TEKNOLOGI PENGOLAHAN LEMAK/MINYAKKegunaan : sbg. salah satu sumber energi dalam sbg. aktivitas tubuh manusia. Energi yang dihasilkan manusia. = 9,3 kal./g kal./g Golongan lemak & minyak pangan : 1. Siap konsumsi tanpa dimasak (edible fat consumed uncooked). Contoh : mentega, uncooked). mentega, margarin, margarin, lemak yang digunakan untuk kembang gula. gula. 2. Dimasak bersama bahan pangan atau sebagai medium penghantar panas. Contoh : minyak panas. goreng, goreng, shortening (mentega putih). putih).

Minyak nabati sbg. sumber asam lemak tidak jenuh (Altj). Contoh : asam oleat, as. linoleat, as. linolenat, as. arakhidonat Minyak/lemak sbg. sumber dan pelarut vitamin A, D, E, K Kimia lemak/minyak : minyak tergolong dalam lipid netral. Minyak yang terpisahkan mengandung sedikit komponen nir gliserida : lipid kompleks, sterol, asam lemak bebas, lilin, pigmen, hidrokarbon. Pengaruhnya pada lemak/minyak ? Reaksi penyabunan : Lemak kasar (crude oil) (crude oil) Hasil : Lemak + NaOH > > garam Na + gliserol Lilin + NaOH > > garam Na + alkohol Fosfolipid + NaOH > garam Na + gliserol + Na3PO4 + amina Sterol/hidrokarbon/pigmen + NaOH > tidak bereaksi > Lemak/minyak merupakan trigliserida campuran. Tulis reaksinya bila mengalami hidrolisa !

Asam lemak penyusun minyak nabati : asam oleat, asam linoleat, asam linolenat (ketiganya mempunyai titik cair rendah). Asam lemak penyusun lemak hewani : asam palmitat, asam stearat (keduanya mempunyai titik cair tinggi) Lilin = ester dari alkohol monohidrat dan asam lemak rantai panjang. Tuliskan rumus molekul dan rumus struktur asam oleat, asam linoleat, dan asam linolenat ! Klasifikasi lemak/minyak berdasarkan sumbernya : 1. Dari tanaman/nabati : biji-bijian palawija (jagung, biji bijikapas, kacang, wijen, kedele, biji bunga matahari) ; kulit buah tanaman tahunan (zaitun, kelapa sawit) ; biji-bijian bijidari tanaman tahunan (kelapa, coklat, inti sawit). 2. Dari hewani : susu hewan piaran (lemak, susu) ; daging hewan piaraan (lemak sapi dan turunannya); hasil laut (ikan sardin, ikan paus)

Contoh lilin/malam (ester dari monohidroksi alkohol dan asam lemak rantai panjang : C dari alkoholnya 14-36 ; C dari asam lemaknya 21-36) dalam minyak jagung kasar (crude oil) :

Mirisil isobehenat : C21H43COOC30H61 Mirisil lignoserat : .. Setil lignoserat : Sumber minyak/lemak 1. Nabati : buah-buahan, kacang-kacangan, bijibijian, sayur-sayuran. 2. Hewani : dalam jaringan adipose (jaringan lemak di bawah kulit) dan dalam tulang sumsum.

Sifat asam lemak jenuh : C-1 s/d C-8 berupa cairan ; C lebih besar 8 berupa padatan. Asam stearat (C-18) ttk. cairnya 70o C

Asam lemak tidak jenuh : Contoh : asam oleat (C-18 dengan 1 ikatan rangkap), titik cairnya 14oC asam linoleat (C-18 dengan . ), titik cairnya -11oC Asam lemak dengan sebuah ikatan rangkap dapat terbentuk isomer geometris. Pada asam lemak tidak jenuh, sebagian besar isomernya adalah cis, bersifat tidak stabil, mudah mengalami hidrogenasi Dalam tanaman, sintesa lemak/minyak terjadi oleh proses kondensasi dari hasil oksidasi karbohidrat yang berupa asam lemak bebas dan gliserol. Oksidasi karbohidrat yang menghasilkan gliserol, dimulai dari terbentuknya dihidroksi aseton fosfat, kemudian secara berturut-turut mengalami perubahan menjadi gliserofosfat, yang kemudian dengan air dan enzim fosfatase akhirnya terbentuk gliserol.

Komposisi minyak/lemak ditentukan oleh : perbedaansumber, iklim, keadaan tempat tumbuh, dan cara pengolahannya

Perbedaan umum lemak nabati dg. lemak hewani : Lemak nabati mengandung sitosterol, hewani : kolesterol Lemak nabati mengandung Altj lebih tinggi d.p. lmk.hewani Bil. Reichert-Meissl lemak nbt lebih rendah d.p. lmk.hewani Reichert Bil. Polenske lemak nabati lebih tinggi d.p. lemak hewani Bilangan Reichert-Meissl : jumlah ml NaOH 0,1 N yang Reichertdipergunakan untuk menetralkan asam lemak yang menguap dan larut dalam air, yang diperoleh dari penyulingan 5 g minyak atau lemak pada kondisi tertentu. Bilangan Polenske : jumlah ml NaOH 0,1 N yang dipergunakan untuk menetralkan asam lemak yang menguap dan tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol, yang diperoleh dari penyulingan 5 g minyak atau lemak.

Klasifikasi minyak nabati

Kelompok minyak/lemak : 1. Lemak, wujud padat 2. Minyak, wujud cair tidak mengering (non drying oil) setengah mengering (semi drying oil) mengering (drying oil)

Jenis minyak/lemak : Lemak biji coklat, inti sawit, tengkawang.

Minyak kelapa, kacang tanah, jarak, inti alpukat. Minyak biji kapas, kapok, jagung, gandum, biji bunga matahari. Minyak kacang kedele, biji karet

Klasifikasi lemak/minyak hewani :

Kelompok lemak/minyak : 1. Lemak, wujud padat Lemak susu (butter fat) Lemak hewan piaraan (golongan mamalia) 2. Minyak, wujud cair Minyak hewan piaraan Minyak ikan (fish oil)

Jenis lemak/minyak :

Lemak dari susu sapi, kerbau, kambing, domba. Lemak babi, tulang, gemuk wool

Minyak neats food Minyak ikan paus, salmon, sardin, ikan lumba-lumba.

PENGOLAHAN LEMAK/MINYAK1. Ekstraksi : a. Rendering (dry rendering ; wet rendering) ; b. Mechanical expression (pengepresan mekanik), terutama pada biji-bijian, yang kadar minyaknya lebih dari 30-70% ; c. Solvent extraction (ekstraksi dengan pelarut) Pemurnian, terdiri dari perlakuan pendahuluan untuk memisahkan gum, disusul dengan netralisasi (pemisahan asam lemak bebas, di sini dapat menggunakan kaustik soda/NaOH atau natrium karbonat, atau dengan penyulingan), kemudian disusul dengan pemucatan (bleaching, yang dapat dilakukan dengan penggunaan adsorben atau dengan bahan kimia : cara oksidasi; dengan dikromat dan asam; dengan panas; dengan cara reduksi); tahap berikutnya dalam pemurnian ini adalah deodorisasi, hidrogenasi dan winterisasi.

2.

Pengepresan mekanik : dapat dengan alat hidraulik atau dengan pengepresan berulir Bahan dirajang, kemudian digiling, dipanaskan, dan diberi tekanan/pres, maka akan dihasilkan minyak kasar (crude (crude oil) oil) dan ampas/bungkil. Pada cara hidraulik, digunakan tekanan sebesar 2000 psi = 140,6 kg/cm2 = 136 atmosfer. Minyak yang dihasilkan dipengaruhi oleh fungsi waktu, besarnya tekanan, dan kadar minyak dari bahan yang diekstrak. Biasanya jumlah minyak yang masih terkandung dalam bungkil berkisar antara 4-6% (tergantung apa ?) 4Pada penggunaan pres berulir, perlakuan pendahuluannya dilakukan dengan pemasakan pada 240oF (115,5oC), dengan tekanan sebesar 15-20 ton/inci2. Di sini akan 15dihasilkan minyak dengan kadar air sebesar 2,5-3,5% dan 2,5kadar minyak dalam bungkil sebesar 4-5%. 4-

Pada ekstraksi dengan pelarut : biasanya digunakan petroleum eter, gasolin, CS2, CCl4, benzene, atau n-heksana nEkstraksi menggunakan pelarut minyak ini menghasilkan bungkil dengan kadar minyak sebesar 1%, sedangkan mutu minyak yang dihasilkan seperti dengan penggunaan pengepres berulir, yaitu masih mengandung bahan non minyak. Pemurnian : Tujuannya : Menghilangkan rasa dan bau yang tidak enak Memperpanjang masa simpan Tahap pemurnian untuk minyak pangan : Pemisahan suspensi dan dispersi koloid dengan penguapan, degumming, pencucian dengan asam Pemisahan asam lemak bebas (netralisasi) Dekolorisasi Deodorisasi Pemisahan gliserida jenuh dengan pendinginan

Netralisasi dengan NaOH, digunakan dalam skala industri, karena lebih efisien dan murah, di samping mengurangi zat warna & kotoran (getah dan lendir)Tuliskan persaman reaksi netralisasi dengan NaOH tersebut ! Sabun yang dihasilkan akan membantu pemisahan zat warna dan kotoran (fosfatida; protein), sehingga akan terbentuk emulsi. Sabun/emulsi dipisahkan dari minyak dengan cara sentrifugasi. Dengan hidrasi dan pemisahan sabun secara mekanis, maka cara netralisasi ini juga dapat menghilangkan resin dan suspensi dalam minyak yang tidak teratasi dengan degumming. Netralisasi ini hanya dapat mengurangi sejumlah kecil sterol, klorofil, vitamin E dan karotenoid. Juga menyabunkan sedikit trigliserida, tetapi menyabunkan dengan mudah monogliserida maupun digliserida. Tuliskan reaksi penyabunan tersebut!

Netralisasi dengan kaustik soda (di AS)

Dilakukan terhadap minyak biji kapas dan minyak kacang tanah dengan larutan 0,1-0,4 N pada 70-95oC. Larutan kaustik soda 0,5N pada 70oC akan menyabunkan trigliserida sebanyak 1% Refining factor, yaitu perbandingan antara kehilangan total karena netralisasi dan jumlah asam lemak bebas dalam lemak kasar. Menyatakan efisiensi pada netralisasi : Contoh : Netralisasi minyak kasar yang mengandung 3% asam lemak bebas, menghasilkan lemak netral dengan rendemen sebesar 94%; maka akan mengalami kehilangan total (total loss) sebesar 6%. Hitunglah R.f. nya !

Bagaimana bila R.f. " 2 atau < 2 ? Berapa konsentrasi larutan alkali yang diperlukan?

1.

Keasaman minyak kasar (kandungan FFA). Pada proses netralisasi, perlu penambahan NaOH berlebih tergantung sifat khas minyak. Contoh : 1,8 ton minyak kelapa kasar mengandung 3,5% FFA, akan dinetralkan dengan kaustik soda 20oBe. Maka NaOH kristal yang dibutuhkan untuk netralisasi = 1800 x 3,5/100 x 0,142 = 8,95 kg (Secara teoritis, untuk menetralkan 1 kg FFA dalam minyak/sebagai asam oleat, dibutuhkan 0,142 kg kaustik soda kristal). NaOH exess (berlebih) yang perlu ditambahkan = 0,1-0,2% = (0,15/100) x 1800 = 2,70 kg. Maka total kaustik soda (NaOH) kristal yang digunakan = (8,95 + 2,70) = 11,65 kg. Jika digunakan larutan NaOH 20oBe, maka larutan yang dibutuhkan = (11,65/16,7) x 100 l = 70 l

Jadi untuk menetralkan 1,8 ton minyak yang mengandung 3,5% FFA, dibutuhkan 70 l larutan NaOH 20oBe.

2. 3.

4. 5.

Jumlah minyak netral (trigliserida) yang tersabunkan diusahakan serendah mungkin. Kadar NaOH tidak terlalu besar, akan meningkatkan nilai R.f. Jumlah minyak netral dalam soap stock (sabun). Makin encer alkali, makin besar terjadinya emulsi larutan sabun dengan trigliserida. Bila FFA rendah, digunakan alkali encer (< 0,15N atau 5oBe). Bila FFA tinggi, digunakan alkali 1024oBe). Apa akibat penggunaan alkali encer dalam netralisasi ? Suhu netralisasi. Suhu tertentu mengakibatkan sabun dalam minyak mengendap dengan kompak dan cepat. Apa akibat pengendapan yang lambat ? Warna minyak netral. Makin encer alkali, makin besar jumlah larutan yang dibutuhkan p warna minyak lebih pucat.

Netralisasi dengan Na2CO3

Keuntungan : trigliserida tidak ikut tersabunkan, sehingga R.f dapat diperkecil Kelemahan : sabun yang terbentuk sukar dipisahkan. CO2 menimbulkan busa dalam minyak. Netralisasi ini biasanya disusul dengan pencucian menggunakan NaOH encer, untuk memperbaiki warna minyak dan mengurangi adsorben yang diperlukan dalam pemucatan. Suhu netralisasi < 50oC. Tulis reaksi netralisasi dengan natrium karbonat ! Busa yang terjadi akan mengapungkan partikel sabun di atas minyak. Gas dapat dihilangkan dengan mengalirkan uap panas atau menurunkan tekanan udara di atas minyak dengan pompa vakum.

Cara netralisasi : Proses netralisasi dan pemucatan dapat dilakukan sekaligus dalam ruangan vakum

Minyak yang akan dinetralkan, dipanaskan pada suhu 3540oC dengan tekanan kurang dari 1 atm. Ditambah larutan Na2CO3, diaduk dengan kecepatan 65-75 rpm selama 10-15 menit, kemudian kecepatan diturunkan 1520 rpm dan tekanan vakum diperkecil selama 20-30 menit. Dengan cara ini CO2 akan menguap dan FFA yang tertinggal dalam minyak 0,05%. Sabun yang terbentuk dapat diendapkan dengan penambahan garam (Na2SO4 atau Na2SiO3) atau mencuci dengan air panas. Setelah sabun terpisah, dilakukan pemucatan. Keuntungan netralisasi dengan Na2CO3 :

Sabun yang terbentuk bersifat pekat, mudah dipisahkan, dapat dipakai untuk sabun bermutu baik.

Minyak yang dihasilkan mutunya lebih baik, terutama setelah deodorisasi Trigliserida tidak ikut tersabunkan, sehingga rendemen minyak netral lebih besar. Kelemahannya : Sukar dalam praktek Untuk minyak semi drying (contoh : minyak kedele), sabun yang terbentuk sukar disaring karena adanya busa yang disebabkan adanya CO2

Netralisasi minyak dalam bentuk micella

Digunakan pada minyak hasil solvent extraction Hasil ekstraksi berupa campuran pelarut dan minyak, disebut micella. FFA dalam micella dinetralkan dengan NaOH atau Na2CO3. Penambahan bahan kimia ke dalam micella yang mengalir dalam ketel ekstraksi, dilakukan pada suhu sesuai dengan titik didih pelarut. Sabun yang terbentuk dapat dipisahkan dengan penambahan garam, sedang minyak netral dapat dipisah dari pelarut dengan cara penguapan.

Netralisasi dengan etanol amin dan amonia FFA dapat dinetralkan tanpa menyabunkan trigliserida, sedang amonia yang digunakan dapat diperoleh kembali dari soap stock dengan penyulingn dalam ruangan vakum. Sabun (soap stock) disuling dalam tekanan vakum akan menghasilkan NH3 yang menguap dan FFA De-acidification dengan cara penyulingan Tanpa penambahan alkali akan dihasilkan asam lemak utuh. Minyak kasar dipanaskan dalam alat penukar kalor, kemudian dialirkan secara kontinu ke dalam alat suling. Penyulingan dilakukan terhadap minyak yang kandungan FFA nya tinggi. Minyak tersebut umumnya mengandung monogliserida dan

digliserida (hasil hidrolisa). Selama penyulingan terjadi re-esterifikasi antara asam dengan mono/digliserida (Tulis reaksinya !)

Setelah penyulingan, kandungan FFA antara 0,1-0,2% Hasil kondensasi mengandung 5% trigliserida p apa maknanya ? Minyak yang mengandung FFA kurang dari 8%, netralkan dengan basa. Pemisahan asam dengan pelarut organik : Dasarnya adalah perbedaan kelarutan antara FFA dengan trigliserida dalam pelarut organik Pelarut yang baik : furfural dan propana Piridin sebagai pelarut minyak, bila ditambah sedikit air, maka trigliseridanya akan memisah. Piridin melarutkan FFA.

Pemucatan (bleaching) : suatu tahap proses pemurnian untukmenghilangkan zat warna yang tidak disukai dalam minyak

1.

Dengan adsorben Tanah serap (fuller earth) Lempung aktif (activated clay) Arang aktif (activated carbon, bleaching carbon) Permukaan adsorben akan menyerap zat warna dalam minyak, suspensi koloid (gum dan resin), hasil degradasi minyak (contoh : peroksida) Minyak dipanaskan selama 1 jam pada 105oC Adsorben ditambahkan saat suhu mencapai 70-80oC Jumlah adsorben 1-1,5% dari berat minyak Disaring kain tebal atau dipres dengan filter, hasil 95,5%

Bleaching clay, sejenis lempung dengan komposisi utama SiO2, Al2O3, air terikat, ion Ca 2+, MgO, Fe2O3. Contoh :

Komponen kimia(%)

Jenis lempung pemucat Landau raw clay Florida clay 56,5 11,6 3,3 3,1 6,3

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO

59,0 22,9 3,4 0,9 1,2

Aktivasi adsorben dengan asam mineral (HCl atau H2SO4) akan meningkatkan daya pemucat, sebab :

Asam mineral ini akan larut atau bereaksi dengan komponenkomponen tar, garam Ca/Mg pada pori-pori adsorben. Asam mineral melarutkan Al2O3 sehingga perbandingan SiO2 dengan Al2O3 berubah dari (2-3) : 1 menjadi (5-6) : 1 Reaksinya : Asam melarutkan Al2O3, Fe2O3, CaO dan MgO, sehingga pori-pori adsorben terbuka p permukan adsorben lebih luas. Ca2+ dan Mg2+ pada permukaan adsorben/clay akan digantikan posisinya oleh ion-ion H+ Sebagian ion H+ yang telah menggantikan ion Ca2+ dan Mg2+ akan ditukar oleh ion Al3+ yang larut dalam larutan asam Gambarkan skema 3 tahap reaksi di atas !

Bleaching carbon (arang) : barang padat berpori, diperoleh dari pembakaran kayu atau bahan yang mengandung C

Contoh bahan baku : Serbuk gergaji Ampas tebu Tempurung Tongkol jagung Tulang Daya adsorbsi arang rendah, tetapi dapat diperbesar dengan pengaktifan menggunakan uap atau bahan kimia.

Komposisi arang kayu keras :

Komponen (%) Air Bahan menguap Abu Fixed carbon

Kering udara 9,9 8,1 2,0 80,0

Kering oven 9,0 2,2 88,8

Activated carbon (karbon aktif)

Tujuan aktivasi C yaitu memperluas permukaan arang, dengan membuka pori-pori yang tertutup, sehingga kapasitas adsorbsi terhadap warna meningkat. Pori-pori dalam arang terisi tar, hidrokarbon, dan zat-zat organik (fixed C, abu, air, senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen, sulfur dan lain-lain) Bahan kimia pengaktif : HNO3, H3PO4, CN, Ca(OH)2, CaCl2, Ca3 (PO4)2, NaOH, Na2SO4, SO2, ZnCl2, Na2CO3, uap air pada suhu tinggi. Berat arang yang diperlukan 0,1-0,2% dari berat minyak. Kebaikan arang aktif : dapat menyerap bau yang tidak disukai dan memperkecil jumlah peroksida.

Keburukan arang aktif : minyak yang tertinggal dalam arang aktif lebih besar dibanding yang tertinggal dalam activated clay.

Bleaching dengan menggunakan bahan kimia Kebaikan : Hilangnya sebagian minyak dapat dihindarkan Zat warna diubah menjadi zat tak berwarna dalam minyak. Kerugian : Dapat terjadi reaksi antara bahan kimia dengan trigliserida, sehingga menurunkan flavor minyak.

Deodorisasi

Tujuan : menghilangkan bau dan rasa (flavor) yang tidak enak dalam minyak. Prinsip : penyulingan minyak dengan uap panas dalam tekanan atmosfer atau keadaan vakum. Terhadap lemak/minyak tertentu tidak diperlukan deodorisasi Lemak susu Lemak coklat Minyak olive dan lain-lain Minyak kelapa apakah memerlukan deodorisasi ?

Flavor dalam minyak

Flavor alamiah (natural flavor), terbawa saat ekstraksi : Hidrokarbon tidak jenuh Pigmen karotenoid Terpena Sterol ; Tokoferol Glukosida dan alil thio sianida p pada minyak biji-bijian. Flavor yang dihasilkan dari kerusakan minyak/sumber minyak : Terjadi selama pengolahan, penyimpanan, pengangkutan Adanya kotoran dalam minyak Terjadi pada proses pemurnian

Senyawa yang terbentuk sebagai hasil degradasi trigliserida adalah : Asam lemak bebas Aldehida Keton Dikarbonil Alkohol dan lain-lain Kandungan zat-zat tersebut dalam minyak dengan jumlah s 0,1% dari berat minyak telah dapat menyebabkan terjadinya ketengikan minyak.

Cara deodorisasi : Dilakukan dalam tabung baja yang tertutupMinyak dipompa ke dalam ketel deodorisasi Dipanaskan pada 200-250oC/1atm., kemudian pada tekanan rendah ( 10 mmHg) sambil dialiri uap panas selama 4-6 jam, untuk mengangkut senyawa yang dapat menguap. Bila masih ada uap air dalam minyak setelah pengaliran uap, maka minyak divakumkan pada tekanan yang lebih rendah.

Hidrogenasi : Suatu proses pengolahanlemak/minyak dengan menambahkan H2 pada ikatan rangkap, sehingga akan mengurangi tingkat ketidakjenuhannya.

Tujuan hidrogenasi : membuat lemak/minyak bersifat plastis, shg titik cairnya meningkat & lebih tahan oksidasi. Mekanisme : H2 R-CH=CH-CH2-COOH > R-CH2-CH2-CH2-COOH Pt/Ni Pada suhu 205oC (400oF), kecepatan reaksinya maksimum Perhatian ! CO dan S merupakan katalisator beracun yang sangat berbahaya.

Inter-esterifikasi (penukaran ester/transesterifikasi) : pertukaran gugus asil antar trigliserida. Gugus asil dapat bertukar posisinya dalam satu molekul trigliserida, atau di antara molekul trigliserida.

Inter-esterifikasi dilakukan pada pembuatan mentega putih dan pembuatan margarin, antara lain dengan penambahan monogliserida. Monogliserida aktif pada permukaan minyak/lemak, sehingga dapat menyempurnakan dispersi lemak dalam adonan bahan pangan menjadi lebih baik rupa dan konsistensinya.

Winterisasi, yaitu pemisahan gliserida jenuh (titik cair tinggi) dari trigliserida bertitik cair rendah. Pada suhu rendah, trigliserida padat tidak dapat larut dalam trigliserida cair. Bagian yang membeku pada suhu rendah (contoh : stearin), dipisahkan melalui penyaringan. Minyak yang tetap cair disebut winter oil. Tunjukkan adanya gugus asil dalam trigliserida. Tuliskan rumus molekul dari asil klorida!

Prinsip trans esterifikasi Friedel-Craft :Tuliskan persamaan reaksinya !

R-COO-R +ESTER 1

R-COO-RESTER 2

R-COO-R +ESTER 3

R-COO-RESTER 4