BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kelapa Sawit - Penentuan Bilangan Iodium Fraksi Stearin Sebelum dan Sesudah Proses Hidrogenasi

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kelapa Sawit Tanaman kelapa sawit ( Elaeis guinensis jack) berasal dari Nigeria, Afrika Barat.

Kelapa sawit pertama kali dikenalkan di Indonesia oleh pemerintah kolonia Belanda pada tahun 1848. Kelapa sawit pada awal mulanya didatangkan ke Indonesia sebagai tanaman hias di Kebun Raya Bogor (Fauzi, Y. 2006).

Tanaman kelapa sawit baru dapat diproduksi setelah berumur 30 bulan setelah ditanam dilapangan. Buah yang dihasilkan disebut tandan buah segar (TBS) atau fresh

fruit buch (FFB). Produktivitas tanaman kelapa sawit meningkat mulai umur 3-14 tahun dan akan menurun kembali umur 15-25 tahun.

TBS diolah dipabrik kelapa untuk diambil minyak dan intinya. Minyak dan inti yang dihasilkan dari pabrik kelapa sawit merupakan produk setengah jadi. Minyak mentah atau crude palm oil (CPO) dan inti kelapa sawit (Kernel) harus diolah lebih lanjut untuk dijadikan produk jadi lainnya.

Perkembangan ini membawa dampak positif bagi dunia industri di Indonesia. Banyak bahan baku kelapa sawit seperti Palm Kernel Oil (PKO), Refined Bleached

Deodorised Palm Oil (RBDPO) dan Refined Bleached Deodorised Palm Stearin

(RBDPS) yang dihasilkan pabrik-pabrik minyak kelapa sawit mendorong untuk didirikannya pabrik kimia oleo (Oleochemical) yang mengolah lenih lanjut minyak kelapa sawit menjadi asam lemak dan gliserin. Oleochemical adalah bahan baku industri yang diperoleh dari minyak nabati, termasuk diantaranya adalah minyak sawit dan minyak inti kelapa sawit. Produksi utama minyak yang digolongkan dalam

oleochemical adalah asam lemak, metil ester, lemak alkohol, asam amino dan gliserin (Tim penulis, PS. 1997).

2.2. Minyak Sawit dan Minyak Inti Kelapa Sawit

Kelapa sawit mengandung kurang lebih 80% perikarp dan 20% buah yang dilapisi kulit yang tipis. Kandungan minyak dalam perikarp sekitar 30%-40%. Kelapa sawit menghasilkan dua macam minyak yang sangat bernilai sifatnya, yaitu :

1. Minyak sawit (CPO), yaitu minyak yang berasal dari sabut kelapa sawit

2. Minyak inti sawit (CPKO), yaitu minyak yang berasal dari inti kelapa sawit Pada umumnya minyak sawit mengandung lebih banyak asam-asam palmitat,oleat dan linoleat jika dibandingkan dengan minyak inti sawit. Minyak sawit merupakan gliserida yang terdiri dari berbagai asam lemak, sehingga titik lebur dari gliserida tersebut tergantung pada kejenuhan asam lemaknya. Semakin jenuh asam lemaknya semakin tinggi titik lebur dari minyak sawit tersebut (Rondang, T. 2006).

Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit dan Minyak Inti Kelapa Sawit

Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit Minyak Inti Kelapa Sawit

(%) (%)

Asam kaprikat

3-4 3-7 - Asam kaproat

Asam laurat 46-52 -

Asam miristat 1,1-2,5 14-17 Asam palmitat 40-46 6,5-9

Asam stearat 3,6-4,7 1-2,5 Asam oleat 39-45 13-19

Asam linoleat 7-11 0,5-2 (Ketaren, S. 2005)

2.3. Pemurnian Minyak Kelapa Sawit

Tujuan utama proses pemurnian minyak adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang massa simpan minyak sebelum di komsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah dalam industri. (Ketaren, S. 2005).

2.3.1. Degumming

Pemisahan gum merupakan suatu proses pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fasfatida, protein, residu, kabohidrat, air dan resin, tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak.

Biasanya proses ini dilakukan dengan cara dehidrasi gum atau kotoran lain agar bahan tersebut lebih mudah terpisah dari minyak, kemudian disusul proses pemusingan (sentifugasi). Caranya ialah dengan melakukan uap air panas kedalam minyak disusul dengan pengaliran air dan selanjutnya disentrifugasi sehingga bagian lendir terpisah dari air (Ketaren, S. 2005).

2.3.2. Bleaching

Pemucatan ialah suatu tahap proses pemurnian untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak. Pemucatan ini dilakukan mencampur minyak dengan sejumlah kecil absorben, seperti tanah serap, lempung aktif dan arang aktif atau juga menggunakan bahan kimia.

Absorben yang digunakan untuk memucatkan minyak terdiri dari tanah pemucat (bleaching earth) dan arang (bleaching carbon). Zat warna dalam minyak akan diserap oleh permukaan absorben dan juga menyerap suspensi koloid (gum dan resin) serta hasil degradasi minyak misalnya peroksida (Ketaren, S. 2005).

2.3.3. Deodorasi

Deodorasi adalah suatu tahap proses pemurnian minyak yang bertujuan untuk menghilangkan bau dan rasa (flavor) yang tidak enak dalam minyak. Prinsip proses deodorasi yaitu penyulingan minyak dengan uap panas dalam tekanana atmosfer atau keadaan vakum.

Dalam industri minyak kelapa sawit biasanya dipisahkan antara fase padat dan fase cairnya. Fase padat mengandung sejumlah trigliserida yang lebih besar sedangkan fase cair mengandung trigliserida yang tidak jenuh. Fase padat ini mengandung trigliserida ester palmitat yang lebih besar dibanding asam stearat. Namun dalam industri, fase padat ini lebih populer disebut stearin, sedangkan fase cairnya disebut olein (Lawson, H. 1985).

Bahan baku yang digunakan dalam pabrik fraksinasi minyak kelapa sawit berupa Rifined Bleached Deodorised Palm Oil (RBDPO) yang menghasilkan produk utama Rifined Bleached Deodorised Palm Olein (RBDPL,olein) dan produk samping

Fraksinasi kering Rifined Bleached Deodorised Palm Stearin (RBDPS,stearin). digunakan untuk memisahkan olein sawit dan stearin sawit dari RBDPO yang diolah secara fisik. RBDPO dialirkan keproses fraksinasi untuk mendapatkan beberapa grade

olein sawit dan stearin sawit (Iyung, P. 2005).

2.4. Minyak dan Lemak

Minyak dan lemak tidak berbeda dalam bentuk umum trigliseridanya, tetapi hanya berbeda dalam bentuk (wujud). Perbedaan ini didasarkan pada perbedaan titik lelehnya.

Pada suhu kamar lemak berwujud padat, sedangkan minyak berwujud cair. Titik leleh minyak dan lemak tergantung pada strukturnya,biasanya meningkat dengan jumlah karbon (Rondang, T. 2006).

2.4.1. Sifat Kimia Minyak dan Lemak Sifat fisiokimia lemak dan minyak berbeda satu sama lain, tergantung pada sumbernya.

Secara umum, bentuk trigliserida lemak dan minyak hampir sama, tetapi wujudnya berbeda. Dalam pengertian sehari-hari, disebut lemak jika berbentuk padat pada suhu kamar dan disebut minyak jika berbentuk cair pada suhu kamar. Lemak dan minyak mempunyai sifat antara lain :

1. Kelarutan Lemak dan minyak tidak larut dalam air. Lemak dan minyak larut dalam pelarut organik seperti minyak tanah, ester dan karbon tetraklorida. Pelarut-peralut tipe ini dapat digunakan untuk menghilangkan kotoran oleh gemuk pada pakaian.

2. Pengaruh panas Jika lemak dipanaskan akan terjadi perubahan-perubahan nyata pada titik suhu.

a. Titik cair Lemak mencair jika dipanaskan. Karena lemak adalah campuran trigliserida tidak mempunyai titik cair yang jelas tetapi akan mencair pada suatu rentangan suhu. Suhu pada saat lemak terlihat mulai mencair disebut titik cair. Kebanyakan lemak mencair pada suhu antara 30 C dan 40

C. Titik cair lemak adalah dibawah suhu udara biasa.

b. Titik asap

Jika lemak atau minyak dipanaskan sampai suhu tertentu, dia akan mengalami dekomposisi, menghasilkan kabut berwarna biru atau menghasilkan asap dengan bau karakteristik yang menusuk. Kebanyakan lamak dan minyak mulai berasap pada suhu diatas 200

C. Umumnya, minyak nabati mempunyai titik asap lebih tinggi dari pada lemak hewani.

c. Titik nyala Jika dipanaskan hingga suhu yang cukup tinggi, dia akan nyala. Suhu ini dikenal sebagai titik nyala.

3. Plastisitas Substansi yang mempunyai sifat plastis akan berubah bentuknya ditekan, dan tetap pada bentuk terakhirnya meskipun sudah tidak ditekan lagi. Lemak bersifat plastis pada suhu tertentu, lunak dan dapat dioleskam. Plastisitas lemak disebabkan karena lemak merupakan campuran trigliserida yang masing-masing mempunyai titik cair sendiri-sendiri, ini berarti bahwa pada suatu suhu, sebagian lemak akan mencair dan sebagian lagi akan dalam bentuk kristal-kristal padat.

Lemak yang mengandung kristal kecil-kecil, akibat proses pendinginan cepat selama proses pengolahannya akan memberikan sifat lebih plastis.

4. Ketengikan Ketengikan adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan rusaknya lemak dan minyak. Pada dasarnya ada dua tipe reaksi yang berperan pada proses ketengikan. a. Oksidasi Ini terjadi sebagai hasil reaksi trigliserida antara trigliserida tidak jenuh dan oksigen dari udara. Molekul oksigen bergabung pada ikatan ganda molekul trigliserida dan dapat berbentuk berbegai senyawa yang menimbulkan rasa tengik dan tidak sedap. Reaksi ini dipercapat oleh panas, cahaya dan logam- logam dalam konsentrasi amat kecil, khususnya tembaga.

b. Hidrolisa Enzim lipase menghidrolisis lemak, memecahkan menjadi gliserol dan asam lemak lipase

Lemak + air Gliserol + Asam lemak Lipase dapat terkandung secara alami pada lemak dan minyak, tetapi enzim itu dapat diinaktivasi dengan pemanasan. Enzim ini dapat pula dihasilkan oleh mikroorganisme yang terdapat pada bahan makanan berlemak. Asam lemak bebas yang dihasilkan oleh reaksi ini dapat memberikan rasa dan bau tidak sedap.

5. Saponifikasi Trigliserida bereaksi dengan alkali membentuk sabun dan gliserol. Proses ini dikenal sebagai saponifikasi ( Gaman, B. 1992 ).

2.4.2. Reaksi Minyak dan Lemak

Pada umumnya asam lemak jenuh dari minyak mempunyai rantai lurus monokarboksilat dengan jumlah atom karbon yang genap. Reaksi yang penting pada minyak dan lemak adalah reaksi hidrolisa, oksidasi, hidrogenasi dan esterifikasi.

1. Hidrolisa Dalam reaksi hidrolisa, minyak atau lemak akan diubah menjadi asam-asam lemak bebas dan gliserol. Reaksi hidrolisa yang dapat mengakibatkan kerusakan minyak atau lemak terjadi karena terdapatnya sejumlah air dalam minyak atau lemak tersebut.

O H C O C R

2 H C OH

2 O O HC O C R + 3 HOH + HC OH

3R C OH O H C OH

2 H C O C R

2 Asam Lemak

Gliserida Gliserol

2. Oksidasi Proses oksidasi dapat berlangsung bila terjadi kontak antara sejumlah oksigen dengan minyak atau lemak. Terjadinya reaksi oksidasi ini akan mengakibatkan bau tengik pada minyak dan lemak. Oksidasi biasanya dimulai dengan pembentukan peroksida dan hidroperoksida. Tingkat selanjutnya ialah terurainya asam-asam lemak disertai dengan konversi hidroperoksida menjadi aldehid dan keton serta asam-asam lemak bebas.

Mekanisme oksidasi yang umum dari minyak dan lemak adalah sebagai berikut: Inisiasi (initiation)

O RO(OH)

2 Perambatan (propagation) . .

R + O

2 RO

2 RO + RH R + ROOH

2 Penghentian (termination) .

R R R R + R + RO R

2 O O R R R + O

2 RO + RO

3. Hidrogenasi Proses hidrogenasi sebagai suatu proses industri bertujuan untuk menjenuhkan ikatan rangkap dari rantai karbon asam lemak pada minyak atau lemak. Reaksi hidrogenasi ini dilakukan dengan menggunakan hidrogen murni dan ditambahkan serbuk nikel sebagai katalisator. Setelah proses hidrogenasi selesai, minyak dipisahkan dari katalisator dipisahkan dengan cara penyaringan. Hasilnya adalah minyak yang bersifat plastis atau keras, tergantung pada derajat kejenuhanya.

Reaksi pada proses hidrogenasi terjadi pada permukaan katalis yang mengakibatkan reaksi antara molekul-molekul minyak dengan gas hidrogen. Hidrogen akan diikat oleh asam lemak yang tidak jenuh, yaitu pada ikatan rangkap, membentuk radikal kompleks antara hidrogen, nikel dan asam lemak tak jenuh. Setelah terjadi penguraian nikel dan radikal asam lemak, akan dihasilkan suatu tingkat kejenuhan yang tinggi. Radikal asam lemak dapat terus bereaksi dengan hidrogen,membentuk asam lemak jenuh.

2 R CH CH CH COOH R CH COOH

2 CH

2 Pt/Ni Asam lemak tak jenuh Asam lemak jenuh

Nikel merupakan katalis yang sering digunakan dalam proses hidrogenasi,sedangkan plladium, platina dan copper chromite jarang dipergunakan. Hal ini disebabkan nikel lebih ekonomis dan lebih efisien dari pada logam lainnya. Untuk keperluan minyak makan sebelum dilakukan hidrogenasi, minyak harus bebas dari sabun, kering dan mempunyai kandungan asam lemak bebas serta kandungan fosfatida yang rendah.

4. Esterifikasi Proses esterifikasi bertujuan utuk mengubah asam-asam lemak dari trigliserida dan bentuk ester. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan melalui reaksi kimia yang disebut interesterifikasi atau pertukaran ester yang didasarkan atas prinsip transesterifikasi Friedel-Craft. Dengan menggunakan prinsip reaksi ini, hidrokarbon rantai pendek dalam asam lemak seperti asam butirat dan asam koproat yang menyebabkan bau tidak enak, dapat ditukar dengan rantai panjang yang bersifat tidak menguap ( Ketaren, S.2005 ).

O O O O R C + OR' R'' C R

OR''' C OR''' R'' C OR' ester ester

2.5. Asam Lemak

Asam-asam lemak yang ditemukan dialam biasanya merupakan asam-asam monokarboksilat dengan rantai yang tidak bercabang dan mempunyai jumlah atom karbon genap. Asam-asam lemak yang ditemukan dialam dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh (Winarno, F. 1992)

Semakin panjang rantai atom C asam lemak semakin tinggi titik cairnya. Namun apabila ada ikatan tak jenuhnya, maka titik cair rantai C asam lemak yang sama akan turun. Dengan prinsip perbedaan titik cair asam-asam lemak ini trigliserida dapat dipisahkan secara fisis antara komponen minyak dan lemaknya. Komponen minyak umumnya terdiri dari trigliserida yang memiliki banyak asam-asam lemak yang tak jenuh, sedangkan komponen lemak memiliki asam-asam lemak jenuh. Misalnya minyak kelapa sawit (crude palm oil) dapat dipisahkan secara pendinginan (winterisasi) antara bagian yang banyak mengandung asam lemak tak jenuh (oleat) yaitu yang berupa minyak dan yang banyak mengandung asam lemak jenuh (stearat) yaitu yang berupa lemak yang banyak dijual dipasaran dalam negeri sebagai minyak padat dengan berbagai merek. Bagian minyak karena banyak mengandung oleat disebut minyak olein sedangkan lemak yang padat karena banyak mengandung stearat disebut stearin (Sudarmadji, S. 1989).

Asam lemak bersama-sama dengan glikol,merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku lipida pada makluk hidup. Asam ini mudah dijumpai dalam minyak masak (goreng), margarin, atau lemak hewan dan menentukan minyak gizinya. Secara alamia, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida. Asam lemak merupakan salah satu basic oleochemical (Rondang, T. 2006).

2.5. Bilangan Iodium

Bilangan iod adalah jumlah (gram) iod yang dapat diikat oleh 100 gram lemak. Ikatan rangkap yang terdapat pada asam lemak yang tidak jenuh akan bereaksi dengan iod atau senyawa-senyawa iod. Gliserida dengan tingkat ketidak jenuhan yang tinggi, akan mengikat iod dalam jumlah yang lebih besar.

Bilangan iod ditetapkan dengan melarutkan sejumlah contoh minyak atau lemak (0,1 sampai 0,5 gram) dalam kloroform atau karbon tetraklorida, kemudian halogen secara berlebihan. Setelah didiamkan ditempat yang gelap dengan periode yang dikontrol, kelebihan dari iod yang tidak bereaksi diukur dengan jalan menitrasi larutan campuran tadi dengan natrium tiosulfat (Na

2 S

2 O 3 ) . Pada cara Hunus, larutan standar

iod dibuat dalam asam asetat glasial yang tidak hanya mengandung iod, tetapi juga mengandung iodine bromide yang akan mempercepat jalannya reaksi pengikatan iod oleh ikatan rangkap. Reaksi iod yang berlebihan adalah sebagai berikut :

2 Na

2 S

2 O 3 + I

2 Nal + Na

2 S

4 O

6 Titik akhir titrasi dinyatakan dengan hilangnya warna biru dengan indikator amilum.

Bilangan iod dapat menyatakan derajat ketidakjenuhan dari minyak atau lemak dan dapat juga dipergunakan untuk menggolongkan jenis minyak “pengering” dan minyak “bukan pengering”. Minyak yang mempunyai bilangan iod antara 100 sampai 130 bersifat setengah mengering (Ketaren, S. 2005).

2.6. Penentuan Bilangan Iodium

Asam lemak tidak jenuh dalam minyak dan lemak maupun menyerap sejumlah iod dan membentuk senyawa yang jenuh. Besarnya jumlah iod yang diserap menunjukkan benyaknya ikatan rangkap atau ikatan tidak jenuh.

Kecepatan reaksi antara asam lemak tidak jenuh dengan halogen tergantung pada macam halogen dan stuktur asam lemak. Dalam urutan iod > brom > flour > klor, menunjukkan bahwa semakin kekanan, reaktivitasnya semakin bertambah. Penentuan bilangan iod biasanya menggunakan cara Hanus, Kaufmann dan Wijs. Perhitungan bilangan iod dari masing-masing cara tersebut adalah sama. Semua cara ini berdasarkan atas prinsip titrasi, dimana pereaksi halogen berlebihan ditambahkan pada contoh yang akan diuji. Setelah reaksi sempurna, kelebihan pereaksi ditetapkan sejumlahnya dengan cara titrasi.

1. Cara Hanus Pembuatan Pereaksi Hunus : Dalam cara Hanus digunakan pereaksi iodium bromida dalam larutan asam asetat glasial (larutan Hunus). Untuk membuat larutan ini, 20 gram bromida dilarutkan dalam 100 ml alkohol murni yang bebas dari asam asetat. Jumlah contoh yang ditimbang tergantung dari perkiraan besarnya bilangan iod, yaitu sekitar 0,5 gram untuk lemak, 0,25 gram untuk minyak dan 0,1 sampai 0,2 garam untuk minyak, dan 0,1 sampai 0,2 gram untuk minyak dengan derajat ketidakjenuhan yang tinggi. Jika ditambahkan 25 ml pereaksi harus ada kelebihan pereaksi sekitar 60 persen.

Prosedur : Contoh minyak atau lemak dimasukkan kedalam labu erlenmeyer 200 atau 300 ml yang bertutup. Kemudian, dilarutkan dengan 10 ml kloroform atau karbon tetraklorida, dan ditambahkan 25 ml pereaksi. Reaksi dibiarkan selama 1 jam ditempat yang gelap. Sebagian iodium (I

2 ) akan dibebaskan dari larutan (larutan KI 15 persen). Iod yang

dibebaskan ditirasi dengan larutan natrium thiosulfat 0,1 N dengan indikator larutan pati. Titrasi untuk blanko dilakkukan dengan cara yang sama.

2. Cara Kaufmann dan Von Hubl Pada cara ini digunakan pereaksi kaufmann yang terdiri dari campuran 5,2 ml larutan brom murni didalam 1000 ml metanol dan dijenuhkan dengan natrium bromida. Contoh yang telah ditimbang dilarutkan dalam 10 ml klorofrom kemudaian ditambahkan 25 ml pereaksi. Di dalam pereaksi ini, natrium bromida akan mengendap. Reaksi dilakukan ditempat yang gelap. Larutan ini dititrasi dengan larutan natrium thiosulfat 0,1 N dengan indikator larutan pati. Blanko dikerjakan denngan cara yang sama.

Pada cara Von Hubl digunakan pereaksi yang terdiri dari larutan 25 gram iod di dalam 500 ml etanol dan larutan 30 gram merkuri klorida didalam 500 ml etanol. Kedua larutan ini baru dicampurkan jika akan digunakan, dan tidak boleh berumur labih dari 58 jam. Pereaksi ini mempunyai reaktifitas yang lebih kecil dibandingkan dengan cara- cara lainnya, sehingga membutuhkan waktu reaksi selama 12 sampai 14 jam.

3. Cara Wijs Pembuatan Pereaksi Wijs : Pereaksi Wijs yang terdiri dari larutan 16 gram iod monoklorida dalam 1000 ml asam asetat glasial. Cara lain yang lebih baik untuk membuat larutan ini yaitu dengan melarutkan 13 g iod dalam 1000 ml asam asetat glasial , kemudian dialirkan gas klor sampai terlihat perubahan warna yang menunjukkan bahwa jumlah gas klor yang dimasukkan sudah cukup. Pembuatan larutan ini agak sukar, dan bersifat tidak tahan lama. Larutan ini sangat peka terhadap cahaya, panas, dan udara sehingga harus disimpan di tempat yang gelap, sejuk dan tertutup rapat. Prosedur :

Contoh minyak yang telah disaring ditimbang sebanyak 0,1-0,5 gram di dalam erlenmeyer 500 ml yang bertutup, kemudian ditambahkan 20 ml karbon tetraklorida sebagai pelarut. Ditambahkan 25 ml larutan Wijs dengan pipet, dengan kelebihan volume pereaksi sekitar 50-60 persen. Dengan cara yang sama dibuat juga larutan blanko. Erlenmeyer disimpan ditempat gelap pada suhu 25 ± 5 C selama 30 menit. Akhirnya ditambahkan 20 ml larutan kadnium iodida 15 persen dan 100 ml air. Kemudian, botol ditutup serta dikocok dengan hati-hati. Titrasi dilakukan dengan larutan natrium thiosulfat 0,1 N dengan menggunakan indikator larutan pati.

Dari berbagai percobaan ternyata cara Wijs dan Kaufmann hasilnya lebih baik dan praktis.

B = jumlah ml Na

2 S

2 O 3 untuk titrasi blanko

S = jumlah ml Na

2 S

2 O 3 untuk titrasi contoh

N = normalitas larutan Na

2 S

2 O

3 G = bobot contoh (gram)

12, 69 = ( Ketaren, S. 2005).

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kelapa Sawit - Penentuan Bilangan Iodium Fraksi Stearin Sebelum dan Sesudah Proses Hidrogenasi