ini maka fosfatida nonhydratable menjadi hydratable. Fosfatida hydratable adalah partikel-partikel koloid zat terlarut dan akan mengalami koagulasi karena berat jenisnya lebih besar dari minyak dan lemak sehingga mudah dipisahkan. •
Bleaching Bleaching adalah proses pemucatan minyak dengan cara penambahan
activated bleaching earth, tahap proses ini untuk menghilangkan zat-zat warna yang terkandung didalam CPO. Bahan penolong BE adalah absorben yang mengandung silica dan strukturnya terdapat muatan ion AL3+ yang mampu menyerap zat warna dari CPO. Selain menyerap warna juga untuk suspensi dari gum dan resin serta hasil degradasi minyak dan lemak seperti peroksida. Pemucatan
minyak
sawit
pada
umumnya
berlangsung
secara
kombinasi yaitu pemucatan secara panas (heat bleach) dan pemucatan dengan bleaching earth. Jumlah bahan penolong BE yang ditambahkan pada proses pemucatan CPO pada umumnya adalah 0.5-2.5%, akan tetapi tergantung dari kualitas bahan baku CPO dan produk akhir yang diinginkan. CPO merupakan baku minyak nabati yang sulit proses pemucatannya karena mengandung kadar karoten yang cukup tinggi yaitu berkisar 500-600 ppm. Warna merah kuning yang terdapat dalam CPO adalah karoten yang merupakan provitamin A, akan tetapi
pada saat dilakukan proses pemucatan zat ini akan hilang
terbuang pada saat bleached dan heat bleached. Kandungan air dalam bleaching earth maksimum 10%, karena apabila kandungan air tinggi akan mengurangi affinitasnya terhadap karoten. Karoten mempunyai sifat polaritasnya yang sangat berbeda dengan air.
6
Dalam proses ini bahan baku penolong dipisahkan kembali yaitu BE, CaCO3 serta asam phospat dengan cara melalui filtrasi dengan mesin Niagara filter, dan filtratnya disebut blotong/spent earth (Anderson dan Hodgson 1996). •
Packed Column dan deodorisasi Packed column adalah proses untuk menghilangkan asam lemak bebas
(FFA), monogliserida, digliserida, peroksida, aldehida, keton, zat yang mudah menguap, air dan mengurangi kandungan sterol. Proses ini berlangsung secara continue dan fungsi utama untuk menurunkan kadar FFA dari 2-4% menjadi maksimum 0.1% dan menurunkan warna sampai sesuai dengan spesifikasi yang telah dikehendaki. CPO yang telah megalami bleaching dialirkan melalui final heater pada suhu 250-2600C dengan steam injection dan tekanan 0.3-0.8 bar, kemudian FFA diuapkan melalui pemanasan ini. •
Deodorisasi Deodorisasi adalah berfungsi untuk menghilangkan peroksida, keton,
zat yang mudah menguap dan bau/odor. CPO yang telah melalui packed column dialirkan kedalam deodoriser dengan suhu 2550C. Pada tangki deodoriser terdapat
4 (empat) tingkat tray, yang masing-masing berfungsi
untuk membuat permukaan yang luas dan tipis dengan cara memperlambat alirannya. Gambar 1 berikut adalah proses pemurnian CPO dengan continuous refinery. Crude Palm Oil (CPO) Degumming Bleaching Deodorisasi RBDPO ( Refined Bleached Deodorized Palm Oil )
Gambar 1 Proses pemurnian CPO dengan continuous refinery. •
Fraksinasi Proses fraksinasi minyak dan lemak adalah suatu proses pemisahan
fraksi padat dari fraksi cair berdasarkan perbedaan titik lelehnya. Proses ini dilakukan untuk memisahkan fraksi cair RBDPE dengan fraksi padat RBDPS.
7
RBDPS pada umumnya digunakan untuk bahan baku margarin, shortening dan pastry sedangkan RBDPE digunakan terutama sebagai minyak goreng dan juga sebagai bahan baku campuran untuk produksi margarin, shortening dan pastry. RBDPO diproses melalui fraksinasi kemudian di pisahkan melalui filter press menjadi RBDPE dan RBDPS (Krisnamurthy 1996). Gambar 2 berikut adalah proses fraksinasi dengan sistim batch. RBDPO ( Refined Bleached Deodorized Palm Oil ) Pendinginan (cooling) Fraksinasi Filter Press
RBDPE ( Refined Bleached Deodorized Palm Olein )
RBDPS ( Refined Bleached Deodorized Palm Stearin)
Gambar 2 Proses fraksinasi dengan sistim batch. Proses Hidrogenasi Proses hidrogenasi minyak dan lemak adalah salah satu proses yang dilakukan oleh industri minyak dan lemak dengan tujuan untuk memperoleh profil kurva dari SFC yang spesifik dan menaikkan titik leleh MPt melalui penambahan gas hidrogen terhadap ikatan rangkap mono dan polyunsaturated yang terkandung didalam asam lemak dengan katalis Ni. Pada umumnya di Indonesia bahan baku yang digunakan untuk proses hidrogenasi adalah RBDPO, RBDPS , RBDPE, RBD CNO dan SBO. Fungsi utama proses hidrogenasi adalah untuk memperolah minyak dan lemak yang mempunyai karakteristik yang spesifik dari segi rasa dan tekstur dengan modifikasi profil SFC dan MPt. SFC menjadi lebih tajam kurvanya dan MPt menjadi lebih tinggi. Proses hidrogenasi dalam industri minyak dan lemak pada umumnya terdiri dari dua macam yaitu proses partially hydrogenated atau hidrogenasi sebagian dan fully hydrogenated atau hidrogenasi keseluruhan ikatan rangkap sampai jenuh (saturated). Proses hidrogenasi sebagian pada minyak dan lemak
8
akan menghasilkan trans fatty acid (Hastert 1996). Gambar 3 berikut adalah proses hidrogenasi. BAHAN BAKU H2 g,Ni Hidrogenasi NWB (Netralized Washed Bleached) Deodorisasi
Produk hidrogenasi NBDh (Netralized Bleached Deodorized Hydrogenated)
Gambar 3 Proses hidrogenasi. Minyak dan Lemak Trans Teknologi proses pengolahan pangan semakin berkembang, hal ini terbukti dengan semakin banyaknya jenis produk pangan olahan yang dapat dengan mudah diperoleh didalam pasar domestik maupun pasar internasional. Produk pangan tersebut dipasarkan secara ritel dan industri, produk ritel langsung dikonsumsi tanpa melalui pengolahan dan produk industri harus melalui proses pengolahan Produk pangan yang banyak mengalami sorotan akhir-akhir ini adalah produk margarin yang diproduksi dari bahan baku minyak dan lemak yang mengandung asam lemak trans. Asam lemak trans tersebut berasal dari bahan baku minyak dan lemak yang telah melalui proses hidrogenasi. Hasil penelitian menyatakan bahwa makanan yang mengandung trans tidak baik untuk kesehatan, akumulasi terjadi pada konsentrasi tertentu dalam darah akan meningkatkan risiko penyakit jantung koroner (Kitts 1996). Bentuk trans adalah salah satu isomer bentuk cis dari minyak dan lemak, bentuk cis terjadi secara alami dalam lemak nabati dan lemak hewan. Bentuk trans juga bisa ditemukan secara alami dalam lemak hewan. Asam lemak trans dalam lemak hewan terjadi secara alami dengan bantuan bakteri
9
tertentu dalam usus hewan pemakan rumput-rumputan. Gambar 4 berikut adalah posisi cis dan trans dalam rantai carbon. H −C = C− H Trans
− C = C− H H Cis
Gambar 4 Posisi cis dan trans dalam rantai carbon. Bentuk trans yang ada didalam minyak dan lemak sawit adalah bentuk yang tidak sengaja dibuat akan tetapi pada saat proses hidrogenasi posisi ikatan rangkap mengalami reaksi hidrogenasi tidak sempurna sehingga terbentuklah posisi trans.
Asam lemak trans mempunyai karakteristik yang
spesifik yang dibutuhkan dalam proses pembuatan margarin, shortening, pastry, minyak goreng dan bahan tambahan pangan seperti pengemulsi nabati. Produk Margarin Bebas Asam LemakTrans Produk margarin yang sekarang di pasar ada yang mengandung asam lemak trans dan ada juga yang tidak mengandung asam lemak trans. Secara awam konsumen tidak dapat membedakan produk margarin yang mengandung asam lemak trans dan yang tidak mengandung asam lemak trans hanya berdasarkan rasa, penampilan dan fisik suatu margarin. Produk yang mengandung asam lemak trans
hanya dapat diketahui dengan
cara
meganalisis secara kimia dilaboratorium yaitu dengan memakai alat gas khromatografi. Asam lemak trans dapat dianalisis dengan menggunakan alat instrumentasi spectrophotometer infra merah tetapi akurasinya kurang jika kandungannya dibawah 5%. Pada umumnya digunakan alat instrumentasi gas chromatography (GC) dengan metode fatty acid methyl esters (FAMES) (AOCS 1989). Masyarakat di seluruh dunia saat ini sangat memperhatikan hasil produk pangan olahan berasal dari minyak dan lemak terutama margarin, hal ini berawal dari ditetapkannya peraturan tentang pelabelan makanan, makanan fungsional dan makanan kesehatan oleh USFDA. Seluruh produsen margarin diseluruh dunia berusaha untuk mengikuti peraturan tersebut apabila hendak melakukan transaksi bisnis dengan US.
10
Beberapa perusahaan seperti Desmet Ballestra dan Novozymes Denmark telah berhasil mengembangkan metode proses yang disebut dengan Four-stage reactor design untuk memproduksi margarin trans-free (Novozymes 2007c). Perusahaan ADM di US dan Flora Daniska di Argentina juga telah bekerja sama dengan De Smet telah memproduksi margarin dengan bebas asam lemak trans dengan proses interesterifikasi enzimatik (Novozymes 2006a). Dengan memproduksi margarin 0% asam lemak trans, perusahanan Flora Danica di Argentina mengklaim kenaikan penjualan 4% sejak tahun 2005. Selama kurun waktu 65 tahun semua produk margarin yang diproduksi adalah mengandung asam lemak trans (Novozymes 2006b). Sekarang dikalangan industri dan restoran makanan siap saji juga telah berusaha untuk menurunkan kadar asam lemak trans didalam bahan baku minyak dan lemak yang dipergunakan. Beberapa restoran telah mengklaim perusahaannya seperti Mc. Donald, Frytolay, Nabisco, telah memakai bahan baku minyak dan lemak tanpa mengandung asam lemak trans. Beberapa perusahaan yaitu Nestle, Cadbury, Kellogg, KFC dan McDonald telah berusaha untuk mengurangi pemakaian produk hidrogenasi minyak dan lemak (Novozymes 2007c dan Anonim 2007a). Syarat Pelabelan asam lemak Trans dalam Makanan Pada tanggal 30 Desember 2005, US FDA, mengeluarkan petunjuk untuk industri tentang peraturan yang mewajibkan seluruh produsen makanan mencantumkan jumlah kandungan asam lemak trans pada label informasi nilai gizi produk makanan dan peraturan ini harus mulai efektif diberlakukan pada tanggal 1 Januari 2006 (US FDA/CFSAN 2005). USFDA mengeluarkan final rule tentang persyaratan pelabelan asam lemak trans dalam pangan yaitu bahwa jumlah asam lemak trans dalam satu kali penyajian dicantumkan dalam satu baris terpisah persis dibawah lemak jenuh (Raloff 2003). Total asam lemak trans harus dicantumkan dalam label ditulis dalam gram persajian, jika total asam lemak trans dalam produk makanan kurang dari 0.5 gram per sajian maka dianggap “0g” dan produk tersebut bukan sebagai sumber asam lemak trans. Menurut laporan dari US National Institute of Medicine, tidak ada batasan yang aman (safe level) untuk
11
asam lemak trans, sehingga harus mencantumkan asam lemak trans dengan besarannya saja
“xg”
tanpa perlu menetapakan daily value (DV). Apabila
jumlah asam lemak trans kurang dari 0.5 gram per penyajian, produsen makanan dapat mencantumkan sebagai “0g” pada panel informasi nilai gizi produk tersebut (US FDA/CFSAN. 2003). Berdasarkan hasil penelitian yang menyatakan bahwa asam lemak trans sangat berpengaruh negatif terhadap kesehatan terutama penyakit jantung koroner, sehingga negara Denmark menjadi satu-satunya di dunia yang mengumumkan
akan
melarang
masuknya
produk–produk lemak
yang
mengandung trans masuk kenegara tersebut (Novozymes 2007). Sejak Tahun 1995 - 1997 para ahli peneliti dari commentwealth science and Industrial research organization (CSIRO) di Adelaide Australia selatan, menemukan bahwa kandungan asam lemak trans yang berasal dari minyak dan lemak tumbuhan dan hewan terdapat banyak dalam jaringan lemak pasien penderita serangan jantung koroner setelah dilakukan biopsi (Fransico 2004). Asam lemak trans merupakan salah satu jenis lemak yang terbentuk pada proses hidrogenasi minyak nabati. Hidrogenasi minyak dan lemak bertujuan untuk menaikkan titik leleh, merubah sifat fisik, memperpanjang umur simpan dan meningkatkan stabilitas flavor produk makanan. Asam lemak trans secara alami juga ditemukan dalam produk makanan berasal dari hewan ruminant terutama pada beberapa produk susu, keju dan daging (Kholsa dan Hayes 1996). Asam lemak trans dan termasuk juga beberapa konjugasi isomer asam linolenat adalah sebagai metabolic modifiers pada metabolisme lemak. Asam lemak trans terbentuk dengan proses alami biohidrogenasi mikroba dalam usus hewan ruminant dari unsaturated fatty acid (Mosley et al. 2002). Beberapa penelitian menyatakan bahwa dengan mengkonsumsi asam lemak trans seperti halnya lemak jenuh dapat mengakibatkan naiknya kadar kolesterol jahat low density lipoprotein cholesterol (LDL-C) dalam darah, dan menurunkan kadar kolestrol baik high density lipoprotein cholesterol (HDL-C) dalam darah dan mempengaruhi glukosa didalam plasma darah (Sundram et al. 2007). Kadar LDL-C tinggi dalam darah memicu meningkatnya risiko penyakit jantung dan risiko penyakit diabetes. Tinggi angka kematian di US karena penyakit jantung coronary heart disease dihubungkan dengan pola konsumsi yang banyak mengandung bahan makanan asam lemak trans, walaupun masih
12
sedikit data penelitian dan pengetahuan tentang hubungan dan mekanisme terjadinya penyakit tersebut (Zalonga et al. 2006). Tingginya kadar kolesterol LDL dibandingkan dengan kolesterol HDL dalam darah akan meningkatkan risiko penyakit jantung koroner (FDA & CFSAN 2006). Para ahli kesehatan merekomendasikan untuk mengurangi dan bahkan menghindari produk makanan yang mengandung asam lemak trans sesuai dengan laporan FDA yang dikutif dari Institute of medicine/national academies of science (IOM/NAS)-USA (FDA & CFSAN 2006). Dalam laporan panel para ahli dari national cholesterol education program (NCEP) USA 2001, merekomendasikan kepada konsumen yang mempunyai risiko tinggi terhadap penyakit jantung koroner agar selalu membatasi dalam mengkonsumsi asam lemak trans serendah mungkin, dan menyarankan agar lebih baik memilih untuk mengkonsumsi minyak dan lemak nabati, margarin dari lemak nabati tanpa hidrogenasi dari pada mengkonsumsi lemak mentega, margarin atau shortening yang berasal dari minyak dan lemak hidrogenasi (USFDA/CFSAN 2005). The Dietary Guidelines for Americans 2000 membuat pernyataan tentang asam lemak trans dan makanan sumber asam lemak trans sebagai berikut makanan yang tinggi kandungan asam lemak trans cenderung menaikkan kandungan kolesterol dalam darah. Jenis makanan tersebut meliputi makanan yang berasal dari hidrogenasi sebagian (partially hydrogenated vegetable oils) seperti margarin, pastry dan shortening, makanan yang digoreng dan beberapa makanan yang dipanggang. Dianjurkan untuk mengurangi asupan energi dari lemak dengan batasan masksimum asupan energi (kalori) terutama lemak jenuh dan asam lemak trans. Beberapa tipe minyak dan lemak berikut ini adalah memberikan effek negatif dan positif terhadap koesterol darah. monounsaturated dan polyunsaturated menurunkan kadar low density lipoprotein (LDL) dan menaikkan kadar high density lipoprotein (HDL), lemak jenuh adalah menaikkan kadar LDL dan kadar HDL sedangkan asam lemak trans adalah menaikkan kadar LDL sekaligus menurunkan kadar HDL darah (Harvard School of Public Health 2002). Beberapa negara telah melakukan penelitian tentang kandungan asam lemak trans C18:1 dalam jaringan lemak manusia (adipose tissue) dan kandungannya adalah sebagai berikut: a) Chech 3.63%, b) Belanda 3.1%, c)
13
USA 2.8%, d) Eropa 1.6% dan dalam air susu ibu menysui (human milk) di Spanyol 0.95% (Dlouhy et al. 2003). Interesterifikasi Proses interesterifikasi ada dua macam yaitu interesterifikasi kimia dan interesterifikasi enzimatik. Interesterifikasi secara kimia sadalah salah satu metode untuk menghasilkan bahan baku minyak dan lemak untuk dipergunakan dalam
proses
produksi
margarin,
pastry
dan
shortening.
Proses
ini
menggunakan sodium metoksida atau sodium etoksida sebagai katalis dengan konsentrasi 0.2 - 0.3%. Selama reaksi berlangsung warna minyak dan lemak akan berubah menjadi kecoklatan dan lamanya reaksi kurang lebih 30 menit. Sebagai substrat dalam proses interesterrifikasi adalah campuran minyak dan lemak dengan perbandingan tertentu. Proses interesterifikasi kimia tidak menghasilkan asam lemak trans
dan sampai sekarang masih tetap
dipergunakan untuk proses industri oleokimia dan proses cocoa butter substitute dan equivalent. Proses reaksi selama interesterifikasi kimia berlangsung secara random atau acak dalam penyususnan posisi asam lemak dalam trigrliserida, sehingga hasil interesterifikasi ini harus dilakukan pengendalian yang ketat yaitu dengan melakukan pengontrolan secara fisik dan waktu reaksi relatif singkat.
Secara umum proses interesterifikasi kimia
berlangsung dengan tiga macam reaksi sekaligus yaitu: 1) Alkoholisis (form monoacylglyceraol), 2) Acidolisis (acid interchange), 3) Transesterifikasi (rearrangement of fats) (Anderson 1996). Proses interesterifikasi kimia tidak begitu ramah lingkungan apabila dibandingkan dengan interesterifikasi enzim, karena mempunyai limbah kimia yang dapat mencemari lingkungan apabila tidak ditangani dengan baik (Novozymes 2004b dan Novozymes 2007b). Proses interesterifikasi secara kimia adalah proses yang mempunyai resiko tinggi dari segi keamanan karena katalis sodium metoksida ini adalah sangat reaktif, sehingga dari segi penangan selama proses interesterifikasi memerlukan investasi dan fasilitas keamanan yang sangat mahal. Natrium metoksida mudah terbakar. Seperti terlihat dalam Gambar 5 adalah Metode interesterifikasi kimia yang pertama dikembangkan oleh perusahaan Unilever
14
sejak tahun 1961 sampai sekarang dan paten proses interesterifikasi kimia ini masih tetap dipegang oleh perusahaan Unilever tersebut (Anderson 1996).
BAHAN BAKU NaOCH3 Interesterifikasi (IE) NWB (Netralized Washed Bleached) Deodorisasi
Produk Interesterifikasi NBD IE (Netralized Bleached Deodorized Interesterified )
Gambar 5 Proses interesterifikasi kimia. Selain proses Interesterifikasi kimia yang sudah lama berkembang maka kemudian dikembangkan teknologi dengan memakai enzim yang disebut proses interesterifikasi enzimatik. Proses interesterifikasi enzimatik bertujuan untuk menghasilkan minyak dan lemak bebas asam lemak trans untuk dipergunakan sebagai bahan baku produksi margarin, pastry, shortening dan minyak goreng. Dalam penelitian ini dipergunakan enzim lipase yang diperoleh dari Novozymes Denmark yaitu Lipozyme ® TL IM. Enzim Lipozyme
®
TL IM ini tersedia dalam bentuk granula dan teknik
imobilisasi enzim dengan menggunakan granula silica berpori, tidak dapat larut dalam minyak dan lemak akan tetapi dapat mengalami kerusakan didalam air. Karakteristik Lipozyme ® TL IM antara lain adalah aktivitas enzim, densitas, dan ukuran partikel granula. Aktivitas enzim Lipozyme ® TL IM dalam berat kering adaah 350 IUN/g dan dalam Volume basis (packed bed) adalah 140 M-IUN/M3. Densitas berat kering yang dimiliki adalah sebesar 450 kg/m3. Densitas berat basah adalah sebesar 420 kg/m3, dan densitas absolut adalah sebesar 1830 kg/m3. Ukuran partikel berkisar antara: 300-1000um. Suhu yang digunakan untuk reaksi interesterifikasi enzim Lipozyme
®
TL IM adalah berkisar 55-75oC,
dan suhu yang optimum adalah 70oC. Interesterifikasi enzimatik ini mempunya reaksi yang sangat spesifik dan teratur yaitu hanya melakukan reaksi spesifik pada posisi n1-3 glyserida
15 o
o
dan proses interesterifikasi enzim stabil dalam suhu 55 C-75 C. Sistim proses interesterifikasi enzimatik dapat dilakukan dengan sistim fedbatch dan sistim continue. Enzim dapat digunakan secara berulang-ulang hingga 10-20 kali. Kondisi penyimpanan Lipozyme
®
TL IM disarankan pada suhu 0-10oC dalam
kemasan yang tertutup rapat kedap udara, kering, kelembaban ruangan yang terkontrol sesuai spesifikasi dan menghindari sinar matahari secara langsung (Novozymes Product Data Sheet 2006). Perbandingan biaya
dalam Gambar 6 untuk proses interesterifikasi
kimia dan enzim adalah jauh lebih murah biayanya jika dibandingkan dengan proses hidrogenasi. Perbandingan biaya interesterifikasi enzimatik adalah jauh lebih murah dibanding interesterifikasi kimia (Anonim 2007a). Interesterifikasi secara kimia tidak specifik melainkan secara acak atau random dan mempunyai hasil reaksi sampingan, sedangkan interesterifikasi enzimatik berlangsung secara spesifik dan bisa dilakukan proses kontinue (continuously process), tidak menghasilkan reaksi sampingan ( Anonim 2007h).
Investment Costs
45 40
12.1
Operating Costs
35 $US / t
30
9.1
25 20
4.5 32.8
15
21.7
10
9.4
5 0 H y dr oge na t i o n
C he m i c a l
Enz y ma t i c
I nt e r e st e r i f i c a t i on
I n t e r e st e r i f i c a t i o n
Gambar 6 Perbandingan total biaya proses hidrogenasi, interesterifikasi kimia dan interesterifikasi enzimatik (Anonim 2007i). Dalam industri pengolahan pangan bahwa enzim sudah dipergunakan sebagai bahan penolong prosessing aid untuk produksi makan maupun obatobatan, salah satunya adalah enzim lipase yang digunakan untuk proses interesterifikasi enzimatik ini seperti terlihat dalam Gambar 7. Enzim lipase sudah lama dikenal dan sudah dipergunakan dalam proses interesterifikasi
16
enzimatik untuk proses pebuatan Cocoa Butter Equivalent (CBE) yaitu untuk dipergunakan sebagai bahan baku industri konfektioneri (Krishnamurthy dan Kellens 1996). BAHAN BAKU (SUBSTRAT) Enzim, 70°C Interesterifikasi Enzimatik (EIE) NWB (Netralized Washed Bleached) Deodorisasi Produk Interesterifikasi Enzimatik NBD EIE (Netralized Bleached Deodorized Enzymatic Interesterified
Gambar 7 Proses interesterifikasi enzimatik. Penelitian mengenai enzim lipase untuk proses interesterifikasi enzimatik minyak dan lemak untuk bahan baku produksi margarin, shortening, pastry dan minyak goreng masih terbatas. Diharapkan pada masa yang akan datang semakin banyak para ahli peneliti serta kalangan industri melakukan penelitian tentang interesterifikasi enzimatik (Gorman 2001). Skema reaksi proses interesterifikasi enzimatik (Gambar 8), dari 2 macam jenis minyak akan menghasilkan 6 macam trigliserida sedangkan interesterifiaksi kimia akan menghasilkan 40 macam trigliserida secara random (Husum et al. 2007). CH2COOR1 CH COOR2 + CH2COOR3
CH2COORX lipase 1,3 CH2COORX CH COORY CH COOR2 CH2COORZ CH2COORZ
+
CH2COOR1 CH COORY CH2COOR3
Gambar 8 Skema reaksi sederhana interesterifikasi enzimatik.
Sekarang proses interesterifikasi enzimatik terus dikembangkan salah satu aplikasinya adalah untuk proses pemurnian minyak kasar CPO yaitu proses degumming dengan memakai enzim. Metoda proses serupa telah daplikasikan dalam industri di negara USA yaitu dalam proses degumming minyak kasar kedele dan hasil produktivitasnya lebih tinggi dibandingkan dengan proses secara reaksi kimia (Novozymes 2004a).
17
Proses Produksi Margarin Proses produksi margarin adalah salah satu tahap proses akhir dalam industri minyak dan lemak. Di Indonesia umumnya menggunakan campuran bahan baku minyak sawit dan minyak kelapa produksi dalam negeri. Bahan baku impor juga dipergunakan dalam produksi margarin tetapi dalam jumlah yang skala kecil karena harganya relatif lebih mahal dibandingkan dengan minyak sawit antara lain Soy Bean Oil (SBO), Corn Oil (MO), Sun Flower Oil (SFO), Rape Seed Oil (RSO), Canola Oil (CO). Semua bahan baku tersebut digunakan dengan melalui hidrogenasi dan atau tanpa hidrogenasi (Hanstert 1996). Proses pengolahan margarin adalah sebagai berikut: bahan baku minyak dan lemak tersebut dicampurkan (blending) dalam satu tanki, kemudian diaduk hingga homogen kemudian ditambahkan ingredien atau BTP yaitu garam, air, pengemulsi, flavor, vitamin, pewarna karotene dan antioksidan. Setelah selesai di campur kemudian dilewatkan melalui alat pendingin chilling unit Perfector atau Kombinator dengan ammonia cair bertekanan tinggi. Bahan pendingin yang dipergunakan adalah ammonia cair bertekanan tinggi kemudian dipompakan melalui kompressor ketabung chilling unit untuk mendinginkan dinding tabung, dan kemudian campuran bahan baku margarin akan menerima suhu dingin sampai dibawah 00C pada saat melalui tabung tersebut. Pada saat itulah terjadi perpindahan suhu dari ammonia ke campuran minyak sehingga campuran bahan baku margarin akan membentuk kristal. Kristal margarin yang terbentuk yaitu kristal bentuk alpha kemudian berubah menjadi bentuk kristal beta dan terakhir menjadi kristal beta prime. Proses kristalisasi terjadi melalui keempat tabung pendingan. Kristal yang diinginkan adalah dalam bentuk beta prime, karena kristalnya lembut dan halus atau kristal yang diinginkan dalam setiap proses produksi maragarin. Kristal yang lembut dan halus akan memberikan sensasi rasa enak dan lembut dalam mulut apabila margarin tersebut dimakan langsung, dan apabila margarin tersebut digunakan sebagai bahan baku untuk pembutan roti atau kue maka roti atau kue tersebut akan memberikan tekstur yang lembut dan rasa lembut dimulut saat dimakan. Salah satu parameter untuk menghasikan tekstur margarin yang lembut (smooth dan tough) adalah dengan melakukan proses pendinginan yang sempurna untuk menghasilkan kristal dalam bentuk beta prime, karena bentuk
18
kristalnya adalah homogen, ukurannya merata dan kecil sehingga membuat tekstur margarin menjadi lembut (Alexandersen 1996). Setelah selesai proses pembentukan kristal maka dengan tekanan tinggi melalui pompa (HP pump), produk akan keluar dari tabung pendingin dalam bentuk pasta. Perfector mempunyai 4 tabung pendingan dan system pendingin secara seri dan masing-masing mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk membentuk kristal minyak dan lemak pada proses margarin, pastry, shortening dan minyak goreng padat. Tekstur produk juga dapat dikontrol dengan melalui alat teksturator dan kneading (Alexandersen 1996; Orthoefer dan Sinram 1996). Gambar 9 berikut adalah proses produksi margarin. BAHAN BAKU Pencampuran (Blending) Penambahan Ingredien Perfector "Chilling Unit" (4 tabung pendingin) Texturator & Kneading Pengemasan Margarin
Gambar 9 Proses produksi Margarin. Proses produksi margarin, shortening, pastry dan minyak goreng diproses dengan cara yang higienis dan dalam proses sistem tertutup, hal ini untuk menghindari kontaminasi silang dari peralatan, operator dan lingkungan. Untuk memperoleh kualitas produk margarin yang dihasilkan aman dan bermutu, semua bahan baku lemak dan minyak, ingredient dan air steril yang dipergunakan untuk produksi harus melalui pengujian dan pengawasan yang sangat ketat dan telah Release oleh bagian Quality Assurance sebelum dipergunakan (AOCS 1989 ; CAC 1993). Dahulu sebelum berkembang teknologi pengolahan minyak dan lemak produksi margarin hanya menggunakan bahan baku minyak dan lemak tanpa melalui proses hidrogenasi maupun interesterifikasi. Proses produksi margarin dengan bahan baku seperti ini masih tetap dipertahankan sampai saat ini untuk
19
industri yang tidak memerlukan spesifikasi yang spesifik. Produk margarin seperti ini mempunyai sifat fisiko kimia yang alami akan tetapi mempunyai sifat karakteristik yang terbatas, sehingga kurang mendukung dalam pengembangan variasi produk terutama dari segi profil SFC, MPt dan tekstur produk margarin. Produk margarin dengan menggunakan bahan baku tanpa melalui hidrogenasi atau interesterifikasi mempunyai bebrapa kelemahan antara lain: tekstur keras, tidak halus atau smooth, fisik kurang lembut apabila ditekan dengan jari tangan, dalam jangka waktu tertentu mempunyai gumpalan atau bergrindil atau lumps, pecah-pecah atau brittle, karena kecenderungan kristalnya adalah beberbentuk beta, kristal beta ini akan
cenderung keras
sesuai dengan ukuran kristalnya yang lebih besar (Alexandersen 1996). Untuk menghindari masalah tersebut maka produk margarin menggunakan minyak dan lemak hidrogenasi atau interesterifikasi, karena kristalnya cenderung membentuk beta prime, kristal beta prime lebih halus dan homogen sehingga teksturnya lembut atau smooth. Untuk mengantisipasi
keterbatansan inilah
maka para ahli melakukan pengembangan dengan proses hidrogenasi dan interesterifikasi
untuk
menghasilkan
produk
akhir
margarin
yang
karakteristiknya lebih bervariasi terutama dari segi teksturnya (O’Brien 1998). Produk margarin yang menggunakan bahan baku minyak dan lemak yang telah di hidrogenasi banyak kita jumpai dipasar baik untuk segmen pasar industri dan maupun segmen pasar retail. Bahan baku minyak dan lemak hidrogenasi yang digunakan terdiri dari dua macam yaitu hidrogenasi sebagian atau
partially
hydrogenated
dan
hidrogenasi
keseluruhan
atau
fully
hydrogenated. Dari hasil pengamatan terhadap produksi margarin yang dihasilkan oleh PT. SMII bahwa produk margarin yang menggunakan bahan baku hidrogenasi sebagian adalah yang paling banyak diminati oleh kalangan industri dan masyarakat, karena produk margarin tersebut selain mempunyai teksturnya lembut juga dari penampilan fisik lebih menarik karena kristalnya lebih halus apabila dipegangan dengan jari tangan. Industri makanan yang menggunakan margarin ini akan menghasilkan produk akhir dari roti dan kue yang mempunyai tektur yang lembut serta mempunyai cita rasa sensasi enak yang spesifik dimulut atau mouth feel, sehingga produk margarin tersebut sangat diminati oleh kalangan industri dan masyarakat.
20
Selain proses produksi bahan baku margarin yang disebut diatas, saat ini dilakukan penelitian dan pengembangan untuk produksi bahan baku margarin yaitu dengan interesterifikasi enzimatik. Proses enzimatik ini adalah salah satu cara proses produksi margarin dengan tujuan untuk memproduksi margarin yang bebas trans. Proses interesterifikasi enzimatik selama ini sudah lama dikenal akan tetapi hanya dalam proses produksi Coco Butter Equivalen (CBE) atau Coco Butter Substitute (CBS). Dalam perkembangan teknologi dalam bidang makanan maka metode ini mulai dipergunakan untuk proses interesterifikasi enzimatik bahan baku minyak dan lemak nabati untuk bahan baku produk margarin (Alexandersen 1996). Dalam penelitian ini dilakukan studi intereseterifikasi enzimatik dengan menggunakan Lipase, hasil interesterifikasi ini akan digunakan sebagai bahan baku untuk produksi margarin. Metode proses interesterifikasi enzimatik yang masih dalam skala lab ini suatu saat diharapkan dapat dilakukan secara industri (scaling up) untuk menggantikan minyak dan lemak hasil proses hidrogenasi. Margarin
yang
menggunakan
bahan
baku
hidrogenasi
akan
menghasilkan tekstur lembut dan halus, karena kristal minyak dan lemak yang dihidrogenasi mempunyai sifat efek transisi polymorpis yaitu kristal dari bentuk beta yang tidak diinginkan ke kristal bentuk beta prime yang diinginkan. Bentuk kristal beta prime menghasilkan tekstur yang lembut dan smooth didalam produk margarin (Alexandersen 1996). Dalam beberapa hasil penelitian interesterifikasi enzimatik menyatakan bahwa sifat fisiko kimia dan karakteristik tersebut dapat menghasilkan margarin dengan tekstur yang lembut dan halus dan dapat menggantikan minyak dan lemak hidrogensi (Novozymes 2006a). Kualitas Margarin Kualitas produk margarin pada umumnya dapat ditentukan dengan memakai acuan AOCS dan IUPAC, metode ini adalah standar dalam perdagangan diseluruh dunia yang dipergunakan untuk mengetahui kualitas minyak dan lemak yang diperdagangkan. Kualitas margarin secara analisis kimia antara lain : (a) Bilangan peroksida Peroxide Value (PV), (b) Bilangan Iodida Iodine Value (IV), (c) Asam lemak bebas Free Fatty Acid (FFA), (d) Titik leleh slip Melting Point (MPt), (e) Kadar Garam, (f) Kadar Air. Kualitas margarin secara analisis fisik adalah dengan Solid Fat Content (SFC). Kualitas margarin
21
secara analisis organoleptik antara lain: (a) Penampakan atau Apperance, (b) Warna, (c) Flavor, (d) Rasa atau taste. SFC adalah salah satu parameter dalam spesifikasi yang harus ditentukan untuk setiap produk margarin. SFC dianalisis dengan suatu alat instrumentasi Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Profil SFC suatu produk margarin adalah hasil pencampuran atau fat blend minyak dan lemak dengan perbandingan persentasi tertentu. Profil SFC margarin yang ada di pasar sangat bervariasi tergantung dari jenis atau segmen pasar produk akhir tersebut, akan tetapi pada dasarnya hanya 3 jenis yaitu: (1) Margarin ritel yaitu Refrigerated Margarine dan Stable Margarine, (2) Margarin Industrial, (3) Pastry Margarin. Karakteristik bahan baku berdasarkan profil SFC Pada umumnya kualitas produk margarin dapat ditentukan berdasarkan karakteristik bahan bakunya. Produk margarin yang ada dipasar sekarang ini adalah produk margarin dengan profil SFC dari bahan baku minyak dan lemak hidrogenasi
dan
tanpa
hidrogenasi.
Dalam
penelitian
studi
proses
interesterifikasi enzimatik minyak sawit dan minyak kelapa ini diharapkan dapat memenuhi kualitas produk margarin dari segi profil SFC. Produk PT. SMII diambil sebagai target profil SFC dan MPt untuk produk margarin ritel dan industri. Untuk mencapai target tersebut maka dilakukan cara mencampurkan bahan baku antar minyak dan lemak yang mempunyai MPt tinggi dengan minyak yang mempunyai MPt rendah dan atau antara minyak yang mempunyai asam lemak ikatan karbon yang panjang dengan ikatan karbon yang pendek yaitu minyak sawit dengan minyak kelapa. Bahan baku ini kemudian di interesrerifiaksi secara enzimatik dan dengan harapan bahwa akan diperoleh kurva grafik yang tajam dari profil SFC. Karakteristik berdasarkan komposisi asam lemak Kualitas produk margarin juga dapat ditentukan berdasarkan kompsisi asam lemaknya dan titik lelehnya, dan untuk melihat komposisi campuran bahan baku margarin dilakukan analisis asam lemaknya dengan metode fatty acid methyl ester dengan menggunakan Kromatografi Gas (Tabel 1). Komposisi asam lemak untuk produk yang diinginkan dapat dimodifikasi dengan melakukan pencampuran antara lemak yang mempunyai komposisi
asam
lemak ikatan carbon jenuh dengan asam lemak ikatan karbon tidak jenuh, atau
22
dengan asam lemak ikatan carbon yang panjang, sedang, pendek dan seterusnya. Asam lemak jenuh dengan jumlah atom carbon yang sama mempunyai titik leleh yang lebih tinggi dari asam lemak jenuh tunggal dan asam lemak jenuh ganda. Asam lemak jenuh tunggal mempunyai titik leleh yang lebih tinggi dari asam lemak jenuh ganda dengan jumlah atom carbon yang sama. Tabel 1 Komposisi asam lemak PO, PE, PS dan CNO No
Asam Lemak
PO (100%)
PE (100%)
PS (100%)
CNO (100%)
1.
Caproic C6:0
-
-
-
0.5
2.
Caprylic C8:0
-
-
-
8.0
3.
Capric C10:0
-
-
-
6.5
4.
Lauric C12:0
-
-
-
48
5.
Myristic C14:0
1
1
1
18
6.
Palmitic C16:0
45
39
54
8.5
7.
Stearic C18:0
5
5
5
2.5
8.
Oleic C18:1
39
43
32
6.5
9.
Linoleic C18:2
10
12
7
1.5
Karakteristik berdasarkan komposisi Trigliserida (TAG) Kualitas produk margarin juga dapat diketahui berdasarkan komposisi TAG dan total carbon seperti dalam Tabel 2. Komposisi ini masih jarang digunakan di kalangan industri karena keterbatasan alat dan metode, akan tetapi belakangan ini sering dijumpai dalam hasil penelitian tentang komposisi penyusus TAG pada produk margarin terutama untuk memgetahui komposisi TAG setelah melalui proses interesterifikasi enzimatik. Tabel 2 Komposisi Triacylglycerol (TAG) Palm Oil (Nor Aini et al. 2004) No
Kompoisi TAG
Palm Oil 100%
1.
PPP
5.39
2
PPS
0.93
3.
POP
31.40
4.
POS
5.24
5.
POO
23.70
6.
SOO
2.38
7.
MLP
2.57
8.
PLP
10.43
9.
OOO
4.17
10.
PLO
10.38
11.
OLO
1.61
12.
PLL
0.50
13.
OLL
0.36
