12 F
adalah fraksi kristal yang terbentuk selama waktu kristalisasi t menit, k adalah laju kristalisasi konstan yang ditentukan terutama oleh suhu kristalisasi, dan n adalah
eksponen Avrami. Eksponen Avrami n adalah fungsi dari dimensi pertumbuhan kristal, dan
menggambarkan mekanisme nukleasi dan pertumbuhan kristal secara detail Tabel 7. Metin dan Hartel 1998 menggunakan model persamaan Avrami untuk melihat kinetika kristaliasi
lemak pada cocoa butter, lemak susu, dan milk fat fraction. Eksponen Avrami n untuk cocoa butter
, lemak susu, dan milk fat fraction masing-masing bernilai 4,3, dan 2. Nilai eksponen Avrami n bernilai 4, 3, dan 2 menunjukkan pembentukan inti secara heterogenous nucleation,
instantaneous nuclei, dan high nucleation rate.
Tabel 7
. Hubungan antara mekanisme pertumbuhan kristal lemak dengan eksponen Avrami n
Mekanisme pertumbuhan kristal Nilai konstanta n
Polyhedral Plate-like
Silinder 4
3 2
n = indeks persamaan Avrami. Sumber : Toro et al. 2002.
Nilai k secara langsung berhubungan dengan waktu setengah kristalisasi t
12
. Laju kristalisasi k sangat dipengaruhi oleh suhu kristalisasi. Menurut Martini et al.2002, suhu
kristalisasi yang tinggi menyebabkan driving force kristalisasi rendah sehingga laju kristalisasi rendah. Selain itu, laju kristalisasi mempunyai hubungan terbalik dengn waktu induksi dan
waktu setengah kristalisasi. Waktu induksi merupakan waktu ketika fraksi kristal yang terbentuk bertambah secara cepat dari fraksi kristal awal Metin Hartel 1998. Waktu
setengah kristalisasi t
12
menunjukkan jumlah waktu dalam menit yang dibutuhkan untuk membentuk 50 fraksi kristal Martini et al. 2002.
4. Polimorfisme Lemak
Pada minyak alami banyak terkandung berbagai jenis TAG dengan panjang asam lemak dan derajat ketidakjenuhan yang berbeda. Perbedaan komposisi ini menyebabkan
terjadinya proses kristalisasi yang sangat kompleks. Dalam pembentukan latis lattice kristal, molekul TAG dapat mengalami beberapa bentuk kristal yang sangat ditentukan oleh
kondisi proses, dan fenomena ini dikenal dengan polimorfisme Metin Hartel 2005. Sifat kristalisasi TAG yang mencakup laju kristalisasi, ukuran kristal, morfologi, dan total
kristalinitas dipengaruhi oleh polimorfisme. Polimorfisme dipengaruhi oleh struktur molekul TAG, dan faktor eksternal seperti suhu, tekanan, laju kristalisasi, adanya pengotor, dan laju
geser.
Menurut Metin dan Hartel 2005 terdapat tiga kategori bentuk polimorfik lemak yaitu α, dan . Bentuk α paling tidak stabil dengan titik leleh dan panas laten peleburan
pali ng rendah, sedangkan bentuk bersifat paling stabil. Setiap polimorfik memiliki short
spacings atau spasi pendek jarak antara gugus asil paralel pada TAG, sifat dan ukuran yang
berbeda, yang dapat digunakan untuk membedakan bentuk polimorfik berdasarkan pola difraksi sinar X Tabel 8.
13
Tabel 8
Identifikasi bentuk polimorf lemak berdasarkan analisis difraksi sinar X pada spasi pendek short spacings, sifat, dan ukuran.
Bentuk polimorf
Sel unit
a
Garis dan spasi pendek Ǻ
a
Sifat
b
Ukuran µm
b
α Heksagonal
Satu garis tebal dan sangat lebar pada 4.15
Rapuh, transparan,
pipih 5
„ Ortorombik
Dua garis tebal pada 4.2 dan 3.8
Jarum halus 1
Triklinik Sebuah garis tebal pada 4.6 Besar-besar
dan berkelompok
kadang- kadang 100
Sumber :
a
Metin dan Hartel 2005
b
Fenema 1976 dalam Winarno 1992
Metin dan Hartel 2005 mengemukakan bahwa bentuk polimorfik yang paling tidak stabil biasanya terbentuk lebih dahulu pada lemak cair yang lewat dingin karena energi
permukaannya yang lebih rendah. Laju transformasi polimorfik pada lemak alami yang mengandung banyak TAG berjalan sangat lambat. Bentuk α terjadi saat lemak mengalami
pendinginan cepat, dan segera berubah menjadi bentuk . Bentuk dan dapat bertahan pada waktu yang cukup panjang beberapa jam atau hari. Untuk beberapa lemak tidak
terjadi perubahan dari bentuk menjadi seperti yang terjadi pada lemak sawit. Menurut Sato dan Ueno 2005, perubahan bentuk pol
imorfisme dari α menjadi yang paling stabil terjadi secara irreversible. Laju perubahan polimorfisme yang terbentuk sangat bergantung
pada waktu dan suhu. Laju perubahan polimorfisme kristal lemak dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2
Laju perubahan polimorfik kristal lemak Marangoni McGauley 2003 Setiap lemak atau minyak mempunyai bentuk polimorf kristal lemak yang berbeda-beda.
Menurut Marangoni dan McGauley 2003, cocoa butter mempunyai enam bentuk kristal lemak yaitu
, α, ‟
2
, ‟
1, 2
, dan
1
dengan titik leleh dan kestabilan yang meningkat. Menurut Sato dan Ueno β005, bentuk polimorfik kristal lemak yang pada minyak sawit ada tiga, yaitu α, ‟, dan
dengan k estabilan yang meningkat. Bentuk α dan ‟ terbentuk pada laju pendinginan cepat,
sedangkan bentuk terbentuk pada laju pendinginan lambat. Menurut O‟Brien β009, bentuk polimorfik yang dominan pada minyak sawit adalah ‟.
14
D. KRISTALISASI MINYAK SAWIT
Menurut Smith 2001, komposisi minyak sawit yang terdiri dari beraneka ragam TAG membuat minyak sawit tidak mengkristal pada suhu tertentu. Parameter untuk melihat terjadinya
kristalisasi lemak pada minyak sawit salah satunya adalah solid fat content SFC. SFC merupakan jumlah kandungan lemak padat pada suatu lipid. Nilai SFC mempunyai hubungan terbalik dengan
suhu yang berarti semakin tinggi suhu akan menghasilkan SFC yang semakin kecil. Kurva hubungan suhu dengan SFC RBDPO ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 3
Kurva hubungan suhu dengan SFC pada sampel RBDPO Smith 2001 Tarabukina et al. 2009 telah melakukan pengujian profil kristalisasi lemak RBDPO
dengan menggunakan instrumen Differential Scanning Calorimetry DSC pada beberapa laju pendinginan 10, 5, dan 0.5
o
Cmenit. Laju pendinginan ternyata berpengaruh nyata terhadap
entalpi kristalisasi dan waktu terjadinya kristalisasi tahap pertama. Melalui Gambar 4 dapat diketahui bahwa pada laju pendinginan yang lambat akan terjadi peningkatan suhu peak
kristalisasi.
Gambar 4
Termogram DSC pada pendinginan CPO dari 70
o
C hingga -30
o
C pada beberapa laju pendinginan -10, -5, dan -0.5
o
Cmenit. Berat masing-masing sampel 11.1, 9, dan 11.4 mg Tarabukina et al. 2009.
Pengaruh laju pendinginan terhadap sifat kristalisasi CPO telah dikaji oleh Chong et al. 2007 dengan instrumen coupling time-resolved synchrotron X-ray diffraction dan DSC
