REAKTOR PACKED-BED Produksi bahan baku spreads kaya b-karoten berbasis minyak sawit merah hasil interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor packed-bed kontinyu

10 Lipozyme TL IM merupakan enzim komersial terimobilisasi yang berasal dari lipase mikroba Thermomyces lanuginosa yang mempunyai kespesifitasan posisional molekul triasilgliserol yaitu pada posisi primer sn-1 dan atau sn-3. Spesifitas yang enzim ini menghasilkan produk dengan triasilgliserol baru dengan jenis asam lemak yang berubah pada posisi 1 dan 3 pada triasilgliserol. Lipozyme TL IM diarahkan penggunaannya di industri untuk membuat fat spreads bebas lemak trans de Guzman 2004. Sedangkan Novozyme 435 berasal dari lipase dari mikroba Candida antartica yang mampu mengubah susunan posisional triasilgliserol secara acak nonspesifik. Nonspesifitas yang dimiliki enzim ini menghasilkan produk baru dengan triasilgliserol yang lebih beragam, karena Novozyme 435 mengubah posisi asam lemak dalam triasilgliserol secara acak, tidak berdasarkan posisinya. Di industri, Novozyme 435 digunakan sebagai katalis untuk mensintesis ester sederhana, poliester, termasuk di dalamnya triasilgliserol Novozymes 2010. Lipozyme TL IM dan Novozyme 435 terimobilisasi dalam bentuk metode penjebakan, yaitu enzim dijebak di dalam matriks silika gel atau di “bungkus” di dalam membran semipermiabel dengan erat sehingga enzim menjadi tidak bebas dan menjalankan fungsi katalitiknya di dalam kisi-kisi polimer tersebut. Enzim diperangkap secara fisik dan tidak diikat secara kimiawi, sehingga kemungkinan penurunan aktivitasnya pun lebih kecil dibandingkan dengan metode peningkatan kimiawi. Sarana penempatan enzim dapat berbentuk gel, suatu bentuk serabut kapiler atau suatu mikrokapsul Suhartono 1989 Beberapa faktor yang mempengaruhi aktivitas lipase yaitu pH, kadar air, suhu, komposisi substrat, konsentrasi produk, dan kandungan lipase. pH optimum untuk lipase biasanya di antara 7 dan 9. Suhu optimum untuk kebanyakan lipase imobil berkisar antara 30-62 o C. Kadar air optimal untuk interesterifikasi oleh lipase berkisar antara 0.04 sampai 11 wv, walaupun kebanyakan reaksi membutuhkan kadar air kurang dari 1 untuk interesterifikasi yang efektif Wills dan Marangoni 2002. Penelitian yang dilakukan Zang et al. 2001 menguji kestabilan enzim murah Lipozyme TL IM untuk memproduksi lemak margarin skala besar 300 kg dalam sistem bebas pelarut. Penelitian itu menunjukkan bahwa Lipozyme TL IM mempunyai aktivitas serupa dengan Lipozyme RM IM untuk interesterifikasi antara stearin sawit dan minyak kelapa. Lipozyme TL IM stabil terhadap reaktor skala 300 kg paling sedikit pada sembilan bacthes. Penelitian yang dilakukan Osório et al. 2005 menguji aktivitas Novozyme 435 untuk memproduksi spreads skala laboratorium secara kontinyu selama 21 hari dengan laju aliran 1 mLmenit. Penelitian itu menunjukkan bahwa hasil interesterifikasi enzimatik menunjukkan tidak adanya perubahan nilai SFC 35 o C yang signifikan pada 16 hari pertama, namun terjadi penurunan secara signifikan setelah hari ke-17 sampai hari ke-21.

G. REAKTOR PACKED-BED

Reaktor merupakan alat yang digunakan untuk konversi biokimia dengan menggunakan mikroorganisme atau isolat enzim sebagai katalis. Salah satu reaktor adalah reaktor packed-bed yang termasuk kedalam tipe reaktor kontinyu. Dalam reaktor packed-bed dikenal istilah space time residence time yang didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk mengolah reaktan sebanyak satu volume reaktor pada kondisi tertentu Levenspiel 11 1972. Laju volumetrik umpan didefinisikan sebagai volume umpan yang masuk dalam reaktor per satuan waktu. Space time analog dengan waktu reaksi dalam sistem batch. Space time yang dinyatakan sebagai berikut : τ = volume reaktor laju volumetrik umpan = V Reaktor packed-bed umumnya berupa tabung silinder yang diisi dengan partikel katalis enzim amobil, sedangkan reaktan substrat dialirkan melewati katalis dalam reaktor, sehingga dapat dikonversi menjadi produk. Reaktor packed-bed yang digunakan dalam penelitian ini adalah kolom fiberglass berjaket dengan diameter dalam 21 mm, diameter luar 52 mm, dan panjang 62 mm. Volume dari reaktor adalah 15 ml dan dapat diisi oleh enzim lipase Novozyme 435 sebanyak 5.2 g. Gambaran dimensi dari rekator packed-bed dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3 . Desain reaktor packed-bed kontinyu Soekopitojo 2003 Substrat dapat dialirkan dalam tiga bentuk yaitu metode aliran dari atas ke bawah downward flow method, metode aliran dari bawah ke atas upward flow method serta aliran recycling recycling method. Aliran dari atas ke bawah downward flow method dapat mencegah terjadinya fluidisasi partikel enzim tetapi dapat terjadi channeling atau distribusi aliran substrat yang tidak merata akibat adanya gravitasi atau laju aliran substrat yang terlalu cepat Hill 1977. Untuk mengatasi masalah tersebut maka digunakan aliran dari bawah ke atas upward flow method dan aliran ini lebih disukai industri karena tidak terjadi penekanan terhadap kolom enzim. Reaktor packed-bed kontinyu mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan reaktor lain yaitu: 1. Mudah digunakan, kontrol dan operasi secara otomatis 2. Mengurangi biaya 3. Kondisi operasi stabil 4. Kualitas produk yang dihasilkan mudah dikontrol. 12

H. SPREADS