Study on dry fractionation behaviour and crystallization kinetics of coconut oil

MEMPELAJARI PERILAKU FRAKSINASI KERING DAN
KINETIKA KRISTALISASI MINYAK KELAPA

MURSALIN

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Mempelajari
Perilaku Fraksinasi Kering dan Kinetika Kristalisasi Minyak Kelapa adalah benar
karya saya dengan arahan dari Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan mau pun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir disertasi ini.

Bogor, Juni 2013

Mursalin
NIM F261080101

SUMMARY
MURSALIN. Study on Dry Fractionation Behaviour and Crystallization Kinetics
of Coconut Oil. Supervised by PURWIYATNO HARIYADI, NURI
ANDARWULAN, DEDI FARDIAZ and EKO HARI PURNOMO.
Dry fractionation of oils consists of two stages, namely crystallization to
produce solid crystals in a liquid matrices and filtration to separate the crystals
formed from a liquid matrix. Changes that occur at the molecular level during the
crystallisation process such as nucleation, crystall growth and changes in the
phase behavior (folymorphism, solid-solutions). The overall changes at the
molecular level is highly influenced by the treatment at the physical level in the
form of heat removal. Methods of cooling (crystallization temperature, cooling
rate and duration of the crystallization is applied) will largely determine the
success of coconut oil fractionation process.
This research aims to study the typical fractionation method for coconut
oil at pilot plant scale (120 kg) and identify the conditions and essential
requirements that must be managed and maintained in a dry fractionation stages

of coconut oil; establish the crucial cooling systems in the dry fractionation of
coconut oil as a guide in designing practical coconut oil fractionation; establish
an effective cooling procedure to produce coconut oil fractions with a high
content of MCT; determine the effect of cooling rate and crystallization
temperature on the composition and profile of TAG, the kinetics of crystallization
and melting properties of coconut oil fractionation products ; determine the
relationship (model equations) between the parameters of fractionation with
cooling procedure during the crystallization process, to predict the TAG
composition, physical and thermal-mechanical properties of fractions produced.
Coconut oil is dominant with lauric (C12:O), miristic (C14:0) and caprilic
(C8:0)acid which composed the main trilaurin (LaLaLa), caprodilaurin (CaLaLa)
and dilauromiristin (LaLaM) TAG. The content of lauric, miristic and caprilic
acid in coconut oil are 51.73; 15.57 and 10.61%, respectively; while LaLaLa,
CaLaLa and LaLaM TAG are 20.43; 16.23 and 15.38%, respectively. Coconut oil
contains medium chain trigliserides (MCT) of 53.71%, trisaturated (St3) of
82.54%, disaturated (St2U) of 14:24%, monosaturated (StU2) of 3:22% and the
proportion of high/low-melting TAG (S/L) by 49.25%. Coconut oil has a high SFC
at low temperatures and a sharp decline to a temperature of 25 °C and then
constant up to a temperature of about 30 ºC. Coconut oil’s SFC with about 32%
was measured in temperature interval 21-22 °C, indicating that coconut oil has a

good spreadibility at ambient temperature for countries that have 4 seasons.
Coconut oil has SMP ranged between 24.5-26.2 °C, the water content of 0.021%
and a free fatty acid content of 0.018%.
Our study showed that there were three distinct cooling regimes critical to
crystallization process, i.e. initial cooling, critical cooling and crystallization
regime. Initial cooling was cooling from certain temperature that the oil has been
rejuvenated and there was no more crystalized TAG (in this study rejuvenation
was done at 70 oC for 10 minutes) to the onzet of oil crystallization temperature.
For coconut oil the onzet of crystallization temperature was found at 29 oC.

Critical cooling was cooling from the onzet of crystallization temperature (29 °C)
to crystallization temperature. We predicted that during the critical cooling
regime the crystal nucleation process was intensively occured (propagation).
Crystallization regime was cooling to keep the oil temperature constant at
predetermined crystallization temperature. It is estimated that crystallization
regime was the stage of crystal nuclei merging to form larger crystals (crystal
growth). In the first regime, melted coconut oil might be cooled quickly to save
time but in the second regime should be done with a cooling rate of less than
0.176 °C/min to produce physically stable crystal.
Oil with high MCT content could be obtained from olein fraction of

coconut oil. At the crystallization temperature 21.30-21.73 °C for the critical
cooling rate between 0.013 to 0.176 °C/min, the higher MCT content of olein
fraction were produced by the lower critical cooling rate and the longer
crystallization process.
Critical cooling rate has positive correlation with the S/L ratio, the
content of St3 and SFC profile of olein fraction but has negative correlation with
the content of St2U and StU2 TAG. Interval crystallization temperature between
21.30 to 21.73 °C produced the S/L ratio, the content of St3 TAG and SFC profiles
of olein fractions lower and the content of St2U and StU2 TAG higher than the
temperature interval below or above it. Coconut oil fractionation more effective in
hihger crystallization temperature or lower critical cooling rate. In these cooling
treatments, St3 TAG which has high melting point would be concentrated at
stearin fraction, while St2U and StU2 TAG and MCT would be at olein fraction.
Therefore, it will increase melting properties of stearin fraction and decrease
olein fraction.
Avrami and Gompertz models are able to quantitatively describe coconut
oil crystallization kinetics. Lower critical cooling rate decreases Avrami index,
crystallization half time and induction time but increases crystallization rate
constant and maximum increase rate in crystallization. Crystallization
temperature has positive correlation with the crystallization rate contstant and

Avrami index but has negative correlation with induction time and maximum
increase rate in crystallization. Critical cooling rates and crystallization
temperatures only effected on the thermodynamics and crystallization kinetics of
coconut oil but not on its polymorphic occurrence.
This study had successfully obtained a typical dry fractionation for
coconut oil at pilot plant scale (120 kg) and had resulted in an effective cooling
procedure to produce oil fractions with physico-chemical properties as expected.
Conditions and essential requirements that must be managed and maintained in a
dry fractionation stages of coconut oil had been identified and were known, so the
fractionation process for specific purposes have been able to be designed
practically.

RINGKASAN
MURSALIN. Mempelajari Perilaku Fraksinasi Kering dan Kinetika Kristalisasi
Minyak Kelapa. Dibimbing oleh PURWIYATNO HARIYADI, NURI
ANDARWULAN, DEDI FARDIAZ dan EKO HARI PURNOMO.
Fraksinasi kering minyak terdiri dari dua tahap, yaitu kristalisasi untuk
menghasilkan kristal padat dalam suatu maktriks cair dan filtrasi untuk
memisahkan kristal yang terbentuk tersebut dari matriks cair. Perubahan yang
terjadi di tingkat molekuler selama proses kristalisasi lemak diantaranya adalah

pembentukan inti (nucleation), pembesaran inti (growth) dan perubahan perilaku
fase (folymorphism, solid solutions). Keseluruhan perubahan di tingkat molekuler
ini sangat dipengaruhi oleh perlakuan di tingkat fisik berupa penghilangan panas.
Metode pendinginan (suhu dingin, laju penurunan suhu dan lamanya proses
pendinginan yang diterapkan) akan sangat menentukan keberhasilan proses
fraksinasi minyak kelapa.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari metode fraksinasi kering yang
khas untuk minyak kelapa pada skala pilot plant (120 kg) dan mengidentifikasi
kondisi dan persyaratan-persyaratan penting yang harus diatur dan dijaga dalam
tahap-tahap fraksinasi kering minyak kelapa; menetapkan sistem pendinginan
yang krusial dalam fraksinasi kering minyak kelapa untuk digunakan sebagai
panduan dalam merancang proses fraksinasi minyak kelapa secara lebih praktis;
menetapkan prosedur pendinginan yang efektif untuk menghasilkan fraksi minyak
kelapa dengan kandungan MCT tinggi; mengetahui pengaruh laju pendinginan
kritis dan suhu kristalisasi terhadap perubahan komposisi dan profil TAG,
kinetika kristalisasi dan sifat melting produk fraksinasi minyak kelapa;
mengetahui hubungan (model persamaan matematika) antara berbagai parameter
fraksinasi minyak kelapa dengan prosedur pendinginan selama proses kristalisasi
(laju pendinginan kritis, suhu kristalisasi dan lama proses kristalisasi), yang dapat
digunakan untuk memprediksi komposisi kimia, sifat fisik dan termal-mekanis

produk akhir di masing-masing fraksi stearin maupun olein.
Minyak kelapa dominan dengan asam lemak laurat (51.73%), miristat
(15.57%) dan kaprilat (10.61%) dengan komposisi TAG utama LaLaLa (20.43%),
CaLaLa (16.23%) dan LaLaM (15.38%). Minyak kelapa mengandung Medium
Chain Trigliserides (MCT) sebesar 53.71%, TAG trisaturated (St3) sebesar
82.54%, disaturated (St2U) sebesar 14.24%, monosaturated (StU2) sebesar
3.22% dan dengan proporsi TAG bertitik leleh tinggi/rendah (S/L) sebesar 49%.
Minyak kelapa memiliki titik leleh (SMP) berkisar antara suhu 24.5-26.2 °C,
kadar air sebesar 0.021% dan kadar asam lemak bebas sebesar 0.018%.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa terdapat tiga tahap pendinginan
yang merupakan faktor kunci keberhasilan proses kristalisasi minyak kelapa yaitu
pendinginan awal, pendinginan kritis dan tahap kristalisasi. Pendinginan awal
adalah pendinginan dari suhu tertentu dimana minyak telah mengalami rejuvenasi
dan tidak lagi mengandung TAG dalam bentuk kristal (pada penelitian ini
rejuvenasi dilakukan pada suhu 70 oC selama 10 menit) hingga suhu dimana
minyak mulai mengalami kristalisasi (terbentuknya inti kristal pertama). Untuk
minyak kelapa pembentukan inti kristal pertama terjadi pada suhu 29 oC.

Pendinginan kritis adalah pendinginan dari suhu terjadinya pembentukan inti
kristal pertama (29 oC) hingga suhu kristalisasi. Diduga pada tahap pendinginan

kritis ini terjadi peningkatan intensitas pembentukan inti kristal (propagasi).
Tahap kristalisasi adalah pendinginan untuk menjaga suhu minyak konstan pada
suhu kristalisasi yang telah ditetapkan. Diperkirakan pada tahap kristalisasi ini
terjadi penggabungan inti kristal membentuk kristal yang lebih besar
(pertumbuhan kristal). Pada tahap pertama minyak kelapa dapat didinginkan
secepat mungkin untuk menurunkan waktu proses tetapi pada tahap kedua harus
dilaksanakan dengan laju pendinginan lambat (kurang dari 0. 176 °C/menit) untuk
menghasilkan kristal yang berukuran besar dan tidak mudah meleleh.
Minyak dengan kandungan MCT tinggi dapat diperoleh dari fraksi olein
minyak kelapa. Pada perlakuan suhu kristalisasi 21.30-21.73 °C untuk laju
pendinginan kritis antara 0.013 hingga 0.176 °C/menit, semakin rendah laju
pendinginan kritis dan semakin lama proses kristalisasi maka kandungan MCT
fraksi olein yang dihasilkan akan semakin tinggi.
Laju pendinginan kritis berkorelasi positif dengan proporsi S/L,
kandungan St3 dan profil SFC tetapi berbanding terbalik dengan kandungan St2U
dan StU2 fraksi olein. Interval suhu kristalisasi antara 21,30-21,73 °C
menghasilkan proporsi S/L, St3 dan profil SFC fraksi olein lebih rendah dan
kandungan St2U serta StU2 yang lebih tinggi dibandingkan dengan interval suhu
di bawah atau di atasnya. Fraksinasi minyak kelapa terjadi lebih efektif pada suhu
kristalisasi yang tinggi dan atau pada laju pendinginan kritis yang rendah. Pada

perlakuan pendinginan ini, St3 yang bertitik leleh tinggi akan lebih terkonsentrasi
pada fraksi stearin sedangkan St2U, StU2 dan MCT akan lebih terkonsentrasi
pada fraksi olein, sehingga akan meningkatkan sifat leleh fraksi stearin dan
menurunkan sifat leleh fraksi olein.
Model Avrami dan Gompertz baik digunakan untuk menjelaskan kinetika
kristalisasi minyak kelapa. Kedua model ini memiliki tingkat kesesuaian yang
tinggi dengan hasil percobaan dalam penelitian. Laju pendinginan kritis yang
rendah akan menghasilkan indeks Avrami, waktu paruh kristalisasi dan waktu
induksi yang juga rendah tetapi akan menghasilkan laju pertumbuhan kristal,
fraksi lemak padat maksimal dan laju pertumbuhan kristal maksimal yang tinggi.
Suhu kristalisasi minyak kelapa berkorelasi positif dengan indeks Avrami dan laju
kristalisasi tetapi berkorelasi negatif dengan fraksi lemak padat maksimal. Laju
pendinginan kritis dan suhu kristalisasi hanya berpengaruh terhadap
termodinamika dan kinetika kristalisasi minyak kelapa tetapi tidak berpengaruh
terhadap pembentukan polimorfisnya.
Penelitian ini telah berhasil memperoleh metode fraksinasi kering yang
khas untuk minyak kelapa pada skala pilot plant (120 kg) dan telah menghasilkan
prosedur pendinginan yang efektif sehingga dapat dihasilkan produk fraksinasi
berupa fraksi minyak dengan sifat fisiko-kimia sesuai dengan yang diinginkan.
Kondisi dan persyaratan-persyaratan penting yang harus diatur dan dijaga dalam

tahap-tahap fraksinasi kering minyak kelapa telah dapat diidentifikasi dan
diketahui, sehingga proses fraksinasi untuk tujuan tertentu telah dapat didisain
secara praktis.

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2013
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau
seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

 

 

 
MEMPELAJARI PERILAKU FRAKSINASI
KERING DAN KINETIKA KRISTALISASI

MINYAK KELAPA

MURSALIN

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

Penguji pada Ujian Tertutup: Dr. Ir. Adil Basuki Ahza, M.S.
Dr.Nur Wulandari, STP.,M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka: Dr. Ir. Joni Munarso, M.S.
Dr. Ir. Dede Robiatul Adawiyah, M.Si.

Judul Penelitian

Mempelajari Perilaku Fraksinasi Kering dan
Kinetika Kristalisasi Minyak Kelapa

Nama

Mursalin

NRP

F261080101

Disetujui
Komisi Pembimbing

adi M.Sc.

Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, M.Sc.
Anggota

Prof. Dr. Ir

uri Andarwulan M.Si.
Anggota

Dr. Eko Hari Pumomo, STP, M.Sc.
Anggota
Mengetahui

Ketua Program Studi
Ilmu Pangan

Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, M.Sc.

Tanggal Ujian: 25 Juni 2013

Tanggal Lulus:

'2 B JUl 2813

Judul Penelitian

:

Mempelajari Perilaku Fraksinasi Kering dan
Kinetika Kristalisasi Minyak Kelapa

Nama

:

Mursalin

NRP

:

F261080101

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, M.Sc.
Ketua

Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, M.Sc.
Anggota

Prof. Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.Si.
Anggota

Dr. Eko Hari Purnomo, STP, M.Sc.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi
Ilmu Pangan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, M.Sc.

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.

Tanggal Ujian: 25 Juni 2013

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas petunjuk dan
hidayah-Nya sehingga disertasi yang berjudul “Mempelajari Perilaku Fraksinasi
Kering dan Kinetika Kristalisasi Minyak Kelapa” berhasil diselesaikan. Disertasi
ini merupakan bagian dari rangkaian penelitian yang dibiayai oleh DP2M DIKTI
melalui program Hibah Doktor Tahun 2012. Sebagian dari disertasi ini telah
dipublikasikan pada Food Review Indonesia 7(9): 28-32, Jurnal Penelitian
Tanaman Industri (LITTRI) 19(1):41-49, Journal of Food Science and
Technology (submitted) serta dipresentasikan secara oral maupun dalam bentuk
poster pada seminar-seminar nasional. Penulis juga memperoleh Beasiswa
Pendidikan Pascasarjana (BPPS) dari Kementerian Pendidikan Nasional.
Terimakasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Purwiyatno
Hariyadi, M.Sc., Ibu Prof. Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.S. Bapak Prof. Dr. Ir. Dedi
Fardiaz, M.Sc, dan Dr. Eko Hari Purnomo, STP, M.Sc., selaku pembimbing atas
segala arahan, masukan, nasihat, dukungan, dorongan serta motivasi yang telah
diberikan kepada penulis.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Adil Basuki
Ahza, M.S. dan Ibu Dr. Nur Wulandari, STP., M.Si. selaku penguji luar komisi
pada ujian tertutup, serta Bapak Dr. Ir. Joni Munarso, M.S. dan Ibu Dr. Ir. Dede
R. Adawiyah, M.Si. selaku penguji luar komisi pada ujian terbuka, yang telah
banyak memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan disertasi ini.
Penghargaan dan rasa terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ketua
Umum Masyarakat Perkelapasawitan Indonesia (MAKSI), Perhimpunan Ahli
Teknologi Pangan Indonesia (PATPI), dan Direktur Southeast Asian Food and
Agricultural Science and Technology (SEAFAST) Center IPB yang telah
memberikan kesempatan kepada penulis untuk bergabung dan berpartisipasi aktif
dalam setiap kegiatan yang dilaksanakan.
Penulis juga menyampaikan banyak terimakasih kepada Rektor Universitas
Jambi, Dekan Fakultas Pertanian dan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Jambi atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk mengikuti studi
program doktor (S3) di Sekolah Pascasarjana IPB. Ucapan terimakasih juga penulis
sampaikan kepada Bapak Dr. Tjahya Muhandri, STP.,M.T., Abah Karna, Mba
Yane dan seluruh staf dan karyawan SEAFAST Center IPB serta Departemen Ilmu
dan Teknologi Pangan IPB yang telah banyak membantu pelaksanaan penelitian,
serta teman-teman dari Program Studi Ilmu Pangan, Sekolah Pascasarjana IPB serta
rekan-rekan sejawat dari Universitas Jambi, terimakasih atas kebersamaan dan
dukungan yang telah diberikan selama ini.
Akhirnya ungkapan terimakasih penulis sampaikan kepada Ubak (Murod),
Umak (Zainab), istri (Eva Achmad), anak (Hanifah A.M. dan Faiza A.M), bapak
dan ibu mertua (almarhum), Minak Aman, Kiay Kamal, Yus, Am, Rita,
Bangsawan, Kak Gafri, Kak Is, Da Vet, Da Im, Kak Indra, Uni Inen, Uni Ita, Uni
Erni, serta seluruh keluarga besar, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2013
Mursalin

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL

xxiii

DAFTAR GAMBAR

xxv

DAFTAR SINGKATAN

xxix

DAFTAR SIMBOL

xxxi

DAFTAR ISTILAH

xxxiii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
Manfaat Penelitian

1
1
4
4
4

2 TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Kelapa
Fraksinasi Minyak
Kristalisasi Minyak
Miscibility, Intersolubility dan Polimorfisme
Pengaruh Suhu dan Lama Proses Kristalisasi
Kinetika Kristalisasi Lemak
Filtrasi Fraksi Padat-Cair Hasil Fraksinasi

7
7
12
13
17
19
24
27

3 METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Bahan dan Alat
Pelaksanaan Penelitian

29
29
29
29

4 KARAKTERISASI SIFAT FISIKO KIMIA MINYAK KELAPA
Abstract
Abstrak
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil dan Pembahasan
Komposisi Asam Lemak RBDCNO
Profil TAG
Profil SFC
Profil SMP
Kadar Air dan Kadar Asam Lemak Bebas
Kesimpulan
Daftar Pustaka

33
33
34
34
37
39
39
42
45
46
47
47
47

5 FRAKSINASI KERING MINYAK KELAPA MENGGUNAKAN
KRISTALISATOR SKALA 120 KG UNTUK MENGHASILKAN
FRAKSI MINYAK KAYA TRIASILGLISER0L RANTAI
MENENGAH
Abstract
Abstrak
Pendahuluan
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan
Stabilitas Kristal Minyak Kelapa
Diameter Kristal Minyak Kelapa
Pola Pembentukan Stearin Minyak Kelapa selama Kristalisasi
Pola Perubahan Kandungan MCT Produk Fraksinasi Minyak
Kelapa selama Kristalisasi
Kesimpulan
Ucapan Terima Kasih
Daftar Pustaka
6 PENGARUH LAJU PENDINGINAN, SUHU DAN LAMA
KRISTALISASI TERHADAP PROFIL TRIASILGLISEROL DAN
SIFAT MELTING PRODUK FRAKSINASI MINYAK KELAPA
Abstract
Abstrak
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil dan Pembahasan
Pola Perubahan Profil TAG berdasarkan Proporsi S/L
Pola Perubahan Kandungan TAG St3 pada Fraksi Olein
Minyak Kelapa
Pola Perubahan Kandungan TAG St2U pada Fraksi Olein
Minyak Kelapa
Pola Perubahan Kandungan TAG StU2 pada Fraksi Olein
Minyak Kelapa
Pola Perubahan Profil SFC Produk Fraksinasi Minyak Kelapa
Kesimpulan
Ucapan Terima Kasih
Daftar Pustaka
7 EFFECT OF COOLING RATES AND CRYSTALLIZATION
TEMPERATURE ON CRYSTALLIZATION KINETICS OF
COCONUT OIL
Abstract
Introduction
Materials and Methods
Results and Discussion
Avrami index, Crystallization Rate Constant and Half-time
Crystallization

51
51
52
52
53
55
56
57
59
61
62
63
63

65
65
66
66
68
68
70
70
72
73
75
76
77
77

79
79
80
82
83
83

Induction Time, Maximum Increase Rate in Crystallization,
and Crystal Polymorphism Type of Coconut Oil
Conclusion
Acknowledgements
References

86
90
90
90

8 PEMBAHASAN UMUM
Karakteristik Minyak Kelapa
Komposisi Asam lemak
Komposisi TAG
Profil SFC dan SMP
Pendinginan dan Kristalisasi Minyak Kelapa
Pengaruh Pendinginan pada Fraksinasi Kering Minyak Kelapa
Kinetika Kristalisasi Minyak Kelapa

93
93
93
94
95
96
97
105

9 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran

107
107
108

DAFTAR PUSTAKA

109

LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

115-119
121

DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
2.1.
2.2
2.3
2.4
2.5

4.1
4.2
4.3
4.4
4.6
4.7
4.8
7.1
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5

Karakteristik fisik dan komposisi kimia minyak kelapa
Berat molekul dan titik cair beberapa asam lemak penyusun
minyak kelapa
Jenis dan komposisi trigliserida penyusun minyak kelapa
Berbagai kelarutan dan “supercooling” dengan radius
kristal-kristal trigliserida
Perbandingan jumlah stearin yang dihasilkan; bilangan iod,
titik leleh dan viskositas masing-masing fraksi, waktu filtrasi
dan kandungan lemak padat stearin pada dua jenis program
pendinginan yang diterapkan
Standar mutu minyak goreng kelapa (SNI 01-3741-2002)
Perhitungan RF untuk 15 jenis asam lemak standar eksternal
yang digunakan
Komposisi asam lemak minyak kelapa hasil analisis GC
Perbandingan komposisi asam lemak minyak kelapa dari
berbagai sumber
Hasil identifikasi waktu retensi dan jenis TAG pada standar
RBDPKO
Komposisi TAG (%) minyak kelapa dan nilai ECN masingmasing jenis TAG
Waktu retensi, ECN, jenis dan konsentrasi masing-masing TAG
minyak kelapa
Crystallization induction time of palm oil at different treatment
of critical cooling rate and crystallization temperature
Komposisi asam lemak minyak kelapa
Komposisi TAG minyak kelapa
Profil SFC dan SMP minyak kelapa
Prediksi perubahan kandungan MCT fraksi olein minyak kelapa
sepanjang waktu kristalisasi
Perubahan konsentrasi masing-masing jenis TAG minyak kelapa
selama fraksinasi

Halaman
8
10
11
15

24
37
40
40
41
43
43
44
87
93
94
95
98
99

DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
2.1.
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6

2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
5.1.
5.2.
5.3.

5.4.

5.5
5.6

Halaman

Bahan baku oleokimia dan turunannya
Diagram skematis proses fraksinasi, faktor-faktor indikasi yang
penting pada setiap tahap
Diagram fase skematik sederhana yang mengilustrasikan
prinsip-prinsip fraksinasi
Diagram jenuh-super jenuh untuk kristalisasi minyak kedelai
Diagram jenuh dan superjenuh dalam proses kristalisasi minyak
sawit
Representasi skematis dari (a) profil hubungan suhu minyak dan
(b) profil air pendingin secara terpisah, pada pelaksanaan
fraksinasi kering
Skema moleculer packing pada sistem lemak trigliserida,
ilustrasi α, β’, dan β
Prosentase kristal DHSA pada tiga tingkat suhu kristalisasi
Profil kandungan lemak padat campuran minyak sawit dengan
fraksi oleinnya sebagai fungsi dari temperatur
Minyak sawit tinggi oleat yang dihasilkan dan kandungan lemak
padat campuran olein dan stearin pada berbagai suhu fraksinasi
Kandungan lemak padat minyak sawit tinggi oleat dan produkproduk fraksinasinya
Perbandingan jumlah kristal yang dihasilkan dari dua model
pendinginan
Kurva distribusi ukuran kristal untuk pendinginan alami dan
terkontrol
Ilustrasi penentuan parameter dalam Model Gompertz
Diagram alir pelaksanaan penelitian
Kromatogram komposisi asam lemak minyak kelapa hasil analisis GC
Kromatogram standar RBDPKO
Kromatogram minyak kelapa hasil analisis HPLC
Nilai SFC minyak kelapa sebagai fungsi dari suhu
Skema kristalisator yang digunakan
Tipikal kurva perubahan suhu minyak kelapa selama proses kristalisasi
Hubungan antara lama kristalisasi dan stabilitas kristal minyak
kelapa pada tiga macam laju pendinginan kritis (a); Pengaruh
laju pendinginan kritis terhadap stabilitas kristal minyak kelapa (b)
Pengaruh laju pendinginan kritis terhadap diameter kristal minyak
kelapa (a); Hubungan antara lama kristalisasi dan diameter kristal
minyak kelapa pada tiga macam laju pendinginan kritis (b)
Pengaruh laju pendinginan kritis dan suhu kristalisasi terhadap
ukuran kristal minyak kelapa
Hubungan antara lama kristalisasi dan pembentukan stearin minyak
kelapa di tiga kelompok laju pendinginan kritis (a); dan pada laju
pendinginan kritis kurang dari 0,125 °C/menit di tiga kelompok
suhu kristalisasi (b)

9
12
13
14
15

17
18
19
20
21
21
22
23
25
30
41
42
45
46
54
55

57

58
59

60

5.7

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

7.1
7.2

7.3

7.4

7.5

7.6
7.7
7.8
8.1

Hubungan antara lama kristalisasi dan pola perubahan MCT fraksi
olein minyak kelapa di tiga kelompok laju pendinginan kritis (a);
dan pada laju pendinginan kritis kurang dari 0,125 °C/menit di
tiga kelompok suhu kristalisasi (b)
Hubungan antara lama kristalisasi dan pola proporsi S/L fraksi olein
minyak kelapa di tiga kelompok laju pendinginan kritis (a);
dan tiga kelompok suhu kristalisasi (b)
Hubungan antara lama kristalisasi dan pola perubahan St3 fraksi olein
minyak kelapa di tiga kelompok laju pendinginan kritis (a);
dan pada laju pendinginan kritis kurang dari 0,125 °C/menit di
tiga kelompok suhu kristalisasi (b)
Hubungan antara lama kristalisasi dan pola perubahan St2U fraksi
olein minyak kelapa di tiga kelompok laju pendinginan kritis (a);
dan pada laju pendinginan kritis kurang dari 0,125 °C/menit di
tiga kelompok suhu kristalisasi (b)
Hubungan antara lama kristalisasi dan pola perubahan StU2 fraksi
olein minyak kelapa di tiga kelompok laju pendinginan kritis (a);
dan pada laju pendinginan kritis kurang dari 0,125 °C/menit di
tiga kelompok suhu kristalisasi (b)
Profil SFC minyak kelapa sebelum difraksinasi beserta dengan fraksi
olein (a) dan fraksi stearin (b) yang dihasilkan dari tiga jenis laju
pendinginan kritis
Profil SFC minyak kelapa sebelum difraksinasi beserta dengan fraksi
olein (a) dan fraksi stearin (b) yang dihasilkan dari tiga interval
suhu kristalisasi
Illustration of parameters determination in the Gompertz model
Plot of the experiments results with linear equation of Avrami
model on four different critical cooling rate (a) and four
different crystallization temperatures (b)
Relationship between Avrami index with critical cooling rate (a)
and crystallization temperature (b); vc = critical cooling rate;
TCr = temperature of crystallization; n = Avrami index
Relationship between crystal growth rate with critical cooling rate
(a) and crystallization temperature (b), the relationship between
critical cooling rate with a half-time crystallization (c), the
relationship between critical cooling rate and crystallization
temperature of the maximum solid fraction that can be achieved (d)
Plot the experiments results with the Gompertz equation on four
critical cooling rate (a) and four different crystallization
temperatures (b) coconut oil; vc = critical cooling rate; TCr =
crystallization temperature
Relationship between the induction time with the critical cooling
rate (a) and crystallization temperature (b)
Relationship between maximum rate of crystal growth with
critical cooling rate (a) and crystallization temperature (b)
Nucleation curve of coconut oil
Tipikal kurva perubahan suhu minyak kelapa selama proses
kristalisasi

62

70

71

73

74

75

76
81

83

84

85

86
87
77
90
96

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6
8.7

Perubahan kromatogram profil TAG minyak kelapa sebelum
fraksinasi (A), fraksi olein (B) dan fraksi stearin (C), 3 peak
pertama masing-masing adalah CpCaLa, CaCaLa dan CaLaLa;
tiga peak yang dilingkari masing-masing adalah LaLaM,
LaMP dan LaMM
Hubungan antara proporsi TAG bertitik leleh tinggi/bertitik leleh
rendah di dalam fraksi olein minyak kelapa dengan stabilitas
kristalnya
Hubungan antara proporsi distribusi TAG bertitik leleh tinggi
dengan nilai SFC fraksi olein minyak kelapa pada berbagai
suhu pengukuran
Profil SFC minyak kelapa pada fraksi olein dan stearin sebelum
dan sesudah fraksinasi untuk laju pendinginan kritis (oC/menit)
kurang dari 0.075 (a), antara 0.075-0.125 (b), lebih dari 0.125
(c); dan suhu kristalisasi (oC) antara 18.82-18.91 (d); antara
21.30-21.73 (e); antara 21.90-22.38 (f); OL = olein; ST = stearin;
vc = laju pendinginan kritis; TCr = suhu kristalisasi
Profil MCT minyak kelapa pada fraksi olein dan stearin sebelum dan
sesudah fraksinasi
Skema prosedur pendinginan efektif untuk menghasilkan fraksi
minyak (olein) dengan kandungan MCT tinggi pada fraksinasi
kering minyak kelapa

100

101

103

104
104

105

DAFTAR SINGKATAN
ALB

: Asam Lemak Bebas

AOCS

: American Oil Chemists’ Society

BF

: Sebelum Fraksinasi

CB

: Cocoa Butter

CBA

: Cocoa Butter Alternatives

CBE

: Cocoa Butter Equivalents

CBR

: Cocoa Butter Replacers

CBS

: Cocoa Butter Substitutes

CPO

: Crude Palm Oil

DAG

: Diasilgliserol

DHSA

: Dihydroksi Stearic Acid

ECN

: Equivalent Carbon Number

FAME

: Fatty Acids Methyl Ester

FFA

: Free Fatty Acids

GC

: Gas Chromatography

HPLC

: High Performance Liquid Chromatography

hPMF

: hard Palm Mid Fraction

IUPAC

: International Union of Pure and Applied Chemistry

L

: Asam Linoleat (C18:2)

La

: Asam Laurat (C12:0)

LCFA

: Long Chain Fatty Acids

Ln

: Asam Linolenat (C18:3)

Mi

: Asam Miristat (C14:0)

MAG

: Monoasilgliserol

MCFA

: Medium Chain Fatty Acids

MCT

: Medium Chain Triglycerides

MUFA

: Monounsaturated Fatty Acids

NMR

: Nuclear Magnetic Resonance

O

: Asam Oleat (C18:1)

P

: Asam Palmitat (C16:0)

PMF

: Palm Mid Fraction

PUFA

: Polyunsaturated Fatty Acids

RBDPO

: Refined, Bleached, Deodorized Palm Oil

RBDCNO

: Refined, Bleached, Deodorized Coconut Oil

S

: Asam Stearat (C18:0)

SF

: Sesudah Fraksinasi

SFC

: Solid Fat Content

SMP

: Slip Melting Point

sPMF

: soft Palm Mid Fraction

St

: Asam Lemak Jenuh (Saturated)

StFA

: Saturated Fatty Acids

TAG

: Triasilgliserol

U

: Asam Lemak Tidak Jenuh (Unsaturated)

DAFTAR SIMBOL
A

: Salah satu parameter di model Gompertz yang menunjukkan nilai
fraksi padat maksimum yang dapat dicapai dalam suatu proses
kristalisasi minyak/lemak

e

: Bilangan natural yang bernilai 2.718281

F

: Salah satu parameter di model Avrami dan Gompertz yang
menunjukkan nilai fraksi padat suatu minyak pada suhu tertentu.

Fmax/Fmaks : Fraksi padat maksimum yang dapat dicapai dalam suatu proses
kristalisasi minyak/lemak, pada parameter persamaan Avrami
dan Gompertz.
n

: Salah satu parameter dalam model Avrami (indeks Avrami) yang
mendeskripsikan mekanisme pembentukan inti kristal minyak
selama proses kristalisasi.

Smax2

: Simbol yang menggambarkan nilai fraksi padat maksimum yang
dapat dicapai dalam suatu proses kristalisasi minyak/lemak, pada
parameter persamaan Gompertz dalam bentuk lain.

St2U

: Triasilgliserol yang tersusun atas dua jenis asam lemak jenuh dan
satu jenis asam lemak tak jenuh.

St3

: Triasilgliserol yang tersusun atas tiga jenis asam lemak jenuh.

StU2

: Triasilgliserol yang tersusun atas satu jenis asam lemak jenuh dan
dua jenis asam lemak tak jenuh.

t

: Waktu (menit) yang menunjukkan lamanya proses pendinginan
minyak dalam proses kristalisasi

t1/2

: Waktu paruh proses kristalisasi, yaitu waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai separuh dari jumlah kristal maksimum yang
dapat diperoleh.

TCr

: Suhu kristalisasi yang diterapkan dalam proses kristalisasi dan
fraksinasi minyak

tCr

: Waktu kristalisasi, yaitu lamanya proses kristalisasi minyak
berlangsung terhitung sejak minyak mencapai suhu kristalisasi
yang ditetapkan.

U3

: Triasilgliserol yang tersusun atas tiga jenis asam lemak tak jenuh.

vc

: Laju pendinginan kritis, yaitu laju pendinginan minyak saat
berada di tahap dua berdasarkan kurva pendinginan minyak
kelapa selama kristalisasi.

vi

: Laju pendinginan awal, yaitu laju pendinginan minyak saat
berada di tahap satu berdasarkan kurva pendinginan minyak
kelapa selama kristalisasi.

z

: Salah satu parameter model Avrami yang mendiskripsikan
konstanta laju pertumbuhan kristal.
2

2

τ

: Salah satu parameter model Gompertz yang merupakan titik
potong garis singgung kurva persamaan Gompertz dengan sumbu
x dan digunakan sebagai nilai hampiran untuk menentukan waktu
induksi kristalisasi minyak.
: Salah satu parameter model Gompertz yang merupakan nilai
tangen dari garis singgung kurva persamaan Gompertz yang
memotong sumbu x.
: Waktu induksi kristalisasi minyak, yaitu lamanya waktu yang
dibutuhkan oleh minyak untuk mengkristal (masa tunda
pembentukan kristal) setelah pendinginan minyak mencapai suhu
kristalisasi yang ditetapkan

DAFTAR ISTILAH
Blending

: Teknik pencampuran dua atau lebih jenis
minyak yang mempunyai sifat fisiko-kimia
berbeda untuk menghasilkan minyak dengan
sifat fisiko-kimia yang diinginkan.

CBA (Cocoa Butter Alternatives) : Specialty
fats
yang
didesain
untuk
memberikan alternatif, baik secara ekonomi
maupun fungsional terhadap CB
CBE (Cocoa Butter Equivalents) : Lemak nabati non laurat (tidak mengandung
asam laurat) yang mirip sifat-sifat fisik dan
kimianya dengan CB dan dapat dicampur
dengan CB pada jumlah berapapun tanpa
mengubah sifat-sifat CB
CBR (Cocoa Butter Replacers)

: Lemak non laurat dengan distribusi asam
lemak mirip CB, tetapi struktur TAG-nya
berbeda sepenuhnya,hanya pada rasio kecil
kompatibel dengan CB

CBS (Cocoa Butter Substitutes) : Lemak nabati laurat (mengandung asam
laurat), berbeda sepenuhnya dengan CB secara
kimia, dengan beberapa kemiripan sifat fisik,
hanya
cocok
untuk
pensubstitusi
CB sampai 100%
CBX (Cocoa Butter Extenders)

: Subgroup dari CBE yang tidak dapat dicampur
dengan CB pada semua rasio

Crystal growth

: Proses perkembangan kristal sebagai akibat
dari bersatunya inti-inti kristal yang kecil
membentuk kristal dengan ukuran yang lebih
besar.

Enrobing (coating)

: Specialty fats yang digunakan dalam produkproduk coklat dapat didesain untuk
menyelimuti berbagai produk pangan seperti
cake, wafer, biskuit dan confectionery lainnya.
Proses menyelimuti “food centre” disebut
enrobing atau coating

Exotic fats

: Istilah yang digunakan untuk menggambar-kan
lemak dari tanaman liar seperti Illipe, Kokum,
Dhupa, Sal, Shea, dan sebagainya yang
merupakan
sumber
minyak/lemak
penting untuk CBA

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak atau lemak merupakan ester dari gliserol dan asam lemak,
tersusun atas campuran sebagian besar triasilgliserol dan sebagian kecil senyawa
pengotor (di-gliserida dan mono-gliserida, asam lemak bebas, pigmen, sterol,
hidrokarbon, posfolipid, lipoprotein, dan lain-lain). Triasilgliserol penyusun
minyak atau lemak terbentuk dari asam lemak-asam lemak yang saling
berinteraksi satu sama lain sehingga mempengaruhi sifat dan wujud minyak
secara alamiah.
Sifat fisika, kimia dan fungsional minyak atau lemak sangat ditentukan
oleh profil triasilgliserol, komposisi asam lemak, dan adanya senyawa pengotor.
Triasilgliserol dan asam lemak penyusun minyak secara parsial mempunyai sifat
fisika, kimia dan fungsional tersendiri, oleh karena itu pengaturan jenis dan
jumlah (profil) triasilgliserol dalam minyak akan sangat merubah sifat alami
minyak tersebut. Pengaturan profil triasilgliserol dan komposisi asam lemak
penyusun minyak ini biasanya dilakukan dalam rangka menghasilkan minyak
dengan sifat khusus untuk tujuan tertentu (specialty fats). Pengaturan jenis dan
jumlah triasilgliserol pada suatu jenis minyak akan memberi nilai tambah yang
sangat tinggi bagi minyak tersebut. Dengan cara ini akan diperoleh bahan baku
industri berbasis minyak yang nilai ekonomisnya jauh lebih tinggi dari minyak
tersebut dalam kondisi alami.
Specialty fats adalah lemak dengan sifat khusus untuk aplikasi tertentu
dengan nilai ekonomis lebih tinggi seperti margarin, mentega putih, vanaspati,
shortening dan Cocoa Butter Alternatives (CBA). Specialty fats pada umumnya
dihasilkan dari proses modifikasi profil triasilgliserol dan komposisi asam lemak
penyusun minyak dengan berbagai metode seperti interesterifikasi, blending,
hidrogenasi, fraksinasi dan atau gabungan dari berbagai metode tersebut.
Menurut Shamsudin et al. (2006) proses modifikasi lemak dengan metode
hidrogenasi, interesterifikasi dan fraksinasi telah banyak diterapkan saat ini dalam
industri minyak sawit dan inti sawit. Tujuan utama dari proses ini adalah untuk
mengubah sifat fisikokimia dari minyak atau lemak baik dengan mengurangi
derajat ketidakjenuhan dari grup asil (hidrogenasi), dengan redistribusi rantai
asam lemak (interesterifikasi) atau dengan pemisahan secara fisik yang selektif
dari beberapa komponen triasilgliserol melalui kristalisasi dan filtrasi (fraksinasi).
Ketiga jenis metode modifikasi lemak atau minyak ini diupayakan untuk
memperoleh produk olahan berbasis minyak dengan nilai ekonomis tinggi.
Produk olahan dari minyak secara umum dapat dikelompokkan menjadi
dua kategori besar, yaitu produk pangan dan non pangan. Produk pangan
terutama minyak goreng, margarin, dan produk substitusi lemak coklat. Produk
non pangan terutama oleokimia yaitu asam lemak, gliserin dan turunannya.
Minyak atau lemak dapat diolah menjadi produk dengan kegunaan teknis seperti
sabun, atau dimurnikan (refining) menjadi RBD Oils yang dengan proses blending
dapat dihasilkan produk-produk seperti margarin, vanaspati, minyak goreng dan
shortening. RBD Oils jika difraksinasi akan dihasilkan RBD olein dan RBD
stearin. RBD olein dengan proses blending akan menghasilkan produk-produk

2

seperti margarin, minyak goreng, minyak masak, shortening atau jika difraksinasi
lebih lanjut akan dihasilkan CBA dan super olein. RBD stearin jika disaponifikasi
akan dihasilkan sabun, jika di-spliting akan dihasilkan asam-asam lemak yang
dapat diolah lebih lanjut menjadi sabun atau emulsifier, dan jika di-blending dapat
dihasilkan margarin dan shortening.
Modifikasi minyak dengan cara hidrogenasi untuk produk makanan sudah
banyak dihindari karena akan menghasilkan lemak trans yang kurang baik bagi
kesehatan. Modifikasi kimiawi yang kini banyak dilakukan adalah dengan cara
interesterifikasi sedangkan modifikasi fisik banyak dilakukan dengan cara
fraksinasi dan blending. Interesterifikasi adalah teknik modifikasi lemak dengan
cara restrukturisasi TAG penyusun lemak. Blending adalah teknik modifikasi
lemak dengan cara mencampurnya dengan exotic fats tertentu sehingga dihasilkan
lemak campuran dengan sifat yang diinginkan (Wainwright 1999).
Kristalisasi fraksional, yang umumnya dikenal dengan istilah fraksinasi,
adalah proses modifikasi minyak/lemak tertua dan telah mendasari pengembangan
industri produk olahan lemak dan minyak makan modern. Pengolahan minyak
yang secara komposisional bersifat heterogen menjadi fraksi yang lebih homogen
dengan nilai tambah yang tinggi selalu menjadi tantangan dalam teknologi
fraksinasi. Ada banyak metode fraksinasi yang dapat diterapkan dalam penyiapan
bahan baku produk olahan berbasis minyak, tetapi yang paling sederhana dan
banyak dipakai adalah fraksinasi kering. Melalui fraksinasi kering, minyak dapat
dibuat menjadi fraksi olein dan stearin dengan komposisi kimia dan sifat fisik dan
fungsional yang sangat beragam. Fraksi olein adalah produk fraksinasi yang
berbentuk cair sedangkan fraksi stearin adalah produk fraksinasi yang berbentuk
padat.
Proses fraksinasi minyak secara kering pada umumnya terdiri dari dua
tahap, yaitu kristalisasi untuk menghasilkan kristal padat dalam suatu maktriks
cair dan filtrasi untuk memisahkan kristal yang terbentuk tersebut dari matriks
cair. Menurut Timms (1997), perubahan yang terjadi di tingkat molekuler selama
proses kristalisasi lemak diantaranya adalah pembentukan inti (nucleation),
pembesaran inti (growth) dan perubahan perilaku fase (polymorphism, solid
solutions). Keseluruhan perubahan di tingkat molekuler ini sangat dipengaruhi
oleh perlakuan di tingkat fisik berupa penghilangan panas (removal of heat) dan
pengadukan (agitation). Oleh karena itu, metode pendinginan (suhu dingin, laju
penurunan suhu dan lamanya proses pendinginan yang diterapkan) akan sangat
menentukan keberhasilan dari proses fraksinasi minyak.
Studi terhadap perilaku kristalisasi lemak merupakan hal yang sangat
penting untuk dilakukan baik ditinjau dari segi keilmuan maupun praktis.
Pengetahuan yang benar mengenai kinetika kristalisasi lemak diperlukan untuk
mengatur kegiatan operasional industri agar dapat menghasilkan produk akhir
dengan karakteristik yang diinginkan. Ketersediaan data yang berkaitan dengan
perilaku kristalisasi suatu jenis lemak tertentu dapat dijadikan dasar bagi
pengembangan produk akhir berbasis lemak tersebut dalam rangka intensifikasi
dan ekstensifikasi produksi.
Hasil review yang dilaporkan oleh Timms (2005) dan Chaleepa et al.
(2010), diketahui bahwa sampai sekarang, pengaruh faktor suhu, laju
pendinginan, lama proses dan kecepatan pengadukan terhadap perilaku kristalisasi
minyak (khususnya minyak kelapa) dan karakteristik fraksi yang diperoleh belum

3

sepenuhnya diketahui. Begitu pula dengan fenomena-fenomena yang terjadi,
yang diakibatkan oleh perbedaan penerapan faktor-faktor tersebut, belum dapat
dijelaskan dengan tuntas dan baru sedikit sekali data tentang kinetika kuantitatif
yang saat ini tersedia. Selama ini untuk tujuan optimasi suhu dan waktu fraksinasi
dalam menghasilkan fraksi yang diinginkan, penelitian yang banyak
dikembangkan adalah metode trial and error, mencari perlakuan terbaik diantara
sejumlah perlakuan yang diterapkan. Hasilnya tentu saja hanya akurat untuk jenis
produk tertentu dan pada kisaran parameter yang diujikan saja.
Minyak kelapa patut untuk dikaji lebih jauh kemungkinan pemanfaatannya
melalui proses fraksinasi mengingat potensi dan keistimewaannya dibandingkan
dengan minyak-minyak sejenis lainnya. Minyak kelapa merupakan sumber lemak
pangan yang banyak mengandung Medium Chain Fatty Acid (MCFA), yang
dalam sistem pencernaan lebih cepat menyediakan energi, tidak disimpan dalam
bentuk lemak cadangan, dapat menstimulasi fungsi tiroid untuk meningkatkan
metabolisme dan kinerja tubuh, tidak memiliki pengaruh negatif terhadap
kolesterol dan memberi efek perlindungan terhadap penyakit atherosclerosis dan
jantung (Scrimgeour 2005; St-Onge 2005). Selain untuk produk pangan, minyak
kelapa juga banyak dibutuhkan untuk produk oleokimia khususnya asam lemak
kaproat, kaprilat, kaprat dan laurat komersial yang banyak dibutuhkan untuk
untuk industri sabun dan deterjen, bahan pemlastis untuk campuran bahan bakar
jet dan pelumas generasi baru (Gervajio 2005; O’Brien 2004).
Minyak kelapa berbeda nyata dari lemak atau minyak lain khususnya
dalam hal perubahan wujudnya dari bentuk padat menjadi cair yang terjadi relatif
pada kisaran suhu yang sempit. Minyak kelapa berwujud padat keras pada suhu
70°F (21.1°C), tetapi akan meleleh secara cepat dan sempurna sedikit di bawah
suhu tubuh. Wujud padat dan cair dari minyak kelapa ini ditentukan oleh
akumulasi sifat berat molekul dan titik cair dari masing-masing asam lemak
penyusunnya. Komposisi asam lemak yang berbeda akan menghasilkan titik cair
minyak yang berbeda pula. Berdasarkan perbedaan titik cair ini, maka minyak
kelapa dapat difraksinasi menjadi minyak dan lemak dengan sifat fisikokimia
yang berbeda (Gervajio 2005; O’Brien 2004).
Disertasi ini tersusun dalam sembilan bab, bab pertama merupakan
pendahuluan yang berisi latar belakang, tujuan, ruang lingkup dan manfaat
penelitian. Bab kedua berisi tinjauan pustaka secara umum, sedangkan pada bab
ketiga diuraikan metodologi penelitian secara garis besar. Hasil-hasil penelitian
diuraikan secara terperinci dalam bentuk artikel jurnal ilmiah pada bab keempat
sampai bab ketujuh. Pada bab-bab tersebut masing-masing dibahas tentang
karakterisasi minyak kelapa yang akan digunakan sebagai bahan baku untuk
proses fraksinasi kering; fraksinasi kering minyak kelapa menggunakan
kristalisator skala 120 kg untuk menghasilkan fraksi minyak kaya triasilgliserol
rantai menengah; pengaruh laju pendinginan kritis, suhu dan lama kristalisasi
terhadap profil triasilgliserol dan sifat melting produk fraksinasi minyak kelapa;
kinetika kristalisasi minyak kelapa pada berbagai suhu dan laju pendinginan kritis;
akhirnya pada bab kedelapan diuraikan pembahasan umum terhadap keseluruhan
hasil-hasil penelitian serta bab kesembilan berisi kesimpulan dan saran dari
penelitian ini.

4

Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mempelajari teknologi proses
fraksinasi kering minyak kelapa pada skala laboratorium dan pilot plant terutama
yang berkaitan dengan perilaku kristalisasi dan fraksinasi minyak kelapa. Selain
itu dikaji juga sifat fisikokimia produk fraksinasi minyak kelapa, khususnya profil
TAG dan profil pelelehannya, sehingga diperoleh informasi tentang karakteristik
khas proses fraksinasi kering minyak kelapa untuk pengendalian proses produksi
bagi pengembangan produk olahan berbasis minyak kelapa.
Tujuan khusus penelitian ini adalah:
1 Mempelajari metode fraksinasi kering yang khas untuk minyak kelapa pada
skala pilot plant (120 kg) dan mengidentifikasi kondisi dan persyaratanpersyaratan penting yang harus diatur dan dijaga dalam tahap-tahap fraksinasi
kering minyak kelapa.
2 Menetapkan sistem pendinginan yang krusial dalam fraksinasi kering minyak
kelapa untuk digunakan sebagai panduan dalam merancang proses fraksinasi
minyak kelapa secara lebih praktis.
3 Menetapkan prosedur pendinginan yang efektif untuk menghasilkan fraksi
minyak kelapa dengan kandungan MCT tinggi.
4 Mengetahui pengaruh laju pendinginan kritis dan suhu kristalisasi terhadap
perubahan komposisi dan profil TAG, kinetika kristalisasi dan sifat melting
produk fraksinasi minyak kelapa.
5 Mengetahui hubungan (model persamaan matematika) antara berbagai
parameter fraksinasi minyak kelapa dengan prosedur pendinginan selama
proses kristalisasi (laju pendinginan kritis, suhu kristalisasi dan lama proses
kristalisasi), yang dapat digunakan untuk memprediksi komposisi kimia, sifat
fisik dan termal-mekanis produk akhir di masing-masing fraksi stearin
maupun olein.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah mempelajari perilaku kristalisasi dan
fraksinasi minyak kelapa pada berbagai perlakuan pendinginan dan suhu
kristalisasi yang diterapkan serta melihat karakteristik masing-masing fraksi olein
dan stearin yang dihasilkan dari berbagai perlakuan tersebut. Bahan baku yang
digunakan adalah RBDCNO. Peralatan utama yang digunakan adalah kristalisator
dengan kapasitas 120 kg yang dilengkapi dengan alat pengaduk dan pencatat suhu
secara otomatis dan penyaring vakum yang dilengkapi sistem pendingin isotermal.
Fokus penelitian ini diarahkan pada penemuan berbagai model hubungan antara
perlakuan pendinginan dan suhu kristalisasi terhadap kinetika kristalisasi, perilaku
fraksinasi dan karakteristik fraksi olein dan stearin yang dihasilkan.

Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini antara lain adalah menyediakan data dasar bagi
pengembangan metode fraksinasi kering minyak kelapa untuk tujuan
menghasilkan produk olahan minyak kelapa secara spesifik. Data-data dasar ini

5

akan dilengkapi dengan berbagai model persamaan hubungan antar berbagai input
faktor dengan perilaku kristalisasi dan karakteristik fraksi minyak yang
dihasilkan. Data dan model yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat
menjadi dasar bagi pengembangan metode untuk menghasilkan diversifikasi
produk olahan berbasis minyak kelapa dengan nilai tambah tinggi, khususnya
yang memerlukan fraksinasi dalam proses produksinya.

6

7

2 TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Kelapa
Pendapat keliru tentang minyak kelapa yang selama ini dianggap sebagai
minyak yang tidak baik untuk kesehatan karena kandungan asam lemak jenuhnya
yang tinggi telah menurunkan produksi, distribusi dan tingkat penerimaan
konsumen. Tetapi saat ini, dari bukti penelitian yang panjang, diketahui bahwa
lemak dalam minyak kelapa mempunyai sifat khas yang baik bagi kesehatan dan
berbeda dari hampir semua lemak pada minyak-minyak lain. Menurut St-Onge
(2005) dan Scrimgeour (2005), minyak kelapa dengan kandungan triasilgliserol
rantai menengahnya tidak memiliki pengaruh negatif terhadap kolesterol malah
memberi efek perlindungan terhadap penyakit atherosclerosis dan jantung;
triasilgliserol rantai menengah atau Medium Chain Triglycerides (MCT) kurang
bersifat fattening dibandingkan dengan triasilgliserol jenis lain dan tidak pernah
disimpan dalam bentuk cadangan energi pada proses metabolisme lipid; MCT
dicerna lebih cepat dibandingkan dengan triasilgliserol jenis lain; MCT
menguntungkan secara khusus dalam hal menyediakan energi bagi jaringan limpa,
hati dan sel-sel lemak; mengkonsumsi MCT dapat menstimulasi fungsi tiroid dan
mendorong untuk terjadinya penurunan berat badan.
Pemanfaatan minyak kelapa selain untuk produk pangan (minyak makan),
banyak juga dibutuhkan untuk produk oleokimia. Minyak kelapa merupakan
sumber utama asam lemak kaproat, kaprilat, kaprat dan laurat komersial. Minyak
kelapa dan minyak kernel sawit karena mengandung asam laurat sekitar 50%
sering juga disebut sebagai minyak laurat. Sifat dari lemak laurat minyak kelapa
yang cepat meleleh dan tidak meninggalkan sensasi yang berasa ”greasy” pada
permukaan lidah, sulit ditemukan kesamaannya dengan minyak atau lemak non
laurat. Karakteristik khusus minyak kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.1 (O’Brien,
2004).
Minyak laurat merupakan bahan yang sangat dibutuhkan oleh industri
oleokimia di seluruh dunia karena nilai penting dari fraksi lauratnya sangat
dibutuhkan oleh pabrik sabun