Penggandaan Skala Produksi Mono Dan Diasilgliserol (Mdag) Berbasis Sawit Dengan Metode Gliserolisis

i

PENGGANDAAN SKALA PRODUKSI MONO DAN
DIASILGLISEROL (MDAG) BERBASIS SAWIT DENGAN
METODE GLISEROLISIS

ANDRI J LAKSANA

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

ii

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Penggandaan Skala

Produksi Mono dan Diasilgliserol (MDAG) Berbasis Sawit dengan Metode
Gliserolisis adalah benar karya saya dengan arahan dari Prof Dr Ir Nuri Andarwulan,
MSi dan Prof Dr Ir Purwiyatno Hariyadi, MSc dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, April 2016
Andri J Laksana
NIM F24110008

* Pelimpahan hak cipta atas karya tulis dari penelitian kerja sama dengan pihak luar
IPB harus didasarkan pada perjanjian kerja sama yang terkait

iv

ABSTRAK
ANDRI J LAKSANA. Penggandaan Skala Produksi Mono dan Diasilgliserol

(MDAG) Berbasis Sawit dengan Metode Gliserolisis. Dibimbing Oleh NURI
ANDARWULAN dan PURWIYATNO HARIYADI.
Produk turunan kelapa sawit yang banyak dimanfaatkan yaitu bersumber dari
minyak sawit atau crude palm oil (CPO). Sedangkan pemanfaatan minyak inti sawit
atau palm kernel oil (PKO) masih sangat sedikit. Salah satu pemanfaatan produk
turunan PKO yang dapat dilakukan ialah dengan membuat emulsifier. Tujuan
penelitian ini adalah untuk (1) uji coba penggandaan skala sintesis MDAG dari
bahan baku (FHPKO dan gliserol) sebanyak 50 kg dengan metode gliserolisis pada
skala pilot plant (2) mempelajari perubahan karakteristik produk selama proses
gliserolisis dan (3) analisis karakteristik fisikokimia produk MDAG. Gliserolisis
merupakan reaksi interesterifikasi yang melibatkan perpindahan gugus asil yang
terdapat pada minyak kedalam gliserol sehingga terbentuk senyawa monodiasilgliserol (MDAG). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa selama proses
gliserolisis terjadi perubahan fraksi asilgliserol, pembentukan asam lemak bebas
dan pembentukan gliserol bebas. Reaksi pembentukan MAG dan DAG pada semua
suhu yang diamati mengikuti laju reaksi orde nol. Produksi MDAG skala pilot plant
dengan target konsentrasi MAG 46.42 % dapat tercapai dengan melakukan proses
gliserolisis pada suhu 160 oC dengan waktu 381 menit, suhu 162.5 oC selama 358
menit, 163.5 oC selama 312 menit, dan 165 oC selama 197 menit. Fraksi MAG dan
DAG terbesar 53.99 % dan 16.54 % diperoleh pada waktu 240 menit dengan suhu
165 oC. Karakteristik fisikokimia produk dengan kadar asam lemak bebas (ALB)

dan gliserol bebas (GB) terkecil yaitu 2.30 % dan 2.00 % terdapat pada produk
MDAG 163.5 oC dengan waktu 240 menit. Sedangkan ALB terbesar ada pada
produk MDAG 160 oC sebesar 3.27 % dan GB terbesar pada produk MDAG 162.5
o
C sebesar 2.35 %.

Kata kunci: emulsifier, FHPKO, gliserolisis, mono-diasilgliserol, pilot plant

v

ABSTRACT
ANDRI J LAKSANA. Scale up of Production Mono and Diacylglycerol (MDAG)
Palm Based with Glycerolysis Method. Supervised by NURI ANDARWULAN and
PURWIYATNO HARIYADI.
The most widely used of palm oil derivated products are produced from crude
palm oil (CPO). While the use of palm kernel oil (PKO) was still very little. One of
the utilization of PKO derivative products can be done by creating an emulsifier.
The objectives of this study were to (1) Trial of MDAGs synthesis from 50 kg raw
materials (FHPKO and glycerol) by glycerolysis method in pilot plant scale (2) to
study the changes in product characteristics during glycerolysis process and (3) to

analyze physicochemical characteristics of MDAGs product. Glycerolysis is
interesterification reaction which involve the transfer of acyl groups contained in
the oil to form compounds into glycerol mono-diacylglycerols (MDAGs). The
result of this study indicates that during glycerolysis process, there is a change of
acylglycerol fraction, the formation of free fatty acid and the formation of free
glycerol in the product. MAG and DAG forming reaction followed zero order
reaction. MDAGs production in pilot plant scale can reached the target of MAG
46.42 % if the time of glycerolysis process was changed. Glycerolysis process at
160 oC needed 381 minutes, at 162.5 oC needed 358 minutes, at 163.5 oC needed
312 minutes, and at 165 oC needed 197 minutes. The biggest MAG and DAG
fraction (53.99 % and 16.54 %) was obtained by glycerolysis process with time 240
minutes and temperature 165 oC. The smallest product physicochemical
caracteristics for free fatty acid (FFA) 2.30 % and free glycerol (FG) 2.00 % were
in MDAGs product 163.5 oC and 240 minutes. While, the biggest FFA was found
in MDAGs 160 oC (3.27 %) and for FG the biggest was found in MDAGs 162.5 oC
(2.35 %).
Key words: emulsifier, FHPKO, glycerolysis, mono-diacylglycerol, pilot plant

vi

PENGGANDAAN SKALA PRODUKSI MONO DAN
DIASILGLISEROL (MDAG) BERBASIS SAWIT DENGAN
METODE GLISEROLISIS

ANDRI J LAKSANA

Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

viii

ix

PRAKATA
Puji syukur ke hadirat Allah subhanahu wa ta’ala atas segala limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kekuatan dan kesehatan untuk
menyelesaikan skripsi dengan judul ”Penggandaan Skala Produksi Mono dan
Diasilgliserol (MDAG) Berbasis Sawit dengan Metode Gliserolisis”.
Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada Prof Dr Ir Nuri
Andarwulan, MSi dan Prof Dr Ir Purwiyatno Hariyadi, MSc selaku pembimbing
skripsi atas segala bimbingan, saran, nasehat dan perhatian kepada penulis dalam
penyusunan skripsi ini.
Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ayah, Ibu, Kak Reza, Rachman dan keluarga besar atas segala doa yang tulus,
perhatian, cinta dan kasih sayang serta perjuangan yang tiada henti sehingga
penulis bisa menyelesaikan pendidikan di jenjang Sarjana.
2. Southeast Asian Food and Agricultural Science and Technology (SEAFAST)
Center IPB yang telah memberikan bantuan dana dan fasilitas untuk melakukan
penelitian ini.
3. Staf laboratorium SEAFAST Center IPB : Mba Ria NT, Mba Ria CN, Mas Arief
R Affandi, Mas Agus S, Pak Sukarna dan Mba Tami atas bantuan dan

kerjasamanya selama penelitian ini.
4. Staf SEAFAST Center IPB: Ibu Elly, Pak Ade, Pak Adi, Ibu Erly, Ibu Lira, Ibu
Asih, Ibu Evah, Ibu Yuli dan seluruh keluarga besar SEAFAST yang tidak bisa
saya sebutkan satu persatu atas dukungan dan kerjasamanya.
5. Dosen Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan yang telah memberikan ilmu
dan nasehat.
6. Staf Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan: Mba Yane, Pak Rozak, dan
seluruh keluarga besar Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan yang tidak bisa
saya sebutkan satu persatu atas dukungan dan kerjasamanya
7. Teman – teman Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan angkatan 48.
8. Teman – teman penghuni Pondok Andalusia.
9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu
penulis menyelesaikan skripsi ini.
Semoga Allah subhanahu wa ta’ala memberikan balasan atas segala
bantuan dan doa yang telah diberikan kepada penulis. Selain itu, penulis juga
berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat menambah ilmu.
Bogor, April 2016
Andri J Laksana

x

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI

x

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR TABEL

xi

DAFTAR LAMPIRAN

xii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

METODOLOGI

3

Tempat dan Waktu Penelitian

3

Bahan dan Alat

3

Metodologi Penelitian

3

Metode Analisis

8

HASIL DAN PEMBAHASAN

10

Karakteristik Bahan Baku FHPKO

10

Verifikasi Sintesis MDAG Skala Laboratorium

11

Sintesis MDAG Skala Pilot Plant

14

Karakteristik Produk MDAG

23

SIMPULAN DAN SARAN

25

Simpulan

25

Saran

25

DAFTAR PUSTAKA

26

LAMPIRAN

28

RIWAYAT HIDUP

31

xi

DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir proses pembuatan MDAG dengan metode gliserolisis pada
rasio mol substrat 1:2.3, waktu reaksi 240 menit dan suhu 160 oC skala
laboratorium
2 Skema unit produksi MDAG skala laboratorium
3 Skema unit produksi MDAG skala pilot plant dan unit tangki esterifikasi
yang digunakan.
4 Diagram alir proses pembuatan MDAG dengan metode gliserolisis skala
pilot plant
5 Kromatogram fraksi asilgliserol FHPKO
6 Kromatogram komposisi fraksi asilgliserol MDAG hasil reaksi gliserolisis
dengan suhu 160 oC dan waktu 240 menit
7 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan waktu reaksi 240 menit
dan rasio mol substrat 1:2.3 pada suhu 160 ˚C dengan katalis NaOH 1 %
8 Perbandingan persentase fraksi asilgliserol MDAG hasil percobaan dan
literatur (Triana 2014) berdasarkan waktu reaksi 240 menit dan rasio mol
substrat 1:2.3 pada suhu 160 ˚C dengan katalis NaOH 1 % (v/b)
9 Perbandingan persentase fraksi asilgliserol MDAG sintesis dengan suhu 160
o
C dan waktu 240 menit skala laboratorium dan skala pilot plant
10 Profil perubahan kandungan senyawa kimia selama proses produksi
MDAG skala pilot plant pada berbagai suhu
11 Grafik reaksi orde nol pembentukan MAG, DAG, dan penguraian TAG
12 Hubungan logaritma natural konstanta laju reaksi (k) dengan suhu reaksi
(Kelvin-1)
13 Kromatogram komposisi fraksi asilgliserol MDAG hasil reaksi gliserolisis
dengan suhu 165 oC dan waktu 240 menit

4
5
6
7
11
12
13

14
15
17
19
22
23

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8

Karakteristik bahan baku FHPKO
Perbandingan nilai CV dan RSDH
Karakteristik produk MDAG hasil sintesis skala laboratorium
Parameter laju reaksi pembentukan MAG
Parameter laju reaksi pembentukan DAG
Parameter laju reaksi penguraian TAG
Perkiraan waktu proses gliserolisis
Karakteristik produk MDAG hasil gliserolisis skala pilot plant selama 240
menit

11
12
13
18
20
21
22
24

xii

DAFTAR LAMPIRAN
1a Perubahan kandungan senyawa kimia selama reaksi gliserolisis dengan suhu
reaksi 160 oC
1b Perubahan kandungan senyawa kimia selama reaksi gliserolisis dengan suhu
reaksi 162.5 oC
1c Perubahan komposisi asilgliserol selama reaksi gliserolisis dengan suhu
reaksi 163.5 oC
1d Perubahan komposisi asilgliserol selama reaksi gliserolisis dengan suhu
reaksi 165 oC
2 Grafik Orde kesatu reaksi pembentukan MAG, DAG dan penguraian TAG
3a Data hubungan reaksi pembentukan MAG terhadap waktu
3b Data hubungan reaksi pembentukan DAG terhadap waktu
3c Data hubungan reaksi penguraian TAG terhadap waktu
4 Data ln k dan 1/T Orde nol

28
28
28
28
29
30
30
30
30

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit merupakan komoditas yang banyak diproduksi di Indonesia.
Badan Pusat Statistik (BPS) mencatat bahwa pada tahun 2013 produksi minyak
sawit di Indonesia mencapai 26.9 juta ton. Tingginya produktivitas minyak sawit
diimbangi juga dengan banyaknya permintaan produk turunan dari minyak sawit
itu sendiri. Turunan minyak sawit banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk
produk pangan maupun non pangan diantaranya yaitu produk coklat, margarin,
minyak goreng, kosmetik, dan lain-lain.
Buah kepala sawit selain sebagai sumber dari minyak sawit atau biasa
disebut crude palm oil (CPO), tetapi juga menjadi sumber bahan minyak inti sawit
atau palm kernel oil (PKO). Saat ini, minyak sawit lebih banyak pemanfaatannya
daripada minyak inti sawit. Seperti di Indonesia, minyak sawit banyak
dimanfaatkan sebagai bahan baku minyak goreng, margarin, produk sabun dan
oleokimia. Sedangkan di Eropa minyak sawit sudah banyak dimanfaatkan sebagai
bahan bakar alami atau biasa disebut biodesel.
PKO memiliki komposisi asam lemak tidak jenuh yang rendah sehingga
sesuai jika digunakan sebagai lemak pada produk-produk makanan seperti
confectionary fats, coffee whiteners, nut roastin, candy center, spray oils, dan
cookie filler (O’Brien 2009). Selain itu, PKO banyak tersusun oleh asam lemak
laurat (C12:0) yang kaya akan manfaat salah satunya memiliki aktifitas antimikroba
yang tinggi. Pemanfaatan PKO di Indonesia masih sangat sedikit, sedangkan
penggunaannya cukup banyak. Badan Pusat Statistik (BPS) tahun 2013 mencatat
bahwa produk impor hasil perkebunan kelapa sawit terbesar yang dilakukan
Indonesia ialah produk turunan PKO hingga mencapai 99.51% dari dua golongan
produk kelapa sawit yang diimpor. Sehingga diperlukan pengembangan lebih lanjut
terhadap produk turunan PKO tersebut.
Penelitian mengenai pemanfaatan PKO sudah cukup banyak dilakukan.
Salah satunya ialah penelitian yang dilakukan oleh Triana (2014). Pada penelitian
tersebut diperoleh hasil terbaik dalam pembuatan emulsifier dari FHPKO pada
skala laboratorium dengan rasio 1:2.3 antara (FHPKO dan gliserol) serta parameter
proses suhu 160 oC dan waktu 240 menit. Oleh karena itu, diperlukan penelitian
lanjutan dengan peningkatan skala menjadi skala pilot plant. Sehingga hasil dari
proses tersebut dapat dimanfaatkan oleh industri sebagai acuan untuk
mengembangkan produk turunan PKO. Sebab, skala pilot plant merupakan skala
untuk mendapatkan operasi optimal dan kontrol yang tepat sebelum menuju ke
produksi secara komersial atau industrialisasi (Valentas et al. 1991).
Emulsifier merupakan bahan yang digunakan untuk menurunkan tegangan
permukaan antara bahan yang larut air dengan bahan yang tidak larut air. Emulsifier
dapat dibuat melalui proses interesterifikasi. Senanayake dan Shahidi (2005)
menyatakan bahwa interesterifikasi merupakan suatu reaksi yang melibatkan
pergantian dari suatu residu asil, yang terjadi antara sebuah ester dengan jenis
molekul asam (asidolisis), antara sebuah ester dengan jenis alkohol (alkoholisis),
atau antara gugus ester yang satu dengan gugus ester yang lainnya
(transesterifikasi). Proses interesterifikasi terbagi menjadi 4 jenis reaksi yaitu
asidolisis, alkoholisis, gliserolisis, dan transesterifikasi (Rousseau dan Marangoni

2

2002). Gliserolisis merupakan reaksi interesterifikasi yang melibatkan perpindahan
gugus asil yang terdapat pada minyak kedalam gliserol. Umumnya reaksi
gliserolisis tersebut dibantu oleh katalis yang berguna untuk mempercepat reaksi.
MAG dan DAG merupakan produk emulsifier yang salah satunya bersumber dari
bahan baku minyak sawit atau PKO. Produk monoasilgliserol (MAG) dan
diasilgliserol (DAG) banyak dihasilkan dari proses gliserolisis minyak atau lemak
dengan gliserol yang menggunakan katalis alkali seperti natrium atau kalsium
hidroksida (O’Brien 1998).
Sebelum dilakukan tahap produksi emulsifier umunya bahan baku minyak
yang digunakan berbentuk fully hydrogenated. Fully hydrogenated merupakan
bentuk turunan dari minyak sawit yang telah melalui proses fraksinasi dan
hidrogenasi. Menurut Lonchampt dan Hartel (2004), PKO umumnya dihidrogenasi
dan fraksinasi bertujuan untuk meningkatkan kekerasan dan profil pencairannya.
Hal tersebut dilakukan dengan tujuan agar minyak tersebut tidak mudah teroksidasi
selama penyimpanan, sehingga pemanfaatan produk tersebut lebih mudah
dilakukan. Hidrogenasi merupakan proses yang mengubah karakteristik fisik dari
lemak dan minyak menjadi karakteristik yang lebih baik untuk aplikasi spesifik
(Senanayake dan Shahidi 2005). Salah satu contoh produk turunan hasil hidrogenasi
ialah fully hydrogenated palm kernel oil (FHPKO).

Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini ialah perubahan kondisi proses
sintesis MDAG dan produknya dari skala laboratorium menjadi skala pilot plant
dengan mengacu pada penelitian sebelumnya (Triana 2014).

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk (1) uji coba penggandaan skala sintesis
MDAG dari bahan baku (FHPKO dan gliserol) sebanyak 50 kg dengan metode
gliserolisis pada skala pilot plant (2) mempelajari perubahan karakteristik produk
selama proses gliserolisis pada skala pilot plant dan (3) analisis karakteristik
fisikokimia produk MDAG.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai kondisi
reaksi untuk mensintesis MDAG dari bahan FHPKO pada skala pilot plant.
Sehingga industri minyak sawit dapat memanfaatkan informasi tersebut sebagai
acuan untuk pengembangan nilai tambah produk turunan FHPKO yang dihasilkan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah verifikasi sintesis MDAG dari
FHPKO skala laboratorium, uji coba sintesis MDAG skala pilot plant, dan uji
karakteristik produk MDAG.

3

METODOLOGI
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan selama delapan bulan dimulai dari bulan Mei
sampai bulan Desember 2015 di Laboratorium Pilot Plant, Laboratorium Kimia
Ilmu dan Teknologi Pangan (ITP) dan Laboratorium Kimia SEAFAST Center,
Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini ialah Fully Hydrogenated
palm kernel oil (FHPKO), gliserol, NaOH, asam sitrat, gas nitrogen, larutan
Na2S2O3 0.1 M, larutan alkohol 95 % netral, asam asetat glasial, kloroform, air
destilata, N-Methyl-N-trimethylsilyl-trifluoroacetamid, larutan Wijs, larutan KI,
indikator fenolftalein, pati, dan bahan analisis kimia lainnya.
Alat yang digunakan antara lain satu set tangki esterifikasi dengan kapasitas
100 liter yang dilengkapi dengan chiller, sumber pemanas dari listrik dan mesin
pompa vakum. Selain itu, Gas Chromatography, Stirring hotplate, neraca analitik,
labu erlenmeyer, labu tiga leher, buret, pipet mohr, oven, desikator, dan peralatan
gelas lainnya digunakan untuk analisis sifat fisikokimia dari produk MDAG.
Metodologi Penelitian
Penelitian dilakukan dalam empat tahap, yaitu tahap pertama melakukan uji
karakteristik bahan baku FHPKO, kemudian tahap kedua adalah verifikasi sintesis
MDAG skala laboratorium (Triana 2014) dengan berat substrat (FHPKO dan
gliserol) sebesar 150 gram, tahap ketiga yaitu melakukan uji coba proses produksi
MDAG skala pilot plant dengan menggunakan bahan baku (FHPKO dan gliserol)
yang telah ditingkatkan menjadi 50 kg, dan tahap keempat melakukan karakterisasi
produk MDAG dari hasil produksi skala pilot plant yang telah dilakukan.
Karakterisasi Bahan Baku
Tahap pertama merupakan karakterisasi bahan baku FHPKO diawali
dengan menganalisis kadar asam lemak bebas (ALB) (AOCS Ca 5a-40 2003), kadar
air (AOCS Aa 3-38 2003), bilangan peroksida (AOCS Cd 8-53 2003), dan bilangan
iod (AOCS Cd 1-25 2003).
Tahap Verifikasi Sintesis MDAG Skala Laboratorium (Triana 2014)
Bahan baku FHPKO yang telah melalui tahap pertama kemudian
dilanjutkan ke tahap kedua yaitu proses sintesis MDAG skala laboratorium. Pada
tahap ini FHPKO akan direaksikan dengan gliserol dalam rasio jumlah tertentu.
Rasio mol substrat (FHPKO:gliserol) yang digunakan ialah 1 : 2.3. Sebanyak 150
gram total campuran FHPKO dengan gliserol dipanaskan hingga mencapai suhu
160 oC dan disertai pengadukan secara kontinyu di dalam labu tiga leher berukuran
250 mL yang menggunakan oilbath di atas pemanas hotplate. Setelah proses
tersebut dilakukan, kemudian dilanjut dengan penambahan gas N2 selama 5 menit.
Hal tersebut dilakukan untuk menghindari terjadinya reaksi oksidasi pada minyak

4

FHPKO di dalam labu. Diagram alir proses pembuatan MDAG skala laboratorium
dapat dilihat pada Gambar 1 berikut:
Fully Hydrogenated Palm
Kernel Oil (FHPKO) 113.85 g

Pemanasan minyak hingga mencapai suhu 100 oC

FHPKO cair
Rasio mol 1:2.3

Gliserol 36.15 g

Pemanasan dan homogenisasi campuran

Reaksi gliserolisis
Suhu reaksi : 160 oC dan Waktu reaksi : 240 menit

Larutan NaOH
18 N sebanyak
1 % (v/b)

Penghembusan gas N2 setiap 60 menit selama 5 menit

Pendinginan secara cepat hingga suhu bahan ± 70 oC

Netralisasi dengan Penambahan asam sitrat
0.05 % (b/b) selama 10 menit

Pemisahan gliserol berlebih

Produk MDAG

Analisis sifat fisikokimia produk
Gambar 1 Diagram alir proses pembuatan MDAG dengan metode gliserolisis
pada rasio mol substrat 1:2.3, waktu reaksi 240 menit dan suhu 160 oC
skala laboratorium

5

Gambar 2 Skema unit produksi MDAG skala laboratorium (Keterangan : a. labu
leher tiga dalam oilbath, b. magnetic stirrer, c. termometer, d.
kondensor, e. sirkulator air (untuk kondensor), f. hot plate stirrer)
Proses gliserolisis dilakukan selama 240 menit. Perhitungan waktu dimulai
setelah suhu 160 oC tercapai dan dilakukan penambahan NaOH 1 % (v/b). Setelah
proses gliserolisis selesai, kemudian dilakukan proses pendinginan bahan yang
dilakukan dengan cara memindahkan labu reaksi secara cepat dari oilbath ke dalam
waterbath yang berisi air dingin hingga mencapai suhu ± 70 oC. Proses netralisasi
katalis dilakukan dengan menambahkan asam sitrat 0.05 % (b/b) selama 10 menit
dengan jumlah yang sesuai dengan perhitungan stoikiometri reaksi. Pemisahkan
gliserol dan produk dari campurannya dilakukan dengan cara sentrifugasi pada
kecepatan 2000 rpm selama 10 menit. Proses ini bertujuan memisahkan gliserol
yang tidak bereaksi dengan produk MDAG. Setelah produk terbentuk dilakukan
pengukuran fraksi asilgliserol untuk dibandingkan hasilnya dengan nilai fraksi
asilgliserol hasil uji coba sintesis MDAG skala pilot plant. Skema unit produksi
MDAG skala laboratorium dapat dilihat pada Gambar 2.
Tahap Uji Coba Sintesis MDAG Skala Pilot Plant (Modifikasi Affandi 2011)
Peralatan yang digunakan pada skala pilot plant ialah tanki esterifikasi
dengan kapasitas 100 Liter yang dilengkapi dengan chiller. Gambar dan skema
reaktor esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 3. Kondisi proses yang digunakan
sesuai dengan hasil terbaik yang diperoleh pada skala laboratorium. Ujicoba sintesis
MDAG pertama menggunakan parameter waktu dan suhu proses 240 menit dan 160
o
C. Total bahan baku yang digunakan ialah 50 kg. Minyak FHPKO yang telah
dicairkan dimasukkan ke dalam tanki esterifikasi dan dipanaskan hingga menapai
100 oC. Setelah suhu tercapai, gliserol dimasukkan ke dalam tanki melalui kran
bawah dengan menggunakan bantuan pompa vakum. Pompa vakum dinyalakan
sampai vacuum gauge reaktor menunjukkan angka 15 inHg. Setelah angka tersebut
tercapai, kemudian dilakukan penghembusan gas N2 sampai vacuum gauge reaktor
menunjukkan angka 0 inHg. Campuran tersebut dipanaskan hingga mencapai suhu
160 oC. Setelah suhu 160 oC tercapai, katalis NaOH 1 % (v/b minyak) dan sabun
Na 0.05 % (b/b minyak) dimasukkan ke dalam tanki dengan bantuan pompa vakum.
Penghembusan gas N2 dilakukan setiap 60 menit saat proses pemanasan.
Penghembusan N2 bertujuan untuk mengusir gas O2 yang berpotensial

6

mengoksidasi asam lemak. Waktu reaksi mulai dihitung dan pemanasan dilakukan
selama 240 menit.
Proses pendinginan dilakukan setelah reaksi gliserolisis selesai dilakukan.
Suhu bahan diturunkan dari 160 oC menjadi ± 70 oC dengan bantuan sirkulasi air
pendingin. Suhu air pendingin yang digunakan sesuai dengan suhu ideal yang telah
diketahui. Setelah bahan didinginkan, kemudian dilakukan proses netralisasi
dengan menambahkan asam sitrat 0.05% (b/b) ke dalam campuran. Proses
netralisasi berlangsung selama 10 menit dengan suhu reaksi sekitar 70 oC. Sirkulasi
campuran dihentikan setelah proses netralisasi selesai. Langkah berikutnya ialah
mendiamkan campuran substrat selama 30 menit pada suhu 70 oC. Kran diatas
tangki dibuka agar tidak vakum. Endapan dikeluarkan terlebih dahulu. Kemudian
produk MDAG ditampung kedalam wadah. Setelah produk diperoleh kemudian
dilakukan analisis sifat fisikokimia dan komposisi asilgliserol produk tersebut.
Setelah uji coba pertama dilakukan kemudian dilakukan uji coba lainnya
dengan parameter suhu yang berbeda. Parameter yang digunakan terdiri atas 3
modifikasi suhu 162.5 oC, 163.5 oC, dan 165 oC dengan waktu proses 240 menit.
Selama proses dilakukan studi perubahan komposisi asilgliserol. Studi tersebut
dilakukan dengan cara analisis terhadap perubahan komposisi asilgliserol selama
reaksi gliserolisis pada tiga parameter suhu 162.5 oC, 163.5 oC, dan 165 oC dengan
pengambilan contoh setiap 30 menit sampai 240 menit.

(1)

(2)

Gambar 3 (1) Skema unit produksi MDAG skala pilot plant (Keterangan : a. tabung
gas nitrogen, b. tangki esterifikasi, c. pompa sirkulasi, d. tabung
pendingin (chiller), e. pompa vakum, f. pengukur tekanan vakum
(vacuum gauge), g. kran masuk dan keluar bahan (input and output), h.
kran pengambilan sampel (sampling), i. arah aliran bahan, j. pemanas
listrik, k. Arah aliran air); (2) Unit tangki esterifikasi yang digunakan.

7

Pembentukan fraksi MAG dan DAG, serta penurunan kandungan TAG pada
produk akan dianalisis dengan menggunakan kromatografi gas. Setelah produk
terbentuk, dilakukan perhitungan nilai rendemen dan fraksi asilgliserol dari satu
seri perlakuan. Adapun diagram alir proses pembuatan MDAG skala pilot plant
pada Gambar 4 berikut:
Fully Hydrogenated Palm
Kernel Oil (FHPKO) 37.95 kg

Pemanasan minyak hingga mencapai suhu 100 oC

FHPKO cair
Rasio mol 1:2.3

Gliserol 12.05 kg

Pemanasan dan homogenisasi campuran

Reaksi gliserolisis
Suhu reaksi : 160 oC, 162.5 oC, 163.5 oC, dan 165 oC
Waktu reaksi : 240 menit

Larutan NaOH
18 N sebanyak
1 % (v/b)

Penghembusan gas N2 setiap 60 menit
(selama pemanasan awal dan proses gliserolisis terjadi)

Pendinginan secara cepat hingga suhu bahan ± 70 oC

Netralisasi dengan Penambahan asam sitrat
0.05 % (b/b) selama 10 menit

Pemisahan gliserol berlebih

Produk MDAG

Analisis sifat fisikokimia produk
Gambar 4 Diagram alir proses pembuatan MDAG dengan metode gliserolisis
skala pilot plant

8

Karakterisasi Produk MDAG
Pengujian karakteristik fisikokimia produk MDAG terdiri atas analisa
komposisi asilgliserol (Modifikasi AOCS Official Method Cd 11b-91 2003), kadar
asam lemak bebas (ALB) (AOCS Ca 5a-40 2003), dan gliserol bebas (AOCS
Official Method Da 23-56 1997).
Metode Analisis
Analisa kadar air (AOCS Aa 3-38 2003)
Sejumlah ± 5 gram sampel dimasukkan ke dalam cawan yang telah
diketahui beratnya. Kemudian cawan dimasukkan ke dalam oven bersuhu 100 oC
hingga diperoleh berat yang konstan. Perhitungan persen basis basah (bb) kadar air
dilakukan dengan menggunakan rumus :
c - (a - b)
× 100 %
Kadar air % bb =
c
Keterangan :

a = berat cawan dan sampel akhir (g)
b = berat cawan (g)
c = berat sampel awal (g)

Analisa kadar asam lemak bebas (ALB) (AOCS Ca 5a-40 2003)
Persentase asam lemak bebas dihitung berdasarkan jenis asam lemak
dominan atau spesifik yang terdapat dalam sampel. Sampel harus dalam keadaan
cair sebelum ditimbang, namun demikian pemanasan yang dilakukan tidak boleh
melebihi 10 oC diatas titik lelehnya. Sampel ditimbang sebanyak 10 gram dalam
erlenmeyer, kemudian dilarutkan ke dalam 25 mL etanol 95 % yang telah
dinetralisasi dan ditambah 2 mL indikator fenolftalein. Larutan yang sudah siap
kemudian dititrasi menggunakan NaOH 0.1 N yang telah distandarisasi. Titrasi
dilakukan sampai terbentuk warna merah muda yang dapat bertahan selama 30
detik. Kadar asam lemak bebas dihitung dengan menggunakan rumus perhitungan
:
Kadar asam lemak bebas sebagai asam laurat (%) =
Keterangan :

mL NaOH × N × 20.0
Berat sampel (g)

N = normalitas larutan NaOH

Analisa bilangan peroksida (AOCS Cd 8-53 2003)
Sampel minyak ditimbang seberat 5 gram dan dimasukkan ke dalam
erlenmeyer 250 mL tertutup. Sampel ditambah dengan campuran asam asetat
glasial dan kloroform (3:2) sebanyak 30 mL dan kemudian digoyang agar merata.
Larutan KI jenuh ditambahkan sebanyak 0.5 mL kemudian ditutup dengan cepat,
digoyang selama 1 menit. Sampel disimpan di tempat yang gelap selama 1 menit.
Setelah itu, sampel ditambahkan 30 mL air destilata. Larutan tersebut dititrasi
dengan larutan sodium tiosulfat 0.01 N dan digoyang dengan kuat. Larutan pati 1
% ditambahkan ketika warna larutan agak memudar, kemudian titrasi diteruskan
hingga warna biru menghilang. Perlakuan yang sama juga dilakukan kepada
blanko. Bilangan peroksida dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

9

Bilangan peroksida

meq O2
kg

=

(Vs - Vb )
× N × 1000
m

Keterangan :
Vs = volume sodium tiosulfat untuk titrasi sampel (mL)
Vb = volume sodium tiosulfat untuk titrasi blanko (mL)
N = konsentrasi sodium tiosulfat yang distandarisasi (N)
m = massa sampel (g)
Analisa bilangan iod (AOCS Cd 1-25 2003)
Bilangan iod adalah ukuran ketidakjenuhan lemak dan minyak yang
diekspresikan dengan jumlah miligram iodin yang diserap oleh satu gram sampel.
Sekitar 10 gram sampel dimasukkan ke dalam erlenmeyer tertutup. Selanjutnya
ditambah 15 mL kloroform dan 25 mL larutan Wijs. Larutan disimpan di tempat
gelap selama 30 menit, kemudian ditambah 20 mL KI 10 % dan 100 mL aquades.
Larutan dititrasi dengan larutan sodium tiosulfat 0.1 N menggunakan indikator pati
1 % sampai larutan menjadi jernih (warna biru hilang). Dilakukan hal yang sama
untuk blanko (tanpa sampel). Bilangan iod dihitung menggunakan rumus :

Keterangan :

mg
12.69 × N × (V3 - V4 )
Bilangan iod ( ) =
g
m

N = normalitas larutan standar sodium tiosulfat 0.1 N
V3= volume larutan sodium tiosulfat 0.1 N blanko
V4= volume larutan sodium tiosulfat 0.1 N sampel
m = massa sampel (g)

Analisa komposisi asilgliserol (Modifikasi AOCS Official Method Cd 11b-91
2003)
Sampel ditimbang dengan teliti sebesar 0.0250 – 0.0255 gram. Bahan yang
telah ditimbang, kemudian dimasukkan dalam vial, ditambahkan 10 µL
tetrahydrofuran dan 50 µL N-methyl-N-trimethylsilyl-trifluoroacetamid. Tutup
tabung, kemudian vorteks dengan kecepatan 2400 rpm selama 90 detik. Bahan yang
sudah divorteks, kemudian dimasukkan ke dalam ruang gelap selama 10 menit.
Tambahkan 2 mL heptan, kemudian vorteks kembali dengan kecepatan 2000 rpm
selama 30 detik. Tutup bagian luar tabung dengan parafilm. Lalu, diamkan sampel
kurang lebih 30 menit sebelum diinjeksi. Sampel yang telah siap, kemudian
diinjeksikan ke dalam GC sebanyak 1 µL.
Operasi kromatografi yang dilakukan ialah sebagai berikut, suhu awal
kolom sebesar 50 oC dinaikkan menjadi 180 oC dengan kenaikan 15 oC/menit
kemudian dinaikkan lagi menjadi 230 oC dengan kenaikan 7 oC/menit dan
dinaikkan lagi menjadi 380 oC, suhu detektor 390 oC, suhu injektor 390 oC,
kecepatan gas pembawa 0.7 mL N2/menit, kecepatan aliran udara yang digunakan
450 mL/menit dan volume injeksi 1 µL.

10

Analisa gliserol bebas (AOCS Official Method Da 23-56 1997)
Sebanyak 2.5 gram sampel ditimbang dalam gelas kimia 50 mL kemudian
dicairkan di atas hotplate. Sampel dipindahkan ke dalam labu ukur 250 mL dengan
penambahan pelarut kloroform sebanyak 22.5 mL. Sebanyak 125 mL air destilata
ditambahkan ke dalam labu ukur kemudian labu ditutup. Campuran dalam labu
dikocok dengan kuat selama kurang lebih 1 menit. Setelah dikocok, ditambahkan
air destilata hingga tanda tera.
Campuran didiamkan beberapa menit hingga terbentuk dua lapisan. Fase air
yang berada di bagian atas dipipet sebanyak 25 mL ke dalam erlenmeyer 250 mL,
kemudian ditambahkan asam periodat sebanyak 12.5 mL. Labu erlenmeyer dalam
keadaan tertutup alumunium foil. Larutan KI 15 % ditambahkan ke dalam labu
kemudian didiamkan selama kurang lebih 1 menit. Ditambahkan sebanyak 100 mL
air destilata ke dalam labu erlenmeyer. Campuran dititrasi dengan menggunakan
larutan sodium tiosulfat 0.1 N hingga terbentuk warna kuning. Indikator pati
ditambahkan sebanyak 2 mL kemudian dititrasi kembali hingga warna kompleks
menghilang. Kandungan gliserol bebas (%) dapat dihitung dengan rumus :
Gliserol bebas % =
Keterangan :

(Vb - Vs ) × N × 2.302
m

Vb = volume titrasi blanko (mL)
Vs = volume titrasi sampel (mL)
N = konsentrasi sodium tiosulfat (N)
m = massa sampel (g)

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan Baku FHPKO
Karakterisasi bahan baku bertujuan untuk menggambarkan mutu dari fully
hydrogenated palm kernel oil (FHPKO) sebagai bahan baku yang digunakan dalam
proses gliserolisis. Analisis karakteristik yang dilakukan meliputi analisis asam
lemak bebas (ALB), kadar air, bilangan peroksida, bilangan iod, dan fraksi
asilgliserol. Hasil analisis menunjukkan bahan baku FHPKO memiliki kadar air
sebesar 0.02 %, nilai tersebut cukup rendah sehingga dapat menurunkan risiko
terbentuknya asam lemak bebas yang diakibatkan proses hidrolisis. Menurut De
Greyt et al. (1998) sebanyak 0.01 % air yang terkandung dalam minyak akan
menginaktivasi katalis sebanyak 0.3 kg/ton minyak. Kadar asam lemak dan
bilangan peroksida bahan baku memiliki nilai sebesar 0.02 % dan 0.00 meq
peroksida/Kg. Nilai tersebut cukup rendah dan telah memenuhi syarat reaksi
gliserolisis karena nilai tersebut dibawah 0.1 % (b/b) untuk kadar asam lemak bebas
dan 1 % (b/b) untuk bilangan peroksida. Berdasarkan penelitian yang dilakukan
oleh Freedman et al. (1984) minyak atau lemak yang digunakan untuk proses
transesterifikasi harus memiliki ALB tidak lebih dari 0.5 % untuk menghasilkan
produk yang maksimal. ALB yang rendah dapat menghindari kemungkinan
terjadinya proses penyabunan karena bereaksi dengan katalis basa pada awal proses
yang dapat mengakibatkan menurunnya efektifitas katalis selama proses

11

gliserolisis. Selain itu, hasil analisis lainnya yaitu bilangan iod diperoleh hasil
sebesar 0.27 mg/g. Hasil analisis fraksi asilgliserol menunjukkan bahan baku
FHPKO terdiri atas 100% TAG. Kromatogram bahan baku FHPKO dapat dilihat
pada Gambar 5. Karakteristik bahan baku beserta standar deviasinya dapat dilihat
pada Tabel 1.
Tabel 1 Karakteristik bahan baku FHPKO
Hasil
Persyaratana Persyaratanb
Parameter
Analisis
Kadar air (%)
0.02 ± 0.00
< 0.01
< 0.01
Asam lemak bebas (%)
0.02 ± 0.00
< 0.1
< 0.05
Bilangan peroksida
0.00 ± 0.00
< 10.0
(meq O2/Kg)
Bilangan iod (mg/g)
0.27 ± 0.00
a
Sumber : Rousseau dan Marangoni (2002)
b
De Greyt et al. (1998)
TAG

pA
350
300

Respon area

250
200
150
100
50
2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

Waktu retensi (menit)

Gambar 5 Kromatogram fraksi asilgliserol FHPKO
Verifikasi Sintesis MDAG Skala Laboratorium
Verifikasi sintesis MDAG skala laboratorium dilakukan dengan
menggunakan parameter proses terbaik yang telah diperolah pada penelitian
sebelumnya oleh (Triana 2014). Sintesis MDAG dilakukan pada suhu 160 oC
dengan waktu reaksi selama 240 menit dengan rasio substrat 1:2.3
(FHPKO:gliserol). Produk yang terbentuk kemudian dianalisis dengan
menggunakan GC (Gas Chromatography) sehingga diperoleh kromatogram yang
menunjukkan fraksi asilgliserol dari produk yang dianalisis. Kromatogram tersebut
dapat dilihat pada Gambar 6. Kondisi proses sintesis MDAG terbaik diverifikasi
sebanyak 3 kali ulangan. Persentase fraksi asilgliserol MDAG hasil verifikasi yang

12

dilakukan sebanyak 3 ulangan dapat dilihat pada Gambar 7. Verifikasi dilakukan
untuk melihat konsistensi MAG dan DAG yang diperoleh dengan melihat nilai
Coefficient of Variance (CV) atau RSD. Menurut Patel et al. (2001) nilai RSD
sangat bervariasi tergantung pada jenis percobaan, faktor-faktor dan karakteristik
yang diukur. Hasil verifikasi menunjukkan jumlah fraksi MAG pada kromatogram
sebesar 37.07 ± 0.62 %, DAG 13.37 ± 0.34 % dan TAG 29.74 ± 0.20 % dengan CV
masing-masing 1.67 %, 2.54 %, dan 0.67 %. Kisaran nilai RSD Horwitz (RSDH)
yang dapat diterima adalah MAG 2.32 %, DAG 2.71 %, dan TAG 2.40 %.
Perbandingan CV dan RSDH dapat dilihat pada Tabel 2. Berdasarkan tabel tersebut
dapat dilihat bahwa persentase MAG, DAG, dan TAG dengan tiga kali ulangan
menunjukkan hasil yang konsisten, hal tersebut didasarkan pada nilai CV yang
kurang dari nilai RSDH. Persentase MAG dengan CV 1.67 % kurang dari RSDH
2.32 %, Persentase DAG dengan CV 2.54 % kurang dari RSDH 2.71 %, dan
Persentase TAG dengan CV 0.67 % kurang dari RSDH 2.40 %.

pA

gliserol
MAG

350
300

Respon area

250
DAG
TAG

200
150
100

Asam lemak bebas

50
0
2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

m

Waktu retensi (menit)

Gambar 6 Kromatogram komposisi fraksi asilgliserol MDAG hasil reaksi
gliserolisis dengan suhu 160 oC dan waktu 240 menit
Tabel 2 Perbandingan nilai CV dan RSDH
Parameter
MAG
DAG
TAG

CV
1.67 %
2.54 %
0.67 %

RSDH
2.32 %
2.71 %
2.40 %

13

50

46.89

46.45

45.93

Fraksi asilgliserol (%)

45
37.69

40

36.83

35.97

35
30
MAG

25
20

16.38

16.72

17.14

DAG
TAG

15
10
5
0
1

2

3

Ulangan ke-

Gambar 7 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan waktu reaksi 240
menit dan rasio mol substrat 1:2.3 pada suhu 160 ˚C dengan katalis
NaOH 1 %
Sintesis MDAG skala laboratorium yang menunjukkan hasil fraksi
asilgliserol MAG sebesar 46.42 ± 0.48 %, DAG 16.75 ± 0.38 %, dan TAG 36.83 ±
0.86 %. Hasil tersebut tidak jauh berbeda dengan nilai fraksi asilgliserol yang telah
didapatkan oleh (Triana 2014) yaitu MAG 46.73 ± 0.57 %, DAG 17.75 ± 0.32 %,
dan TAG 35.52 ± 0.62 %. Hal ini menunjukkan bahwa sintesis MDAG dengan
metode gliserolisis yang dilakukan telah sesuai dan mirip dengan yang dilakukan
oleh peneliti sebelumnya (Triana 2014). Menurut Cheng et al. (2005) MDAG
secara umum mengandung campuran 40 – 48 % MAG, 30 – 40 % DAG, dan 5 –
10 % TAG. Menurut Krog (1997) proses gliserolisis secara komersial umumnya
juga mengandung MAG, DAG, dan TAG masing-masing 45 – 55, 38 – 45, dan 8 –
12 %. Nilai MAG yang diperoleh berada pada kisaran 40 – 48 %, sedangkan DAG
dan TAG cukup berbeda. Hal tersebut dapat disebabkan oleh bahan baku dan
kondisi reaksi yang berbeda. Sifat lemak sangat dipengaruhi oleh komposisi dari
TAG lemak tersebut (Da Silva et al. 2010). Perbandingan hasil yang diperoleh pada
percobaan ini dengan literatur dapat dilihat pada Gambar 8. Selain pengukuran
fraksi asilgliserol dilakukan pula pengukuran kadar asam lemak bebas (ALB) dan
gliserol bebas (GB) dari hasil proses sintesis MDAG dengan metode gliserolisis
pada skala laboratorium. Hasil tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Karakteristik produk MDAG hasil sintesis skala laboratorium
Fraksi asilgliserol (%)
Sampel
ALB (%)
GB (%)
MAG
DAG
TAG
MDAG U1
45.93
16.38
37.69
2.77
1.84
MDAG U2
46.45
16.72
36.83
2.65
2.00
MDAG U3
46.89
17.14
35.98
2.61
1.42
Rata-rata
46.42
16.75
36.83
2.68
1.75
SD
0.48
0.38
0.86
0.07
0.30

14

50

46.73

46.42

Fraksi asilgliserol (%)

45
40

36.83

35.52

35
30
MAG

25
20

17.75

16.75

DAG
TAG

15
10
5
0
MDAG Percobaan

MDAG (Triana 2014)

Produk

Gambar 8 Perbandingan persentase fraksi asilgliserol MDAG hasil percobaan dan
literatur (Triana 2014) berdasarkan waktu reaksi 240 menit dan rasio mol
substrat 1:2.3 pada suhu 160 ˚C dengan katalis NaOH 1 %
Sintesis MDAG Skala Pilot Plant
Ujicoba sintesis MDAG skala pilot plant
Tahap ujicoba sintesis MDAG pada skala pilot plant dilakukan dengan
menggunakan parameter proses produksi yang telah diverifikasi pada skala
laboratorium. Parameter yang digunakan pada tahap ini yaitu rasio substrat
(FHPKO:gliserol) 1:2.3 dengan waktu 240 menit dan suhu 160 oC. Uji coba
dilakukan untuk mengetahui perubahan reaksi yang terjadi terhadap parameter
mutu produk akibat dilakukannya peningkatan skala. Sebab menurut Valentas et al.
(1991) perbedaan geometri, mekanika, termal, dan kimiawi sangat menentukan
hasil dari peningkatan skala yang dilakukan. Persentase fraksi asilgliserol yang
telah diperoleh pada tahap ini yaitu MAG sebesar 30.99 %, DAG 14.31 %, dan
TAG 54.69 %. Nilai tersebut cukup jauh berbeda dengan persentase fraksi
asilgliserol pada skala laboratorium yaitu MAG 46.42 %, DAG 16.75 %, dan 36.83
%. Diagram perbadingan fraksi asilgliserol MDAG hasil sintesis dengan suhu 160
o
C dan waktu 240 menit skala laboratorium dan skala pilot plant dapat dilihat pada
Gambar 9.
Perbedaaan hasil yang terjadi dapat disebabkan oleh perbedaan cara
homogenisasi panas. Menurut Sanchez et al. (2015), faktor fisik dalam sebuah
sistem seperti kelarutan substrat dan mixing dapat mempengaruhi suatu reaksi. Pada
skala laboratorium pemerataan panas dan substrat dilakukan dengan menggunakan
magnetic bar, sedangkan skala pilot plant dilakukan sistem sirkulasi substrat agar
suhu proses dapat merata di seluruh bahan. Oleh karena itu, diperlukan modifikasi
parameter tertentu agar kondisi reaksi gliserolisis dapat semirip mungkin dengan
skala laboratorium.

15

60

Fraksi asilgliserol (%)

50

54.69
46.42
36.83

40

30.99
MAG

30

DAG
20

16.75

14.31

TAG

10
0
MDAG Skala Laboratorium

MDAG Skala Pilot Plant

Produk

Gambar 9 Perbandingan persentase fraksi asilgliserol MDAG sintesis dengan suhu
160 oC dan waktu 240 menit skala laboratorium dan skala pilot plant
Parameter yang dapat diubah diantaranya suhu, waktu, pengadukan (mixing)
dengan agitator, dan penambahan katalis. Menurut Marangoni dan Rousseau (1995)
faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi interesterfikasi adalah intensitas agitasi,
ukuran partikel katalis, dan suhu. Agitator berfungsi sebagai alat pemerata bahan
dan panas. Menurut Brennan (2006) selama proses mixing (agitator) bahan dapat
mengalami berbagai macam perubahan baik secara fisik, kenaikan panas, dan
terjadi reaksi kimia atau biologi. Penambahan waktu tidak dilakukan karena dapat
meningkatkan biaya produksi sehingga kurang ekonomis jika diaplikasikan
ketingkat industri. Penambahan katalis dapat menyebabkan reaksi penyabunan
sedangkan produk tersebut tidak diharapkan pada penelitian ini. Reaksi penyabunan
dapat menurunkan keaktifan katalis pada proses gliserolisis karena sabun
merupakan basa yang lemah jika dibandingkan dengan senyawa turunannya seperti
metoksida dan hidroksida (Echeverri et al. 2011). Sedangkan parameter suhu
dipilih karena lebih mudah untuk dikendalikan dan dapat diatur sesuai dengan yang
diharapkan. Penelitian yang telah dilakukan Konishi et al. (1993) menunjukkan
bahwa kinetika proses interesterifikasi sangat ditentukan oleh suhu. Sehingga
dengan memodifikasi suhu proses gliserolisis mutu produk hasil dari sintesis skala
pilot plant dapat sama dengan produk hasil sintesis skala laboratorium.
Studi perubahan komposisi fraksi asilgliserol selama proses
Selama proses gliserolisis terjadi pembentukan MAG dan DAG,
pembentukan asam lemak bebas, gliserol bebas, serta penguraian TAG dari FHPKO
yang direaksikan bersamaan dengan gliserol. Proses penguraian TAG menjadi
MAG dan DAG tersebut disebabkan oleh proses pemanasan dengan waktu tertentu
dan dibantu oleh NaOH sebagai katalis. Menurut Noureddini et al. (2004) terjadi 3
tahapan dalam reaksi gliserolisis:
k1
TAG + Gliserol ↔ MAG + DAG
k2

(1)

16

k3
DAG + Gliserol ↔ 2MAG
k4
k5
TAG + MAG ↔ 2DAG
k6

(2)
(3)

Secara umum reaksi gliserolisis selain mengalami pembentukan produk MDAG
akan tetapi mengalami pembentukan produk sampingnya yaitu asam lemak bebas
(ALB) dan gliserol bebas (GB), berikut persamaan reaksinya:
TAG + Gliserol ↔ MAG + DAG + ALB + GB

(4)

Proses pemanasan yang berbeda dapat menghasilkan produk MAG yang
berbeda. Menurut Kumoro (2012), produksi MAG akan meningkat jika suhu proses
ditingkatkan. Hal ini dapat terlihat pada Gambar 10. Konsentrasi MAG semakin
meningkat dengan naiknya suhu proses dari 160 oC sampai 165 oC. Selain itu, grafik
tersebut menunjukkan bahwa proses gliserolisis pada suhu 160 oC, 162.5 oC, 163.5
o
C, dan 165 oC dengan waktu proses 240 menit belum mampu mencapai titik
kesetimbangan. Titik kesetimbangan merupakan suatu kondisi zat yang tidak lagi
mengalami perubahan konsentrasi dengan bertambahnya waktu. Menurut
Noureddini et al. (2004), proses gliserolisis dapat mencapai titik kesetimbangan
pada kondisi reaksi tertentu. Proses gliserolisis pada suhu 160 oC, 162.5 oC, 163.5
o
C, dan 165 oC masih mengalami peningkatan konsentrasi MAG dan DAG.
Sehingga proses gliserolisis masih terus berlanjut jika ditambahkan waktu proses
produksinya. Nilai perubahan kandungan senyawa kimia pada suhu 160 oC, 162.5
o
C, 163.5 oC, dan 165 oC selama 240 menit dapat dilihat pada Lampiran 1.
Cara mengetahui kecepatan penguraian suatu reaktan (bahan baku) atau
kecepatan pembentukan produk (MAG dan DAG) dapat dilakukan dengan
mengukur laju reaksi rektan atau produk tersebut. Menurut Chang (2003) laju reaksi
merupakan perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu. Laju reaksi
dapat diperoleh melalui persamaan kinetika kimia. Persamaan kimia tersebut dapat
digunakan untuk menentukan konsentrasi reaktan atau produk di setiap waktu
selama reaksi berlangsung. Selain itu, dengan persamaan kimia dapat juga diketahui
orde dari suatu reaksi. Orde reaksi terdiri atas orde nol, orde kesatu, orde kedua,
dan orde yang lebih tinggi. Persamaan umum kinetika kimia yang digunakan untuk
orde nol yaitu :
y = mx + b
Keterangan : y = [MAG]t atau [DAG]t atau [TAG]t
m = konstanta laju reaksi (k)
x = waktu reaksi (menit)
b = [MAG]o atau [DAG]o atau [TAG]o

17

a

Kandungan (%)

100
80
60
40
20
0
0

60

120

180

240

Kandungan (%)

Waktu proses (menit ke-)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

b

0

30

60

90

120

150

180

210

240

Kandungan (%)

Waktu proses (menit ke-)

c

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0

30

60

90

120

150

180

210

240

Kandungan (%)

Waktu proses (menit ke-)

d

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0

30

60

90

120

150

180

210

240

Waktu proses (menit ke-)

Gambar 10 Profil perubahan kandungan senyawa kimia selama proses produksi
MDAG skala pilot plant pada suhu (a) 160 oC, (b) 162.5 oC, (c) 163.5
o
C dan (d) 165 oC selama 240 menit (keterangan : ● MAG, ♦ DAG, ▲
TAG, × GB, dan + ALB)

18

Reaksi kimia orde kesatu memiliki ciri-ciri yaitu menurunnya reaktan
seiring dengan waktu dan plot dari hubungan garis lurus menunjukkan konstanta
laju yang disimbolkan dengan k (Chang 2003). Penentuan nilai k dilakukan dengan
menghitung nilai linearitas dari logaritma natural konsentrasi bahan pada waktu
tertentu dan diplotkan terhadap waktu (t). Persamaan umum kinetika kimia yang
digunakan untuk orde kesatu yaitu :
y = mx + b
Keterangan : y = ln[MAG]t atau ln[DAG]t atau ln[TAG]t
m = konstanta laju reaksi (k)
x = waktu reaksi (menit)
b = ln[MAG]o atau ln[DAG]o atau ln[TAG]o
Proses pembentukan MAG pada suhu 160 oC, 162.5 oC, 163.5 oC, dan 165
C mengikuti orde reaksi nol. Hal tersebut ditunjukkan dengan nilai R2 yang tinggi
0.9957 pada 160 oC, 0.9404 pada 162.5 oC, 0.9882 pada 163.5 oC, dan 0.9871 pada
165 oC. Nilai R2 menunjukkan hubungan antara titik-titik pada grafik yang
membentuk garis lurus. Nilai R2 yang mendekati angka 1 menunjukkan hubungan
linear pada grafik. Perubahan MAG terhadap waktu yang mengikuti reaksi orde nol
menunjukkan nilai konstanta laju (k) yang berbeda pada setiap suhu. Semakin tinggi
suhu reaksi maka semakin tinggi konstanta laju reaksi pembentukan MAG.
Konstanta laju untuk orde nol pada suhu 160 oC sebesar 0.1251 menit-1, suhu 162.5
o
C 0.1380 menit-1, suhu 163.5 oC 0.1465 menit-1, dan suhu 165 oC 0.2151 menit-1.
Data slope (kemiringan), konstanta laju (k), R2, dan intercept dapat dilihat pada
Tabel 4. Grafik reaksi gliserolisis orde nol dan kesatu pembentukan MAG dapat
dilihat pada Gambar 11a.
Tabel 4 Parameter laju reaksi pembentukan MAG
Suhu (oC)
Parameter
Orde 0
Orde 1
2
160
R
0.9957
0.8145
Slope
0.1251
0.0129
Intercept
0.4400
0.7380
k
0.1251
0.0129
2
162.5
R
0.9404
0.9373
Slope
0.1380
0.0134
Intercept
-2.9798
0.5653
k
0.1380
0.0134
163.5
R2
0.9871
0.7863
Slope
0.1465
0.0121
Intercept
0.8362
1.1080
k
0.1465
0.0121
165
R2
0.9843
0.6686
Slope
0.2151
0.0122
Intercept
4.0022
1.5671
k
0.2151
0.0122

o

19

60.0

a

y165C = 0.2151x + 4.0022
R² = 0.9843

50.0
y163.5C = 0.1465x + 0.8362
R² = 0.9871

[MAG]t

40.0
30.0
20.0

y160C= 0.1251x + 0.4400
R² = 0.9957

10.0

y162.5C= 0.1380x - 2.9798
R² = 0.9404

0.0
0

30

60

90

120

150

180

210

240

Waktu reaksi (menit)
20.0

15.0

[DAG]t

b

y165C = 0.0657x + 4.0511
R² = 0.8488
y163.5C = 0.0548x + 2.0198
R² = 0.9509

10.0
y162.5C = 0.0539x + 1.0200
R² = 0.9711
5.0
y160C = 0.0560x + 0.6820
R² = 0.9803
0.0
0

30

60

90

120

150

180

210

240

Waktu reaksi (menit)
100.0

c

y162.5C= -0.1919x + 101.9582
R² = 0.9620

90.0

y160C = -0.1811x + 98.8760
R² = 0.9923

80.0

[TAG]t

70.0
60.0
y163.5C = -0.2013x + 97.1438
R² = 0.9864

50.0
40.0

y165C = -0.2807x + 91.9484
R² = 0.9684

30.0
20.0
10.0
0.0
0

30

60

90

120

150

Waktu reaksi (menit)

180

210

240

Grafik 11 Grafik reaksi orde nol pembentukan (a) MAG, (b) DAG, dan penguraian
(c) TAG (keterangan : ● 160 oC, ♦ 162.5 oC, ■ 163.5 oC, dan ▲ 165 oC)

20

Proses pembentukan DAG berbeda dengan MAG. Pada suhu 165 oC
pembentukan DAG mencapai titik maksimum pada menit ke-210. Sedangkan
pembentukan DAG pada suhu lainnya belum mencapai titik maksimum.
Menurunnya nilai DAG pada suhu 165 oC disebabkan tingginya penguraian DAG
menjadi MAG. Gambar 11b menunjukkan plot hubungan pembentukan DAG dan
waktu (menit). Proses pembentukan DAG pada suhu 160 oC, 163.5 oC, 162.5 oC,
dan suhu 165 oC mengikuti orde nol. Hal tersebut didasarkan nilai R2 yang tinggi
yaitu suhu 160 oC sebesar 0.9803, 162.5 oC sebesar 0.9711, 163.5 oC sebesar
0.9509, sedangkan suhu 165 oC sebesar 0.8488. Parameter lengkap perubahan DAG
selama proses gliserolisis dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5 Parameter laju reaksi pembentukan DAG
Suhu (oC)
Parameter
Orde 0
Orde 1
2
160
R
0.9803
0.8369
Slope
0.0560
0.0100
Intercept
0.6820
0.5280
k
0.0560
0.0100
2
162.5
R
0.9711
0.8275
Slope
0.0539
0.0089
Intercept
1.0200
0.7400
k
0.0539
0.0089
2
163.5
R
0.9509
0.7268
Slope
0.0548
0.0084
Intercept
2.0198
0.9487
k
0.0548
0.0084
2
165
R
0.8488
0.6192
Slope
0.0657
0.0087
Intercept
4.0511
1.2189
k
0.0657
0.0087
TAG pada proses gliserolisis terurai dengan dua jalur dari DAG menjadi
MAG (1) atau langsung menjadi MAG (3). Penurunan konsentrasi TAG tersebut
menyebabkan nilai konstanta laju menjadi negatif. Gambar 11c menunjukkan plot
hubungan penguraian TAG dan waktu (menit). Reaksi penguraian TAG pada suhu
160 oC, 163.5 oC, dan 162.5 oC mengikuti orde reaksi nol, sedangkan suhu 165 oC
orde kesatu. Walupun berbeda akan tetapi nilai konstanta reaksi terus meningkat
seiring meningkatnya suhu reaksi baik orde nol maupun orde kesatu. Pola
perubahan k pada MAG dan DAG berbeda dengan perubahan nilai k pada TAG.
Nilai k pada TAG memiliki pola perubahan yang cenderung terus meningkat saat
terjadi kenaikan suhu, sedangakan MAG dan DAG tidak menunjukkan pola yang
teratur. Perubahan nilai k dan parameter lainnya pada reaksi penguraian TAG dapat
dilihat pada Tabel 6. Data lengkap perbandingan konsentrasi MAG, DAG, dan
TAG terhadap waktu dapat dilihat pada Lampiran 2.

21

Tabel 6 Parameter laju reaksi penguraian TAG
Suhu (oC)