Resume Teknologi Pengolahan Lemak dan Minyak 2

RESUME

TEKNOLOGI PENGOLAHAN LEMAK DAN MINYAK

Sifat Fisiko-Kimia Dan Pengolahan Lemak Dan Minyak

Minyak  termasuk kelompok lipida sederhana yang bersifat tidak laut dalam air. Minyak cair pada suhu ruang  Hal ini disebabkan rendahnya kandungan asam lemak jenuh dan tingginya kandungan asam lemak tidak jenuh (memiliki satu atau lebih ikatan rangkap) serta mempunyai titik leleh yang rendah. Sedangkan Lemak termasuk kelompok lipia sederhana yang tidak larut dalam air. Lemak padat suhu ruang, hal ini disebabkan kandungan yang tinggi asam lemak jenuh (tidak memilki ikatan rangkap), serta memiliki titik leleh yang lebih tinggi daripada minyak.

Sifat-sifat minyak goreng dibagi ke sifat fisik dan kimia. Sifat fisik terdiri dari warna, odor dan flavor, kelarutan, titik cair dan polymorphism, titik didih (boiling point), titik lunak (softening point), slipping point, shot melting point, bobot jenis, indeks bias, titik asap, dan titik kekeruhan (turbidity point). Sedangkan sifat kimia terdiri dari hidrolisa, oksidasi, hidrogenasi, dan esterfikasi. Sifat fisiko-kimia lemak/minyak yang penting adalah kelarutan, titik leleh, kristalisasi, berat jenis, kapasitas absorpsi air, turbidity point, bilangan iod. Parameter untuk menentukan kualitas lemak/minyak adalah bilangan asam, bilangan peroksida, bilangan paraanisidin, derajat ketengikan, dan bilangan TBA. Sifat fisik dari lemak dan minyak sangat penting bagi industri pangan ditinjau dari seberapa mudah lemak/minyak mengkristal (sifat kristalisasi), seperti minyak goreng yang baik yaitu  tidak mudah membentuk kristal saat disimpan pada suhu dingin dan seberapa mudah meleleh (titik leleh), seperti produk cokelat mengandung lemak yang tidak cepat meleleh pada suhu ruang. Titik leleh sangat penting untuk produk pangan dengan lemak tinggi yang dapat menentukan sifat kristalisasi atau kemudahan untuk dioleskan, misalnya butter, margarine, dan cokelat. Sedangkan sifat kimia lemak dan minyak yaitu seberapa mudah lemak/minyak mengalami oksidasi dan menjadi tengik yang dapat mempengaruhi umur simpan dari produk akhir,

Kelarutan  

            Lemak dan minyak bersifat non polar yaitu tidak larut dalam air hanya dapat larut dalam pelarut organik non polar, seperti heksana, petroleum eter, dan dietil eter. Minyak dan lemak yang tidak jenuh lebih mudah larut dalam pelarut organik daripada asam lemak jenuh dengan panjang rantai karbon yang sama. Asam lemak yang derajat ketidakjenuhannya tinggi akan lebih mudah larut daripada asam lemak dengan derajat ketidakjenuhan rendah (Ketaren,S, 2008). Sifat dari kelarutan biasanya digunakan untuk melakukan ekstraksi lemak/minyak, hubungannya dengan proses ekstraksi.

Kristalisasi Lemak

Lemak memiliki karakteristik yang bersifat plastis (mudah dibentuk, dicetak atau diempukkan) dan berbentuk padat, biasanya dilunakkan dengan cara pencampuran dengan udara. Lemak yang plastis mengandung kristal gliserida yang padat dan sebagian trigliserida cair. Apabila lemak didinginkan maka panas akan hilang sehingga memperlambat gerakan molekul-molekul asam lemak yang ada di trigliserida dalam lemak, maka molekul-molekul tersebut akan saling tarik menarik karena jarak antar molekul lebih kecil dan saling berikatan antara trigliserida satu dengan lainnya yang akan membentuk kristal.

Gaya tarik menarik antar molekul yang biasa disebut gaya van del Walls akibatnya pada asam lemak yaitu asam lemak dalam molekul lemak akan tersusun berjajar dan saling bertumpuk yang akan berikatan membentuk kristal. Kristal lemak mempunyai bentuk polimer α (relatif tidak stabil), β (kristal yang stabil), β’ (intermediet/relatif stabil). Bentuk polimer yang khas pada asam lemak tergantung pada kondisi terbentuknya kristal, perlakuan tehadap lemak sesudah kristalisasi, dan komponen-komponen asam lemak. Ketika trigliserida yang terdiri dari satu jenis asam lemak dilelehkan dan didinginkan secara cepat lemak akan memadat pada titik leleh terendah. Kristal yang terbentuk disebut kristal α. Jika dipanaskan kembali dan meleleh, dan suhu dijaga diatas titik lelehnya, maka lemak akan memadat kembali membentuk kristal β’. Dengan cara yang sama kristal yang stabil β dapat diperoleh. Kristal β mempunyai titik leleh yang paling tinggi. Untuk produksi shortening maka lemak harus mengkristal dalam bentuk β’. Lemak yang mempunyai kecenderungan untuk berubah menjadi bentuk β apabila dapat menghasilkan margarine atau shortening yang kasar dan berbutir-butir. 

Perbandingan bahan padat dalam lemak sangat penting dalam menentukan sifat fisik dari suatu produk. Pemadatan lemak tergantung pada kandungan kristal, ukuran serta bentuk Kristal, dan polimorfisme. Polimorfisme yaitu adanya bentuk kristal yang lebih dari satu terjadi karena pola susun molekul yang berlainan dalam kristal lemak. Gejala polimorfisme ditandai dengan terbentuknya kristal bertitik leleh rendah sehingga terjadi perubahan bentuk yang bertitik leleh lebih tinggi, seperti beberapa lemak berbentuk kristal β’ yang stabil tetapi dalam lemak lainnya kristal β’ berubah menjadi bentuk intermediet dan akhirnya berubah menjadi bentuk β yang besar-besar.

Titik Leleh (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

Titik leleh merupakan suhu dimana lemak/minyak berubah wujud dari padat menjadi cair yang ditentukan oleh ada tidaknya ikatan rangkap asam lemak penyusunnya dan panjang rantai asam lemak. Lemak/minyak yang tersusun asam lemak jenuh memiliki titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan yang tersusun asam lemak tidak jenuh, seperti pada lemak dari ikan laut yang umumnya mengandung asam lemak tidak jenuh yang lebih banyak sehingga berbentuk cair dan lebih mudah mengalami reaksi oksidasi.

Kekuatan ikatan antar asam lemak dalam kristal dapat mempengaruhi pembentukan kristal, serta dapat mempengaruhi titik cair/titik leleh lemak. Semakin kuat ikatan antar molekul asam lemak maka akan semakin banyak panas yang diperlukan untuk pencairan kristal sehingga titik leburnya menjadi tinggi. Asam lemak yang mempunyai ikatan tidak begitu kuat maka memerlukan lebih sedikit energi panas untuk mencairkan kristal sehingga titik lelehnya menjadi lebih rendah.  

Gaya tarik menarik antar asam lemak ditentukan oleh panjang rantai C, jumlah ikatan rangkap, dan bentuk cis atau trans dari asam lemak tidak jenuh. Semkain panjang rantai C maka titik cair akan semakin tinggi. Sedangkan semakin banyak ikatan rangkap maka ikatan antar lemak semakin lemah sehingga titik cair menjadi lebih rendah. Bentuk trans pada asam lemak menyebabkan lemak mempunyai titik lemur yang lebih tinggi daripada bentuk cis. Struktur asam lemak trans lebih mudah membentuk ikatan van del Waals dengan molekul lain sehingga ikatannya lebih kuat dan titik lelehnya lebih tinggi. Sedangkan struktur asam lemak cis sulit berikatan satu sama lain sehingga titik leleh cenderung lebih rendah dibandingkan asam lemak trans.

Indeks Refraksi

Pengukuran indeks refraksi ini berguna untuk menguji kemurnian suatu lemak/minyak yang berhubungan dengan bilangan iod lemak apabila digunakan untuk mengendalikan proses hidrogenasi. Parameter yang berkaitan yaitu berat molekul panjang rantai asam lemak, tingkat ketidakjenuhan, dan tingkat konjugasi.

Berat Jenis

Berat jenis lemak/minyak yaitu berat minyak (gram) per satuan volume (ml). Umumnya minyak memiliki berat jenis yang lebih kecil dari air berkisar antara 0,916–0,923 g/ml.

Bilangan Iod 

            Iodine Value (IV) atau bilangan iod menunjukkan tingkat ketidakjenuhan suatu lemak atau minyak. Iodine (I2) dapat diadisikan pada ikatan rangkap dalam asam lemak tak jenuh. Ikatan rangkap pada asam lemak tidak jenuh yang diadisi oleh senyawa iod akan menghasilkan senyawa dengan ikatan jenuh. Reaksi ini (dengan berbagai variasi untuk mempercepat) digunakan untuk mengukur kejenuhan minyak. Hasilnya dijelaskan sebagai gram iodine yang terserap oleh 100 gram minyak/lemak. Reaksi berlangsung baik pada ikatan rangkap konfigurasi cis ataupun trans.

Turbidity Point

            Turbidity point ini berguna untuk mengetahui adanya pengotoran oleh bahan asing atau pencampuran minyak, contohnya pada minyak dapat ditentukan dengan mengukur suhu minyak pada saat minyak/lemak cair berubah menjadi padat.

Indeks Padatan Lemak (Solid Fat Index)

            SFI merupakan ukuran tingkat kepadatan lemak pada suhu yang berbeda, biasanya menunjukkan persentase lemak yang terdapat dalam bentuk Kristal dapat dilihat dari minyak yang meleleh pada suhu tertentu.

Pengolahan Lemak Dan Minyak

            Adapun tahapan proses pengolahan lemak dan minyak secara umum adalah sebagai berikut:

1.      Proses ekstraksi

Proses ini dapat dilakukan dengan cara pengepresan mekanik dan pemanasan, serta menggunakan pelarut lemak yang bersifat non polar dan tidak toksik, misalnya heksana.

2.      Proses pemurnian

Lemak kasar dilakukan dengan proses pemurnian untuk menghasilkan lemak/minyak yang lebih murni dengan sifat fisik yang sesuai.

3.      Degumming

Proses degumming yaitu memisahkan senyawa gummy ke dalam fase air sehingga dapat dipisahkan dengan cara pengendapan, penyaringan atau sentrifugasi.

4.      Refining

Proses refining yaitu menghilangkan komponen-komponen yang tidak dapat dihilangkan melalui proses degumming, misalnya pigmen, senyawa fosfatida tidak larut air, mineral mikro, dan senyawa-senyawa hasil oksidasi.

5.      Bleaching

Bleaching/pemucatan adalah proses pemucatan minyak untuk menghilangkan komponen-komponen yang mempengaruhi warna cokelat/merah kuning pada minyak, seperti karotenoid dan tokoferol.

6.      Deodorisasi

Proses deodorisasi yaitu menghilangkan asam lemak bebas dan senyawa yang menyebabkan bau menyimpang yang dapat menimbulkan bau yang menyimpang pula (off odor).

7.      Fraksinasi

Proses fraksinasi yaitu memisahkan fraksi minyak dan lemak, misalnya fraksi olein dan stearin. Biasanya dilakukan pada proses pengolahan sawit.

Tahapan proses modifikasi pengolahan lemak dan minyak adalah sebagai berikut:

1.      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.

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. Proses ini dilakukan dengan cara mereaksikan minyak panas dengan gas hidrogen yang dikatalis dengan nikel. 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 hydrogen (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. Proses hidrogenasi juga bertujuan untuk mengubah asam lemak tidak jenuh menjadi asam lemak jenuh yang dapat meningkatkan titik leleh lemak/minyak sehingga dapat mengubah wujudnya dari cair menjadi padat.

2.       Inter-esterifikasi dan intra-esterifikasi

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 alcohol (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 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 inter-esterifikasi digunakan untuk menggantikan asam lemak yang terikat pada gugus gliserol dengan asam lemak lain yang berbeda titik leleh. Reaksi intra-esterifikasi dilakukan dengan menukar-nukar posisi asam lemak pada rantai gliserol tanpa mengubah jenis asam lemaknya.

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).