PENGARUH LAJU PENDINGINAN DAN SHEAR RATE TERHADAP

37 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 20 40 60 80 V is k o si tas te r u k u r P a. S Waktu menit

D. PENGARUH LAJU PENDINGINAN DAN SHEAR RATE TERHADAP

KINETIKA KRISTALISASI LEMAK Menurut Metin dan Hartel 2005 dan Herrera dan Hartel 1998, adanya agitasishear rate mempengaruhi kristalisasi lemak. Herrera dan Hartel 1998 telah melakukan penelitian mengenai pengaruh agitasi terhadap sifat kristalisasi lemak pada susu. Chen et al. 2002 telah mempelajari kristalisasi lemak pada RBDPO dengan melihat kenaikan viskositas terukur setelah sampel ditahan secara isotermal pada suhu kristalisasi selama 60 menit. Viskositas adalah ukuran bertahannya suatu fluida untuk mengalir Matuszek 1997. Viskositas dipengaruhi oleh pertumbuhan kristal, terutama pada larutan lewat jenuh Marangoni 2005 dalam Wiking et al. 2009. Menurut Foubert 2003, proses kristalisasi diikuti dengan perubahan viskositas sebagai fungsi dari waktu. Pada tahap ini dikaji kombinasi pengaruh laju pendinginan dan shear rate terhadap proses kristalisasi lemak yang dilihat melalui fenomena kenaikan nilai viskositas terukur. Penerapan laju pendinginan dan shear rate menggunakan instrumen Haake Rotoviscometer RV 20. Menurut Chen et al .2002, ketika lemak didinginkan, TAG dengan titik leleh tinggi akan membentuk fase solid stearin di dalam fase liquid olein yang memiliki titik leleh rendah. Perbedaan tingkatan kristalisasi CPO dapat diamati dengan perubahan viskositas. Pembentukan kristal lemak akan menyebabkan kenaikan viskositas. Kenaikan viskositas terjadi secara perlahan pada awal proses kristalisasi fase lag dan dilanjutkan dengan kenaikan viskositas secara cepat fase log. Menurut Chen et al. 2002, ketika lemak pada kondisi lewat dingin, yaitu saat suhu kristalisasi tercapai akan terjadi nukleasi yang ditandai dengan kenaikan viskositas secara perlahan. Nukleasi diikuti dengan pertumbuhan kristal menyebabkan kenaikan viskositas secara linier. Kenaikan viskositas tidak berlangsung secara terus menerus tetapi akan mencapai viskositas maksimum yaitu saat viskositas tidak mengalami kenaikan lagi. Penerapan shear rate dan laju pendinginan yang berbeda akan menghasilkan kenaikan viskositas yang berbeda pula. Kenaikan viskositas pada berbagai laju pendinginan dan shear rate sebagai fungsi dari waktu tersaji pada Gambar 21, 22, dan 23. Gambar 21 Pengaruh shear rate terhadap viskositas terukur sampel CPO yang telah mengalami laju pendinginan 1 ºCmenit menuju suhu kristalisasi 25 ºC yang ditahan isotermal selama 60 menit. 40 s -1 400 s -1 100 s -1 38 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 20 40 60 80 V is k o si tas te r u k u r P a. S Waktu menit 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 20 40 60 80 V is k o si tas te r u k u r P a. S Waktu menit Gambar 22 Pengaruh shear rate terhadap viskositas terukur sampel CPO yang telah mengalami laju pendinginan 0.5 ºCmenit menuju suhu kristalisasi 25 ºC yang ditahan isotermal selama 60 menit. Gambar 23 Pengaruh shear rate terhadap viskositas terukur sampel CPO yang telah mengalami laju pendinginan 0.2 ºCmenit menuju suhu kristalisasi 25 ºC yang ditahan isotermal selama 60 menit. Pengaruh laju pendinginan dan shear rate terhadap kinetika kristalisasi lemak pada CPO ditunjukkan pada Tabel 14 dengan data selengkapnya terdapat pada Lampiran 12. Hasil pada Tabel 14 menunjukkan bahwa penerapan shear rate yang lebih tinggi dan laju pendinginan lambat menghasilkan kristalisasi lemak yang lebih cepat yang ditunjukkan dengan waktu induksi yang lebih cepat. Hasil ANOVA univariate Lampiran 13 dengan uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa penerapan shear rate dan laju pendinginan yang berbeda memberikan pengaruh yang signifikan p0.05 terhadap waktu induksi pada setiap perlakuan. Penerapan shear rate 400 s -1 memberikan waktu induksi yang berbeda signifikan p0.05 dengan shear rate 40 dan 100 s -1 , namun penerapan shear rate 40 dan 100 s -1 tidak memberikan pengaruh yang signifikan p0.05 terhadap waktu induksi. Penggunaan laju pendinginan 1 ºCmenit dan 0.5 ºCmenit tidak memberikan pengaruh signifikan p0.05 terhadap waktu induksi, namun penggunaan laju pendinginan 0.2 ºCmenit memberikan pengaruh signifikan p0.05 terhadap waktu induksi. 40 s -1 400 s -1 100 s -1 40 s -1 400 s -1 100 s -1 39 Tabel 14 Parameter kinetika kristalisasi CPO pada beberapa laju pendinginan dan shear rate yang dipelajari melalui kenaikan viskositas isotermal di suhu 25 ºC Laju pendinginan ºCmenit Shear rate s -1 Waktu induksi menit 0.2 400 2.5 a 100 9.5 b 40 10 b 0.5 400 11.5 c 100 20.5 d 40 21 d 1 400 15 e 100 20.5 d 40 21 d Nilai yang diikuti huruf yang berbeda menunjukkan perbedaan yang signifikan p0.05. Penelitian pada tahap sebelumnya hanya mengkaji pengaruh laju pendinginan tanpa adanya pengaruh shear rate terhadap waktu induksi. Hasil penelitian tahap sebelumnya menunjukkan waktu induksi yang lebih rendah yaitu 2, 6, dan 8 menit untuk laju pendinginan 1, 0.5, dan 0.2 ºCmenit. Waktu induksi yang lebih rendah pada penelitian tahap sebelumnya menandakan bahwa pembentukkan kristal lebih cepat terjadi ketika tidak diberikan perlakuan shear rate . Penelitian tahap ini menunjukkan bahwa penggunaan shear rate yang lebih tinggi menyebabkan kristalisasi lemak pada CPO lebih cepat terjadi ditunjukkan dengan waktu induksi yang lebih rendah. Hasil penelitian tahap sebelumnya tanpa ada pengaruh shear rate dan penelitian tahap ini ada pengaruh shear rate menunjukkan bahwa pemberian shear rate memberikan dua pengaruh terhadap kristalisasi lemak, yaitu mempercepat dan menghambat terjadinya kristalisasi. Menurut Graef et al. 2008, shear rate mempunyai dua pengaruh terhadap kristalisasi, yaitu mempercepat terjadinya kristalisasi dan merusak kristal lemak yang terbentuk sehingga kristal lemak menjadi lebih kecil. Pada shear rate 40 s -1 kristalisasi lebih lama terjadi dibandingkan dengan shear rate lainnya yang ditunjukkan dengan waktu induksi yang tinggi. Kerusakan kristal akibat pemberian shear rate mengakibatkan kenaikan viskositas secara lambat. Namun saat shear rate yang diberikan lebih tinggi, kristalisasi lebih cepat terjadi yang ditunjukkan dengan waktu induksi yang lebih rendah. Grall dan Hartel 1992 dalam Metin dan Hartel 2005 dan Graef et al. 2008 menyatakan bahwa peningkatan laju agitasi mengakibatkan peningkatan laju nukleasi sehingga kristalisasi lebih cepat terjadi. Metin dan Hartel 2005 menyebutkan bahwa agitasi yang tinggi mempercepat terjadinya secondary nucleation dan pertumbuhan kristal. Secondary nucleation merupakan pembentukkan inti kristal baru pada larutan yang telah mengalami kristalisasi. Adanya agitasishear rate yang tinggi akan menyebabkan kontak antar kristal-kristal, kristal-dinding, dan kristal-stirer yang akan menyebabkan terbentuknya agregrat kristal. Agregrat kristal yang terbentuk mempunyai struktur yang lebih rapat Graef et al. 2008. Hasil pada Tabel 14 menunjukkan kristalisasi lemak pada CPO hanya terjadi dalam satu tahap kristalisasi. Chen et al. 2002 menyebutkan bahwa minyak sawit yang dikristalisasi pada suhu di atas 22 ºC menunjukkan satu tahap kristalisasi, sedangkan kristalisasi pada suhu di bawah 22 ºC menunjukkan dua tahap kristalisasi. Dua tahapan kristalisasi terjadi akibat adanya perubahan polimorfisme kristal lemak Foubert et al. 2006; Chen et al. 2002. Pada suhu di bawah 22 ºC, fraksi stearin mengkristal pada tahap pertama membentuk kristal α, sedangkan fraksi olein 40 mengkristal pada tahap kedua membentuk kristal ‟. Namun pada suhu di atas ββ ºC kedua fraksi tersebut mengkristal secara bersamaan membentuk kristal ‟. Hal ini terjadi karena fraksi stearin membentuk kristal α pada suhu rendah Ng 1990 dalam Chen et al. 2002.

E. REKOMENDASI PENANGANAN CPO UNTUK MEMINIMALISASI