EVALUASI KINERJA BEBERAPA ADSORBEN TERHADAP

PENGURANGAN KADAR DIASILGLISEROL DAN ASAM

LEMAK BEBAS DALAM MINYAK SAWIT KASAR

KHOERUL BARIYAH

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2016

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Evaluasi Kinerja

Beberapa Adsorben terhadap Pengurangan Kadar Diasilgliserol dan Asam Lemak

Bebas dalam Minyak Sawit Kasar 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 maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks

dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Januari 2016

Khoerul Bariyah

NRP F251130291

RINGKASAN

KHOERUL BARIYAH. Evaluasi Kinerja Beberapa Adsorben terhadap

Pengurangan Kadar Diasilgliserol dan Asam Lemak Bebas dalam Minyak Sawit

Kasar. Dibimbing oleh NURI ANDARWULAN dan PURWIYATNO

HARIYADI.

Indonesia merupakan negara produsen minyak sawit kasar (Crude Palm

Oil/CPO) terbesar di dunia. Pada tahun 2014, sekitar 55,2 % (32 juta ton) dari

total produksi minyak sawit kasar (Crude Palm Oil/CPO) dunia dikuasai oleh

Indonesia. Perkembangan terakhir berdasarkan data Oil World menunjukkan,

dalam kurun waktu 2010-2014, ternyata negara Indonesia juga merupakan

konsumen terbesar minyak sawit di dunia. Karena pentingnya CPO di Indonesia,

maka kualitas CPO yang dihasilkan harus sangat dijaga dan diperhatikan sehingga

dapat memenuhi kebutuhan domestik maupun internasional.

Dua komponen penting yang mempengaruhi kualitas CPO adalah

diasilgliserol (DAG) dan asam lemak bebas (ALB). CPO mengandung DAG dan

ALB dengan kadar yang tinggi. DAG dalam minyak sawit adalah prekursor

pembentukan senyawa karsinogen 3-MCPD ester, sedangkan ALB yang tinggi

dapat menurunkan stabilitas minyak. Penambahan beberapa jenis adsorben ke

dalam CPO akan mereduksi kedua komponen tersebut melalui interaksi

kepolaran. Biasanya reduksi DAG menggunakan adsorben dilakukan terhadap

minyak sawit yang telah dimurnikan dengan kandungan ALB yang rendah.

Sampai saat ini belum ada penelitian mengenai reduksi DAG dengan kadar ALB

yang tinggi dalam CPO. Tidak semua adsorben dapat menurunkan komponen

polar (seperti DAG) dalam minyak sawit. Selain itu, karakteristik awal CPO

diduga akan sangat menentukan proses adsorpsiyang terjadi. Sehingga tujuan

penelitian ini adalah untuk menentukan jenis adsorben yang paling baik dalam

menjerap diasilgliserol dan asam lemak bebas dalam CPO. Modifikasi

penambahan berbagai jenis adsorben sebelum pemurnian diharapkan dapat

meningkatkan kualitas CPO.

Penelitian dilakukan terhadap 3 jenis CPO berbeda kualitas (nilai ALB: 4, 6

dan 14) dan 6 jenis adsorben berbeda tingkat kepolaran (arang aktif, MgO,

Magnesol R-60, 3 jenis bleaching earth komersial). Proses kontak dilakukan pada

suhu 50 – 60 oC kondisi tanpa vakum. Hasil yang diperoleh pada kondisi tanpa

vakum belum dapat menurunkan DAG dan ALB secara signifikan terhadap ketiga

jenis CPO. Oleh karena itu dilakukan proses kontak pada suhu yang lebih tinggi,

yaitu 90 oC (dengan vakum) selama 30 menit dengan dosis adsorben 1 dan 3 %.

Karakterisitik CPO dan adsorben mempengaruhi proses reduksi DAG dan ALB.

Kombinasi antara adsorben bleaching earth tipe 1 dan MgO dapat menurunkan

ALB sebesar 70 % pada CPO dengan ALB 14 % dengan kondisi vakum, tetapi

tidak dapat menurunkan DAG. Penambahan beberapa adsorben pada kondisi

vakum dan tanpa vakum dapat menurunkan kadar total karoten dalam CPO, tetapi

adsorben MgO tunggal memiliki pengaruh terkecil karena perbedaan sifat

kepolaran antara keduanya.

Kata kunci: adsorben, asam lemak bebas, CPO, diasilgliserol.

SUMMARY

KHOERUL BARIYAH. Performance Evaluation of Selected Adsorbents to

Reduce Diacylglycerol and Free Fatty Acid in the Crude Palm Oil. Supervised by

NURI ANDARWULAN and PURWIYATNO HARIYADI.

Indonesia is the largest crude palm oil (CPO) producer in the world. In 2014,

55,2 % (32 million tons) of the world total CPO production is controlled by

Indonesia. The recent Oil World database show, in the period 2010 – 2014,

Indonesia is also the largest consumer of palm oil in the world. Because of the

importance of CPO in Indonesia, then the quality of CPO product must be highly

maintained such that it could suffice the needs of domestic and international.

Two components affecting the quality of CPO were diacylglycerol (DAG)

and free fatty acids (FFA). CPO contains the high values of DAG and FFA. DAG

in palm oil is known as the precursor of 3-MCPD esters compound, while high

FFA could reduce oil stability. The addition of an adsorbent would affect the

existence of those components through polarity interaction. DAG were usually

reduced by adsorbents on the refined palm oils with low FFA values. Research on

reduction of DAG in CPO (with high values of FFA) has not been done. Not all of

the adsorbents could reduce the polar component (such as DAG) in the CPO. In

addition, the initial characteristics of CPO may also influence the adsorption

process. Therefore the purpose of this study was to determine the best type of

adsorbent in reducing DAG and FFA in CPO. The modification using adsorbent

addition before refining process pottentially can increase the quality of CPO.

Research was carried out on three different types of CPO quality (as

indicated by FFA values of 4, 6 and 14 %) and six different types of adsorbents

with different polarity (activated carbon, MgO, Magnesol R-60, 3 types of

comersial bleaching earth). Contact process was performed at a temperature of 50-

60 oC (without vacuum). All of adsorbents have not been able to reduce both of

DAG and FFA significantly on the room condition. So that the process contacted

on the higher temperature, there is 90 oC (under vacuum) for 30 minutes at a dose

of adsorbent 1 and 3 %. Result showed that CPO and adsorbent characteristics

affected the reduction process of DAG and FFA. The combination of MgO and

bleaching earth type 1 could reduce FFA up to 70 % on CPO with FFA content 14

% on vacuum conditions, but did not reduce DAG. The addition of several

adsorbent under vacuum and without vacuum can reduce levels of total

carotenoids in the CPO, but single MgO adsorbent has the smallest effect due to

polarity differences between of them.

Keywords: adsorbents, free fatty acid, CPO, diacylglycerol.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016

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

IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini

dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains

pada

Program Studi Ilmu Pangan

EVALUASI KINERJA BEBERAPA ADSORBEN TERHADAP

PENGURANGAN KADAR DIASILGLISEROL DAN ASAM

LEMAK BEBAS DALAM MINYAK SAWIT KASAR

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2016

KHOERUL BARIYAH

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Ir Tri Haryati, MS

Judul Tesis : Evaluasi Kinerja Beberapa Adsorben terhadap Pengurangan Kadar

Diasilgliserol dan Asam Lemak Bebas dalam Minyak Sawit Kasar

Nama : Khoerul Bariyah

NIM : F251130291

Disetujui oleh

Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Nuri Andarwulan, MSi

Ketua

Prof Dr Ir Purwiyatno Hariyadi, MSc

Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi

Ilmu Pangan

Prof Dr Ir Ratih Dewanti Hariyadi, MSc

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian:

23 Desember 2015

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas

segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian

yang berjudul Evaluasi Kinerja Beberapa Adsorben terhadap Pengurangan Kadar

Diasilgliserol dan Asam Lemak Bebas dalam Minyak Sawit Kasar merupakan

tesis sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Magister Sains Mayor Ilmu

Pangan pada Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Slamet Darso (ayah), Ibu

Rohmah (ibu), serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.

Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Prof Dr Ir Nuri Andarwulan,

MSi dan Prof Dr Ir Purwiyatno Hariyadi, MSc selaku pembimbing yang telah

banyak memberi bimbingan, pengarahan dan saran selama penelitian. Terima

kasih kepada Dr Ir Tri Haryati, MS selaku penguji luar atas sarannya untuk

perbaikan tesis ini. Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kepada seluruh staf

dan pegawai SEAFAST Center IPB yang telah banyak membantu penulis dalam

melaksanakan penelitian. Dukungan dari Mas Fatkhullah dan Keluarga Arafah

juga diucapkan banyak terimakasih.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2016

Khoerul Bariyah

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN viii

1 PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 3

Manfaat Penelitian 3

Hipotesis 3

2 TINJAUAN PUSTAKA 4

Minyak Sawit 4

Diasilgliserol dan Asam Lemak Bebas dalam Minyak Sawit 5

Senyawa 3-MCPD Ester dalam Minyak Sawit 8

Karotenoid dalam Minyak Sawit 10

Adsorben dan Karakteristiknya 11

Proses Adsorpsi dan Interaksi Permukaan 13

Aplikasi Adsorben pada Minyak Sawit 15

3 METODE 17

Waktu dan Lokasi Penelitian 17

Bahan dan Alat 17

Prosedur Penelitian 17

Persiapan dan Karakterisasi Bahan Baku 17

Proses Kontak CPO dengan Adsorben 19

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kualitas CPO 20

4 HASIL DAN PEMBAHASAN 21

Persiapan dan Karakterisasi Bahan Baku 21

Karakterisasi CPO 21

Karakterisasi Adsorben 21

Proses Kontak CPO dengan Adsorben 25

Proses Kontak tanpa Kondisi Vakum 25

Proses Kontak dengan Kondisi Vakum 27

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kualitas CPO 29

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kadar DAG dan ALB 29

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kadar Total Karoten 31

5 SIMPULAN DAN SARAN 34

Simpulan 34

Saran 34

DAFTAR PUSTAKA 35

LAMPIRAN 39

RIWAYAT HIDUP 48

DAFTAR TABEL

1 Komposisi minyak kelapa sawit 4 2 Standar mutu minyak sawit SPB, Ordinary, dan minyak goreng sawit 5 3 Contoh karakteristik kualitas dan komposisi CPO 5

4 Kadar 3-MCPD ester dalam minyak nabati 8

5 Komposisi karotenoid dalam CPO 10 6 Perbandingan spektra FTIR Bentonit MX-80 dan Monmorolonite

SWy-2 13 7 Perbedaan adsorpsi fisika dan kimia 15 8 Contoh kombinasi adsorben dalam metode bleaching dan

pengaruhnya terhadap kualitas minyak sawit 15

9 Beberapa contoh penggunaan adsorben dalam minyak sawit 16

10 Formulasi adsorben pada kondisi tanpa vakum 19

11 Formulasi adsorben pada kondisi vakum 20

12 Karakteristik bahan baku minyak sawit kasar (CPO) 21

13 Hasil analisis spektra FTIR ketiga tipe bleaching earth komersial 23

14 Karakteristik fisik dan kimia bleaching earth komersial 23 15 Karakteristik kimia adsorben yang digunakan berdasarkan informasi

label kemasan dan analisis spektroskopi serapan atom 24

16 Perbandingan reduksi ALB dan DAG pada kondisi tanpa vakum 26

17 Perbandingan reduksi ALB dan DAG pada kondisi vakum 27

18 Korelasi matriks Pearson kandungan adsorben dan kadar ALB-DAG

pada CPO(ALB 14) pada kondisi vakum 30 19 Pengaruh jenis adsorben terhadap kadar karoten CPO dengan ALB

4 % pada kondisi adsorpsi tanpa vakum dengan dosis adsorben 1%

pada suhu 60 oC selama 30 menit 33

DAFTAR GAMBAR

1 Reaksi disosiasi triasilgliserol 6

2 Hubungan antara asilgliserida dengan 3-MCPD yang terkandung

dalam minyak goreng (Lanovia et al. 2014) 7

3 Reaksi hidrolisis triasilgliserol menjadi gliserol dan asam lemak 7

4 Kemampuan dari minyak mentah untuk membentuk 3-MCPD ester

setelah melalui pemanasan standar pada suhu 240 oC selama 2 jam

(A, Rata-rata semua sampel; M, Malaysia; I, Indonesia; G, Ghana; C,

columbia; jumlah yang dianalisis ditunjukkan oleh angka; tanda bar

menunjukkan standar deviasi dari masing-masing sampel) (Mattháus

et al. 2011) 9

5 Mekanisme adsorpsi β-karoten pada sisi aktif asam Bronsted-Lewis

(Srasa and Ayedi, 2000 dalam Hussein et al. 2011) 11 6 Struktur magnesium silikat 12

7 Interaksi A. Gaya dipol-dipol, B. Gaya dipol induksian, C. Gaya

London (Effendy 2006) 14

8 Spektra XRD bleaching earth (A) tipe 1, (B) tipe 2, (C) tipe 3 22

9 Perubahan kadar DAG dan ALB proses kontak CPO dengan beberapa

adsorben tanpa kondisi vakum 25 10 Spektra hasil analisis kadar ALB dan gliserida sampel CPO dengan

GC-FID 29

11 Mekanisme interaksi antara karoten dan adsorben (Zuni 2009) 31

12 Pengaruh waktu dan suhu terhadap kadar karoten pada CPO (ALB 4)

dengan bleaching earth tipe 1 kondisi tanpa vakum 31

13 Pengaruh adsorben terhadap kadar total karoten pada CPO (ALB 6)

proses vakum pada suhu 90 oC selama 30 menit 32

DAFTAR LAMPIRAN

1 Rekapitulasi data kadar ALB, DAG, TAG dan total karoten CPO

setelah perlakuan dengan adsorben pada kondisi tanpa vakum (suhu 60 oC selama 30 menit) 39 36

2 Rekapitulasi data kadar ALB, DAG, TAG dan total karoten CPO

setelah perlakuan dengan adsorben pada kondisi vakum (suhu 90 oC

selama 30 menit) 40

3 Spektrum FTIR bleaching earth tipe 1, 2 dan 3 serta Magnesol R-60 41

4 Gambar adsorben yang digunakan 43

5 Korelasi Pearson pengaruh adsorben (kandungan SiO2 dan MgO)

terhadap kadar DAG dan ALB ketiga CPO tanpa kondisi vakum 44

6 Korelasi Pearson pengaruh adsorben (kandungan SiO2 dan MgO)

terhadap kadar DAG dan ALB proses kontak CPO (ALB 6) pada

kondisi vakum 46

7 Gambar proses kontak CPO dengan adsorben pada (A) kondisi vakum

dan (B) tanpa kondisi vakum 47

1 PENDAHULUAN

Latar Belakang

Konsumsi minyak nabati dunia, terutama minyak sawit, dari tahun ke tahun

mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan jumlah penduduk. Rata-rata

peningkatan konsumsinya mencapai 24,77 % per tahun. Konsumsi minyak nabati

dunia didominasi oleh minyak sawit (sebesar 41 %) menurut data Oil World tahun

2014 (GAPKI 2014). Pada tahun 2014, sekitar 55,2 % (32 juta ton) dari total

produksi minyak sawit kasar (Crude Palm Oil/CPO) dunia dikuasai oleh

Indonesia. Selain itu, data Oil World dalam GAPKI (2014) juga menunjukkan

bahwa Indonesia merupakan negara konsumen minyak sawit terbesar di dunia

dalam kurun waktu 2010 – 2014, yaitu sebesar 15,8 %. Karena pentingnya CPO di

Indonesia, maka kualitas CPO yang dihasilkan harus sangat dijaga dan

diperhatikan sehingga dapat memenuhi kebutuhan domestik maupun

internasional.

Dua komponen yang menentukan kualitas CPO adalah kandungan

diasilgliserol (DAG) dan kadar asam lemak bebas (ALB). DAG merupakan

prekursor pembentukan senyawa kontaminan 3-MCPD ester. Senyawa 3-MCPD

ester merupakan senyawa yang mengandung satu atau dua asam lemak pada posisi

Sn-1 dan Sn-2 dengan gliserol sebagai rantai utama (Weiβhaar 2008; Zelinkovä et

al. 2006). Liu et al. (2012) telah mempelajari efek toksisitas akut secara oral dari

senyawa 3-MCPD monopalmitat dan 3-MCPD dipalmitat terhadap tikus Swiss.

Hasilnya menunjukkan bahwa 3-MCPD monopalmitat dapat menurunkan berat

badan dan meningkatkan serum nitrogen urea dan creatinin pada tikus yang mati

akibat pemberian senyawa tersebut. Minyak sawit mengandung kadar 3-MCPD

ester dengan kadar yang berbeda-beda setelah dilakukan pemanasan standar

(Matthäus et al. 2011). Penelitian Lanovia et al. (2014) terhadap sebelas sampel

minyak goreng sawit menunjukkan bahwa kandungan DAG dalam minyak goreng

sawit berkorelasi positif dengan kandungan 3-MCPD ester. Greyt (2010) juga

menyatakan jika kadar DAG lebih besar dari 4 %, maka kadar 3-MCPD ester

umumnya lebih besar dari 5 ppm. Adapun ALB yang tinggi dalam minyak sawit

tidak diinginkan karena dapat menurunkan stabilitas minyak selama penyimpanan

karena proses oksidasi maupun reaksi enzimatis (Ketaren 1986).

CPO mengandung DAG dan ALB dengan kadar yang tinggi. Penambahan

beberapa jenis adsorben dapat mereduksi kedua senyawa tersebut, diantaranya

lempung teraktifasi seperti zeolit dan bleaching earth (Strijowski et al. 2011) dan

material sintetik berbahan dasar silika (Clowutimon et al. 2011, Ermacora and

Hrncirik 2014). Penelitian Clowutimon et al. (2011) menunjukkan bahwa

magnesium silikat sintetik dari abu sekam padi dapat menjerap ALB dalam CPO

hingga 130 – 140 mg/g adsorben pada suhu 50 oC selama 2 jam. Strijowski et al.

(2011) menambahkan beberapa adsorben ke dalam minyak sawit hasil pemurnian

dan menunjukkan bahwa magnesium silikat (kadar 70 %) dan zeolit terkalsinasi

dapat menurunkan DAG hingga 25 % pada suhu 80 oC, tetapi adsorben lain tidak

bisa mereduksi secara signifikan. Sedangkan Ermacora and Hrncirik (2014) dapat

menurunkan kadar DAG pada CPO yang dilarutkan dalam pelarut organik hingga

99 % dengan kolom silika gel. Data Global Specialty Ingredient (materi promosi

2

komersial) juga menunjukkan magnesium silikat sintetik (Magnesol R60) dapat

menurunkan asam lemak bebas hingga 80 % (dari 0,09 menjadi 0,012 %) dan

menurunkan DAG 20 % (dari 4 menjadi 2,8 %) pada fraksi olein minyak goreng

sawit. Reduksi DAG hasil penelitian – penelitian tersebut umumnya dilakukan

terhadap minyak sawit hasil pemurnian dengan kandungan ALB yang rendah,

padahal umumnya CPO mengandung ALB yang tinggi (> 3 %). Hingga saat ini

belum ada penelitian mengenai reduksi DAG dengan kadar ALB yang cukup

tinggi dalam CPO.

Beberapa penelitian mengenai penambahan adsorben dalam CPO dilakukan

pada kondisi yang bervariasi (sebelum, saat maupun setelah proses pemurnian)

dengan waktu dan suhu tertentu. Selama proses adsorpsi terjadi penjerapan

beberapa molekul lain selain DAG dan ALB, diantaranya karoten. Kadar karoten

dalam minyak sawit merupakan penentu kualitas minyak tersebut. Oleh karena

itu, peninjauan mengenai penambahan adsorben terhadap kadar karoten pun perlu

dipelajari. Menurut Strijowski et al. (2011) tidak semua adsorben dapat

menurunkan komponen polar (seperti DAG) dalam minyak sawit. Hal tersebut

karena karakterisitik dari adsorben sangat menentukan proses adsorpsi yang

terjadi. Effendy (2006) menyatakan bahwa interaksi dapat terjadi jika adanya gaya

tarik antar molekul yang ditentukan oleh sifat kepolarannya. Sifat dan proses

adsorpsi sangat dipengaruhi oleh suhu dan kadar air, akan tetapi karakteristik

strsuktur, jenis dan dosis dari adsorben yang digunakan juga mempunyai peran

penting (Gibon et al. 2007). Adsorben yang memiliki keasaman tinggi akan

memiliki kemampuan adsorpsi yang lebih besar (Ahmadi dan Mushollaeni 2007,

Silva et al. 2014). Kombinasi antar adsorben juga berdampak terhadap proses

adsorpsi yang terjadi. Rossi (2003) juga telah mengkombinasikan silika sintetik

dengan lempung pemucat dan ternyata dapat mengurangi jumlah adsorben yang

digunakan serta berdampak sinergis. Karakteristik awal dari adsorbat (CPO) juga

akan menentukan proses adsorpsi dan belum banyak dilakukan pengaruhnya. Oleh

karena itu, masih perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai penambahan

adsorben dalam minyak sawit kasar dengan menitikberatkan pada karakteristik

awal CPO dan karakteristik adsorbennya.

Perumusan Masalah

Adsorben merupakan bahan yang dapat menjerap beberapa senyawa melalui

interaksi permukaan antara adsorben dengan senyawa tersebut. Penambahan

beberapa adsorben (terutama persenyawaan magnesium silikat) ke dalam CPO

sebelum proses pemurnian kemungkinan dapat menurunkan kadar DAG dan ALB

sehingga meningkatkan kualitas CPO. Akan tetapi molekul lain seperti karotenoid

pun dapat ikut terjerap oleh adsorben, padahal senyawa tersebut sangat

menentukan kualitas CPO. Oleh karena itu, perlu dipelajari pengaruh penambahan

adsorben pada CPO sebelum pemurnian untuk menurunkan kadar DAG dan ALB.

Tidak semua jenis adsorben dapat menjerap senyawa polar dan non polar

sekaligus dengan baik sehingga perlu dilakukan kajian pengaruh adsorben

terhadap ketiga senyawa tersebut berdasarkan karakteristik baik adsorben maupun

adsorbat. Interaksi antara adsorben dengan adsorbat sangat dipengaruhi oleh

kualitas CPO, jenis adsorben, kondisi dan suhu proses, serta waktu kontak

3

sehingga perlu dilakukan kontak antara beberapa jenis adsorben dengan CPO

pada kondisi tertentu, kemudian diukur kualitas minyak sawit yang dihasilkan

meliputi kadar karotenoid, ALB dan DAG.

Berdasarkan rumusan tersebut, maka terdapat beberapa hal yang perlu

diperhatikan yaitu:

1. Apakah adsorben dapat menjerap diasilgliserol (DAG) dan asam lemak

bebas (ALB)?

2. Bagaimana interaksi dan pengaruh yang terjadi antara adsorben dengan

beberapa komponen dalam minyak sawit?

3. Adsorben yang seperti apa yang dapat menurunkan karoten, ALB dan

DAG paling baik?

4. Apakah karakteristik CPO awal mempengaruhi penurunan kadar DAG dan

ALB oleh adsorben?

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan jenis adsorben yang paling

baik dalam menjerap DAG dan ALB dalam CPO. Penelitian dilakukan dalam tiga

tahapan. Tahap pertama adalah persiapan dan karakterisasi bahan baku, yaitu

karakterisasi CPO dan adsorben. Tahap ini bertujuan untuk mengetahui

karakteristik khusus dari adsorben dan adsorbat yang digunakan. Tahap kedua

penentuan formulasi adsorben, waktu kontak, dan kombinasi adsorben terhadap

salah satu jenis CPO untuk menentukan kondisi proses kontak selanjutnya. Tahap

terakhir adalah proses kontak adsorben dengan CPO pada kondisi ruang dan

vakum. Kualitas CPO dianalisis kandungannya (kadar karoten, asam lemak bebas,

dan kandungan diasilgliserol) dari sebelum dan setelah proses kontak. Modifikasi

penambahan berbagai jenis adsorben sebelum pemurnian diharapkan dapat

meningkatkan kualitas CPO.

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah mendapatkan jenis adsorben (baik tunggal

maupun kombinasi) dan kondisi proses untuk menurunkan kadar DAG dan ALB

dalam minyak sawit kasar berdasarkan karakteristik adsorbennya. Selain itu,

penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai perubahan

karakteristik kimia CPO setelah melalui tahap penambahan adsorben dan dapat

menjadi metode tambahan menurunkan kadar prekursor potensial pembentukan

senyawa 3-MCPD ester dalam minyak goreng sawit.

Hipotesis

Karakteristik kepolaran adsorben dapat menyebabkan adanya interaksi

antara adsorben dengan diasilgliserol (DAG) dan asam lemak bebas (ALB). Oleh

karena itu, adsorben dapat menurunkan kadar DAG dan ALB dalam minyak sawit

kasar (CPO). Interaksi adsorpsi yang terjadi dipengaruhi oleh karakteristik awal

dari CPO, diantaranya kadar komponen awal, pengotor dan viskositas. Akan tetapi

penggunaan adsorben dapat menurunkan beberapa parameter mutu CPO yaitu

karotenoid.

4

2 TINJAUAN PUSTAKA

Minyak Sawit

Minyak sawit mentah, yang dikenal sebagai CPO (crude palm oil),

merupakan bahan dasar untuk membuat minyak pangan (edible oil) seperti

minyak goreng dan margarin. Kandungan utama dari minyak sawit adalah minyak

(TAG) yang tersusun atas asam lemak esensial. CPO juga mengandung komponen

minor yang sangat bernilai tinggi seperti phospolipid, karotenoid dan tokotrienol

yang sangat berpotensi sebagai antioksidan. Komponen minor dalam CPO terdiri

dari turunan asam lemak (seperti mono dan diasilgliserol, pospatida, ester dan

sterol) dan senyawa golongan hidrokarbon, alkohol alifatik, sterol bebas, tokoferol,

pigmen dan beberapa logam berat. Selama proses pemurnian banyak zat warna

dan pengotor lainnya dapat hilang. Akan tetapi proses tersebut juga dapat

menghilangkan komponen-komponen penting yang terdapat di dalam minyak,

seperti tokoferol, fitosterol dan karotenoid (Czerniak et al. 2011, Silva et al. 2013).

Standar mutu minyak sawit sangat ditentukan oleh kandungannya baik

komponen mayor maupun minor. Faktor yang mempengaruhi standar mutu

minyak sawit diantaranya kandungan air dan kotoran dalam minyak, kandungan

asam lemak bebas, warna dan bilangan oksida. Faktor lain yang juga

mempengaruhi standar mutu adalah titik cair dan kandungan gliserida, refining

loss, plastisitas dan spreadibility, kejernihan, kandungan logam berat, dan

bilangan penyabunan (Ketaren 1986). Data standar mutu minyak sawit kualitas

Tabel 1 Komposisi minyak kelapa sawit

Komponen Kadar

Asam lemak ( dalam %) a

Asam miristat

Asam palmitat

Asam stearat

Asam oleat

Asam linoleat

1,1 – 2,5

40 – 46

3,6 – 4,7

39 – 45

7 – 11

Komponen minor (dalam mg/kg)b

Carotenoids

Squalene

Non-terpenoid hydrocarbons

α-Tocopherol + tocotrienols

Sterols

Triterpenic alcohols

Methylsterol

Dolichols + polyprenols

Ubiquinones

Phospholipids

Glycolipids

500–700

200–500

30–50

600–1000

362–627

40–80

40–80

81

10–80

5–130

1033–3780 aEckey SW (1955) dalam Ketaren (1986)

bGee (2007)

5

Special Prime Bleach (SPB) dibandingkan dengan mutu Ordinary dapat dilihat

dalam Tabel 2.

Perkembangan mengenai kualitas minyak sawit kasar berkembang seiring

dengan adanya kandungan senyawa 3-MCPD ester dalam minyak sawit. Prekursor

pembentukan senyawa 3-MCPD ester diindikasikan oleh dua senyawa utama,

yaitu DAG dan ion klorida (Ermacora and Hrncirik 2014, Lanovia et al. 2014,

Matthäus et al. 2011, Franke et al. 2009). Senyawa ester gliserida dan klorida

yang merupakan prekursor pembentukan senyawa 3-MCPD ester berasal dari raw

material dan juga dapat terbentuk selama proses pengolahan (Madya et al. 2006,

Akoh and Min 2008, Hrncirik et al. 2011). Ion klorida dapat berasal dari tanah

dan pupuk yang digunakan pada proses penanaman pohon sawit sehingga terserap

melalui akar hingga ke bagian semua bagian tanaman (Madya et al. 2006).

Zulkurnain et al. (2012) memberikan contoh gambaran kualitas minyak sawit

mentah yang ditunjukkan oleh beberapa karakteristik, termasuk kadar 3-MCPD

ester (Tabel 3).

Diasilgliserol dan Asam Lemak Bebas dalam Minyak Sawit

Minyak sawit mengandung komponen utama berupa senyawa gliserida,

terutama triasilgliserol (TAG). Gliserida dalam minyak bukan merupakan

gliserida sederhana (3 gugus hidroksil dalam gliserol berikatan dengan 3 asam

Tabel 3 Contoh karakteristik kualitas dan komposisi CPOa

Karakteristik kualitas Kualitas

premium

Kualitas

superior

Kualitas

standar I

Kualitas

standar II

3-MCPD ester CPO (mg/kg) < LOD < LOD <LOD 0,06±0,01

3-MCPD ester RBD(mg/kg) 1,54±0,08 1,49±0,05 1,72±0,22 5,93±0,41

FFA (%) 1,19±0,02 1,34±0,02 3,52±0,03 4,19±0,01

PV (meq/kg) Nil Nil Nil 0,90±0,01

Indeks DOBI 3,20±0,04 3,00±0,04 2,90±0,08 2,40±0,12

Fosfor (ppm) 3,80±0,30 4,40±0,40 4,80±0,30 8,80±0,30

Kandungan β-karoten (ppm) 615±1,0 611±1,0 597±1,4 476±1,2

Diasilgliserol (%) 3,72±0,02 3,65±0,02 5,63±0,02 2,20±0,02

Monoasilgliserol (%) 0,0 0,0 0,05±0,02 0,54±0,01 aZulkurnain et al. (2012)

Tabel 2 Standar mutu minyak sawit Special Prime Bleach (SPB) dan

mutu Ordinary

Kandungan SPBa

Ordinarya

Asam lemak bebas (%) 1 – 2 3 – 5

Kadar air (%) 0,1 0,1

Kotoran (%) 0,002 0,01

Besi (ppm) 10 10

Tembaga (ppm) 0,5 0,5

Bilangan iod 53±1,5 45 – 56

Karotene (ppm) 500 500 – 700

Tokoferol (ppm) 800 400 – 600 aKetaren (1986)

6

dari jenis yang sama), tetapi merupakan gliserida campuran yaitu molekul gliserol

berikatan dengan radikal asam lemak baik yang sama maupun berbeda (Ketaren

1986). Senyawa gliserida dalam minyak sawit yang sering dikaji keberadaannya

adalah diasilgliserol (DAG). Hal tersebut karena senyawa DAG dianggap sebagai

minyak fungsional yang berdampak positif bagi kesehatan. Selain itu, DAG juga

sering digunakan sebagai emulsifier dalam proses pengolahan pangan. Adapun

dampak negatif DAG dalam bahan pangan adalah perannya sebagai prekursor

pembentukan senyawa karsinogen 3-MCPD ester dalam minyak sawit (Lanovia et

al. 2014, Ermacora and Hrncirik 2014).

Diasilgliserol dalam minyak sawit biasanya merupakan produk hasil

hidrolisis dari triasilgliserol. Reaktivitas kimia dari triasilgliserol ditunjukkan oleh

reaktivitas ikatan ester dan derajat ketidak jenuhan dari rantai hidrokarbon. Ikatan

ester dapat mengalami hidrolisis dalam suasana asam maupun basa. Reaksi

hidrolisis asam bersifat reversible pada setiap tahap reaksi dan mencapai

kesetimbangan sebelum reaksi mencapai kesempurnaan. Sedangkan pada

hidrolisis basa bersifat irreversible pada tahap reaksi terakhir, yaitu asam yang

terbentuk tidak dapat bereaksi kembali dengan alkohol (Ketaren 1986). Namun

ternyata triasilgliserol juga dapat mengalami reaksi transesterifikasi secara

bertahap (Gambar 1) menghasilkan di- dan monoasilgliserol serta gliserol

(Srivasta and Prasad 2000). Reaksi hidrolisis bertahap juga dapat terjadi karena

adanya aktifitas enzim lipase alami dalam kelapa sawit.

katalis

katalis

katalis

Triasilgliserol + ROH

Diasilgliserol + ROH

Monoasilgliserol + ROH

Diasilgliserol + R'COOR

Monoasilgliserol + R''COOR

Gliserol + R'"COOR

Gambar 1 Reaksi disosiasi triasilgliserol (Srivasta and Prasad 2000)

Pengolahan kelapa sawit menjadi minyak sawit mentah melalui

pretreatment hidrolisis asam atau basa dapat memecah ikatan ester dalam TAG

membentuk senyawa DAG dan asam lemak bebas (ALB). Selain itu, secara alami

senyawa DAG juga terdapat dalam raw material dimana berikatan dengan

komponen lain seperti protein dan karbohidrat melalui ikatan Van der Waals dan

ikatan hidrogen yang dapat terputus selama proses pengolahan (Akoh and min

2008). Kandungan air dalam minyak juga dapat menyebabkan reaksi hidrolisis

TAG menjadi ALB dan ester gliserida lainnya, termasuk DAG (Gapor and Chong

1985).

Menurut hipotesis Matthäus et al. (2011), pembentukan senyawa 3-MCPD

ester dalam minyak sawit dan beberapa edible oil lainnya akan cukup tinggi

apabila kadar DAG mencapai 4 %. Hipotesis tersebut diperkuat oleh penelitian

Greyt (2010) yang menunjukkan apabila kadar DAG lebih besar dar 4 %, maka

kadar 3-MCPD ester akan lebih besar dari 5 ppm. Lanovia et al. (2014)

menyatakan bahwa kandungan DAG dalam minyak goreng sawit berkorelasi

positif dengan konsentrasi 3-MCPD ester dalam sampel tersebut (Gambar 2).

Grafik korelasi tersebut menunjukkan bahwa kandungan DAG dalam minyak

7

sawit, terutama CPO sebagai bahan baku, akan mempengaruhi kadar 3-MCPD

ester yang terbentuk.

Gambar 2 Hubungan antara diasilgliserol dengan 3-MCPD yang

terkandung dalam minyak goreng (Lanovia et al. 2014)

Adapun asam lemak dalam minyak sawit merupakan senyawa yang terikat

dalam bentuk ester (triasilgliserol). Secara alamiah asam lemak bebas (ALB) juga

terkandung dalam minyak sawit, namun jumlahnya hanya sedikit (Ketaren 1986).

Kadar ALB merupakan salah satu penentu kualitas CPO. Semakin tinggi kadar

ALB, maka semakin rendah kualitas CPO tersebut. Kadar ALB dapat bertambah

apabila terjadi reaksi hirolisis minyak (TAG), baik akibat aktifitas enzim lipase

maupun adanya kandungan air dalam minyak sawit (Gambar 3). Reaksi hidrolisa

yang terjadi dapat mengakibatkan kerusakan minyak. Reaksi ini dapat

menimbulkan flavor dan bau tengik pada minyak tersebut. Oleh karena itu, adanya

kandungan ALB yang tinggi dalam minyak sawit tidak diinginkan karena dapat

menurunkan stabilitas minyak selama penyimpanan karena proses oksidasi

maupun reaksi enzimatis.

Gambar 3 Reaksi hidrolisis triasilgliserol menjadi gliserol dan asam lemak

Upaya untuk menurunkan DAG dan ALB telah banyak dilakukan,

diantaranya penggunakan proses pelarutan dalam pelarut tertentu maupun

penggunaan adsorben. Kelemahan penggunaan pelarut adalah jumlah pelarut yang

dibutuhkan sangat banyak dan tidak sebanding dengan DAG yang akan

dipisahkan dari minyak sawit. Sedangkan untuk penggunaan adsorben harus

dilakukan pemilihan karakteristik adsorben yang sesuai. Beberapa penelitian

Kadar

3-MCPD

total (ppm)

Kadar DAG (%)

8

mengenai aplikasi adsorben telah banyak dilakukan, diantaranya dapat

menurunkan asam lemak bebas (Clowutimon et al. 2011, Kim et al. 2008,

Zulkurnain et al. 2013), mono- dan diasil gliserol (Strijowski et al. 2011, Ramli et

al. 2011, Ermacora and Hrncirik 2014). Penambahan adsorben berkonsentrasi

tinggi yang telah diaktivasi, yaitu bleaching earth dan persenyawaan silikat, dapat

menyerap gliserida yang merupakan prekursor 3-MCPD ester (Schruz 2010, Tan

et al. 2014). Ermacora and Hrncirik (2014) melewatkan CPO sebelum dimurnikan

dalam kolom silika dan dapat menghilangkan asil gliserol dan komponen polar

lainnya dari sampel minyak. Penelitian Czerniak et al. (2011) menunjukkan

bahwa tahapan bleaching minyak sawit dengan bleaching earth dapat

menurunkan ALB hingga 56 % (dari 31 menjadi 12,1 mg/100 g minyak). Bayrak

(2005) juga telah menunjukkan bahwa mineral monmorilonite dapat menjerap

dengan baik beberapa asam lemak seperti asam palmitat dan stearat yang

diketahui juga terkandung dalam minyak sawit. Kebanyakan penelitian lebih

menekankan pengaruh penambahan adsorben saat proses pemurnian CPO (tahap

bleaching) karena tahapan ini merupakan tahapan penting dalam pemurnian

minyak dan menggunakan adsorben.

Senyawa 3-MCPD Ester dalam Minyak Sawit

Kandungan senyawa kontaminan 3-MCPD ester dalam berbagai minyak

nabati berbeda-beda tergantung dari sumber edible oil yang digunakan (Matthäus

et al. 2011). Proses pembentukannya dapat dipercepat dengan adanya penggunaan

suhu tinggi dalam proses pemurnian minyak nabati. Kadar senyawa 3-MCPD

dalam minyak nabati terbagi atas 3 tingkatan yaitu tingkat rendah dengan kadar

0,5 – 1,5 mg/kg termasuk diantaranya minyak rapeseed, kedelai, kelapa dan

bunga matahari, sedangkan tingkat sedang dengan kadar 1,5 – 4 mg/kg termasuk

diantaranya minyak bunga matahari, kacang tanah, zaitun, biji kapas dan dedak

padi, sementara tingkat tinggi dengan kadar lebih dari 4 mg/kg termasuk

diantaranya lemak terhidrogenasi, sawit dan fraksi minyak sawit (Greyt 2012).

Tabel 4 Kadar 3-MCPD ester dalam minyak sawita

Minyak Jumlah Sampel Kadar rata-rata

(mg/kg)

Kadar Tertinggi

(mg/kg)

Rapeseed 10 1 1

Bunga matahari 5 2 4

Jagung 4 7 9

Sawit 70 6 14

Kedelai 11 0,5 0,6

Kelapa 3 7 7,5

aGreyt (2012)

Adapun pembentukan senyawa 3-MCPD ester dalam minyak sawit sangat

ditentukan oleh proses pemurnian minyak sawit (Zelinkova et al. 2006, Franke et

al. 2009, Ramli et al. 2011). Prekursor 3-MCPD ester dalam CPO dapat terbentuk

dalam setiap tahapan pemurnian dan dapat mengaktifasi pembentukan 3-MCPD

ester (Schurz 2010). Pembentukan 3-MCPD ester selama proses pemurnian

minyak sawit dihubungkan dengan penggunaan suhu tinggi, terutama tahap

deodorisasi. Akan tetapi ternyata setiap tahapan pemurnian minyak sawit mentah

9

Beberapa minyak nabati

Kadar

3-MCPD

total (ppm)

memberikan pengaruh yang berbeda-beda terhadap kadar 3-MCPD ester yang

dihasilkan selama proses pemurnian (Schurz et al. 2010, Franke et al. 2009, Ramli

et al. 2011). Franke et al. (2009) menyatakan bahwa tahap deodorisasi dapat

meningkatkan kadar 3-MCPD ester minyak sawit mentah (CPO), yaitu menjadi

sekitar 4 – 5 mg/kg. Proses degumming dengan asam fosfat 0,1% dan bleaching

dengan acid activated clays menghasilkan 3-MCPD ester sebesar 0,38 mg/kg pada

refined oil (RBD). Jenis bleaching agent yang digunakan akan mempengaruhi

pembentukan 3-MCPD ester, karena bleaching agent yang diaktivasi dengan asam

dapat menyebabkan prekursor 3-MCPD ester (seperti gliserida) mengalami

protonasi sehingga mempercepat pembentukan 3-MCPD ester. Apabila dilakukan

proses netralisasi setelah tahap degumming maka akan menurunkan kadar

senyawa 3-MCPD ester yang dihasilkan (Ramli et al. 2011).

Hasil penelitian Zelinkova et al. (2006) menunjukkan bahwa minyak yang

dimurnikan mengandung 3-MCPD ester lebih tinggi, yaitu antara <300 (LOQ) –

2,462 μg/kg, dibandingkan minyak mentah. Hasil yang sama juga ditunjukkan

oleh Weiβhaar (2011) dalam minyak sawit yang dimurnikan (minyak goreng)

diperoleh kadar 3-MCPD ester yang tinggi yaitu sekitar 0,5 – 5,2 μg/kg. Kadar

senyawa 3-MCPD ester paling tinggi ditemukan pada produk kelapa sawit yang

melalui proses hidrogenasi (Matthäus et al. 2011, Zelinková et al. 2006). Minyak

goreng sawit yang digunakan untuk menggoreng kentang diukur kadar 3-MCPD

esternya dan diketahui ternyata proses penggorengan tidak menaikkan kadar tetapi

karena adanya kontaminan yang ada dalam minyak goreng awal yang

menyebabkan terbentuknya 3-MCPD ester (Zelinková et al. 2009). Adapun kadar

3-MCPD dari berbagai minyak sawit dari beberapa negara ditunjukkan pada

Gambar 4 (Matthäus et al. 2011).

Gambar 4 Kemampuan dari minyak mentah untuk membentuk 3-MCPD ester

setelah melalui pemanasan standar pada suhu 240 oC selama 2 jam (A,

Rata-rata semua sampel; M, Malaysia; I, Indonesia; G, Ghana; C,

columbia; jumlah yang dianalisis ditunjukkan oleh angka; tanda bar

menunjukkan standar deviasi dari masing-masing sampel) (Matthäus

et al. 2011)

Avocado oil A M I G C Olive Rapesseed Corn oil Soybean Sunflower Coconut Palm kernel

Palm oil oil oil oil oil oil oil

10

Karotenoid dalam Minyak Sawit

Karotenoid merupakan kelompok pigmen kuning atau merah yang banyak

terdapat pada tanaman, hewan dan manusia. Dalam minyak sawit, zat warna ini

terdapat secara alamiah dan bersifat larut minyak sehingga memberikan pigmen

merah jingga atau kuning. Karotenoid memiliki stabilitas yang baik pada minyak

nabati, terutama yang memiliki antioksidan alami seperti α-tokoferol. Titik lebur

karotenoid berkisar di atas 160 oC bila telah dikristalkan. Karotenoid merupakan

persenyawaan hidrokarbon tidak jenuh. Jika minyak dihidrogenasi, maka karoten

tersebut akan ikut terhidrogenasi sehingga intensitas warna kuning berkurang. Zat

warna ini bersifat tidak stabil pada suhu tinggi. Apabila minyak dialiri uap panas,

maka warna kuning akan hilang (Ketaren 1986). Faktor utama yang mempengaruhi

ß-karoten selama pengolahan pangan dan penyimpanan adalah oksidasi oleh oksigen

dari udara dan perubahan struktur oleh panas. Oksidasi karoten dipercepat dengan

adanya cahaya, logam, panas, peroksida dan bahan pengoksida lainnya. Panas akan

mendekomposisi ß-karoten dan mengakibatkan perubahan stereoisomer. Pemanasan

sampai dengan suhu 60 ºC tidak mengakibatkan dekomposisi ß-karoten tetapi dapat

terjadi perubahan stereisomer. ß-karoten akan menurun mutunya secara drastis pada

suhu sekitar 180 – 219 ºC (Klaui dan Bauernfeind 1981).

Penyerapan karoten telah dipelajari pada berbagai jenis minyak seperti

minyak sawit (Silva et al. 2013), jagung dan minyak bunga matahari (Christidis

and Kosiari 2003) serta minyak nabati lainnya menggunakan adsorben.

Penyerapan terbesar terjadi pada tahap bleaching karena terjadi penyerapan zat

warna dan senyawa pengotor oleh adsorben. Proses bleaching ini sangat

berhubungan dengan proses penghilangan pigmen (zat warna) baik secara

adsorpsi fisika maupun kimia. Interaksi yang terjadi antara karoten dengan

adsorben tidak hanya adsorpsi fisik, tetapi merupakan interaksi adsorpsi kimia

sehingga diperlukan kesamaan sifat kepolaran atau energi yang lebih besar untuk

terjadinya reaksi (Silva et al. 2013, Ngeutnekam et al. 2008). Adsorpsi kimia

biasanya diawali dengan adsorpsi fisika terlebih dahulu. Silva et al. (2013) dan

Nwabanne and Ekwu (2013) telah menghitung entalpi (nilai ΔH) proses adsorpsi

karoten dengan bleaching earth pada kondisi vakum dan ruang dengan suhu yang

Tabel 5 Komposisi karotenoid dalam CPOa

Senyawa karoten Komposisi (%)

Phytoene 1,27

Phytofluene 0,06

cis-β-Carotene 0,68

β-Carotene 56,02

α-Carotene 35,16

cis-α-Carotene 2,49

δ-Carotene 0,69

γ-Carotene 0,33

δ-Carotene 0,83

Neurosporene 0,29

β-Zeacarotene 0,23

Lycopene 1,30 a

(Gee 2007)

11

berbeda menghasilkan nilai > 20 kJ/mol. Ngeutnekam et al. (2008) juga telah

menganalisis sifat kemosorpsi dari karoten dengan Cameronian Clays dan

terbukti terjadi perubahan gugus fungsi menggunakan FTIR.

Adsorben dan Karakteristiknya

Adsorben merupakan bahan yang dapat menjerap senyawa lain melalui

interaksi pada permukaannya. Beberapa adsorben yang sering diapllikasikan

dalam pemurnian minyak sawit adalah lempung (clay), arang aktif, dan adsorben

sintetik.

Arang Aktif

Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu

material berpori yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Pori tersebut

berfungsi untuk menyerap molekul lainnya. Agar dapat meningkatkan

kemampuan adsorpsinya, maka karbon perlu diaktifasi baik secara kimia maupun

fisika. Pengaktifan tidak hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaan,

akan tetapi juga meningkatkan kemampuan adsorpsi (Mc-Dougall 1991).

Karakteristik karbon yang mempengaruhi proses adsorpsi diantaranya tekstur pori,

Gambar 5 Mekanisme adsorpsi β-karoten pada sisi aktif asam Bronsted-

Lewis (Srasa and Ayedi 2000 dalam Hussin et al. 2011)

Bronsted acid site

Tetrahedral sheet of acid activated clay

Lewis acid site

12

sifat kimia permukaan dan kandungan mineral di dalamnya. Sedangkan

karakteristik adsorbat yang dapat diserap oleh karbon aktif sangat dipengaruhi

oleh berat molekul, kelarutan, pKa dan kandungan subtituennya. Ukuran molekul

mengontrol adsorpsi dalam pori karbon, sedangkan kelarutan menentukan

interaksi hidrofobik yang terjadi. Adsorpsi dari molekul organik oleh karbon

merupakan interaksi yang kompleks antara interaksi elektrostatik dan non

elektrostatik. Interaksi yang terjadi antara karbon aktif dalam suatu larutan

umumnya adalah interaksi hidrofobik antar permukaan adsorben dengan adsorbat

(non elektrostatik). Akan tetapi untuk adsorpsi senyawa aromatik oleh karbon

aktif biasanya melalui interaksi elektrostatik (Moreno-Castilla 2004).

Magnesium Silikat Sintetik

Magnesium silikat sintetik berbentuk serbuk, berwarna putih, dan tidak larut

air. Senyawa ini tergolong senyawa yang stabil, tidak mudah terbakar dan tidak

mudah meledak. Rumus kimia senyawa ini adalah MgO.6SiO2.H2O. Komponen

utama penyusun magnesium silikat sintetik terdiri atas 15 % MgO dan 67 % SiO2

(www.dallasgrp.com 2008). Magnesium silikat sintetik memiliki luas permukaan

619 m2/g dengan struktur menyerupai silika gel. Magnesium silikat sintetik mampu

meghilangkan bahan pengotor seperti sabun, warna, bau, katalis yang belum bereaksi,

komponen logam, sulfur, fosfor, kalsium, dan besi. Senyawa ini juga mampu

mengurangi kandungan mono dan di-asilgliserol, asam lemak bebas, gliserol bebas

dan total gliserol, metanol, klorofil, air, serta sedimen pada biodiesel (Bryan 2005).

Senyawa ini akan menjerap asam lemak bebas menggunakan ikatan hidrogen

yang terjadi antara gugus karbonil (C=O) asam lemak dengan permukaan gugus

silanol (Si-O-H) pada senyawa tersebut. Adsorpsi yang terjadi antara magnesium

silikat sintetik dengan suatu molekul masih digolongkan ke dalam adsorpsi fisik.

Adsorpsi kimia baru dapat terjadi bila adsorpsi dilakukan pada suhu tinggi. Suhu

tinggi akan mengakibatkan ion karboksilat membentuk ikatan ion dengan oksida

logam pada permukaan magnesium silikat sintetik (Yates et al. 1997).

Gambar 6 Struktur magnesium silikat (www.dallasgrp.com 2008)

Bleaching Earth

Bleaching earth (tanah pemucat) merupakan jenis tanah liat yang digunakan

sebagai bahan penyerap, bleaching agent, dan penyaring. Beberapa zat yang

paling umum digunakan sebagai bleaching earth baik secara individu atau dalam

kombinasi adalah atapulgit, bentonit, dan montmorillonit. Kandungan utama

bleaching earth sebagian besar adalah silika dan diikuti oleh aluminium, akan

tetapi juga umumnya mengandung zat besi, magnesium dan kalsium. Fungsi dari

bahan ini biasanya digunakan untuk penghilangan pengotor, menurunkan kadar

air dan menghilangkan mikroorganisme. Untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi

13

dari bleaching earth biasanya dilakukan modifikasi pada permukaan melalui

aktifasi asam, basa maupun senyawa organik lainnya. Gunawan et al. (2010) juga

melakukan modifikasi bentonit menggunakan surfaktan kationik dan anionik

untuk meningkatkan kemampuan adsorpsinya.

Karakteristik bleaching earth yang mempengaruhi proses adsorpsi

diantaranya adalah ukuran pori, komposisi kimia bahan dan keasamannya.

Interaksi yang terjadi sangat dipengaruhi oleh kondisi proses dan sifat bahan

(Wahi et al. 2013). Molekul organik yang bermuatan positif (kationik) secara

umum dapat dijerap dengan kuat oleh lapisan mineral silikat, sedangkan molekul

yang cenderung netral membutuhkan pH yang ekstrim untuk menerima ion H+

sehingga dapat mengalami protonasi pada permukaan. Derajat protonasi

berhubungan dengan elektronegatifitas ion yang dipertukarkan. Untuk

menganalisis karakteristik bleaching earth biasanya dilakukan analisis pH, kadar

kandungan logam, pola spektra XRD, dan pola spektra gugus fungsi. Hasil

analisis FTIR contoh mineral bentonit dan monmorilonite disajikan pada Tabel 6.

Proses Adsorpsi dan Interaksi Permukaan

Adsorpsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair,

bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan adsorben padat dan diikat

oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut (Bernasconi et al. 1995).

Proses terjadinya adsorpsi ditentukan oleh karaktersitik adsorben (ukuran partikel,

volume pori, jenis, dan luas permukaan) dan kondisi proses kontak dengan

adsorbat (waktu kontak, suhu, tekanan, dan jumlah adsorben). Proses adsorpsi

terbagi menjadi dua, yaitu adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia. Adsorpsi fisika

melibatkan gaya antarmolekuler (gaya Van der Walls dan ikatan hidrogen). Gaya

Van der Walls meliputi gaya dipol-dipol (interaksi polar-polar), gaya dipol-dipol

Tabel 6 Perbandingan spektra IR Bentonit MX-80 dan Monmorolonite

SWy-2

Bentonit MX-80a Monmorillonite Swy-2

b

Bilangan

gelombang

(cm-1

)

Gugus fungsi

Bilangan

gelombang

(cm-1

)

Gugus fungsi

3632

3435

3250

1634

1048

918

876

843

622

525

468

OH stretching

H2O stretching

H2O bendiing

H2O bendiing

Si-O stretching

Al-OH-Al bending

Al-OH-Fe bending

Al-OH-Mg bending

Vibrasi luar Al-O+Si-O

Al-O-Si bending

Si-O-Si bending

3632

3627

3422

1634

1041

917

885

842

798

620

524

466

OH stretching dari struktur

Gugus hidroksil

OH stretching dari air

Deformasi OH dari air

Si-O stretching

Deformasi Al-Al-OH

Deformasi Al-Fe-OH

Deformasi Al-Mg-OH

Si-O stretching dari

mineral quartz dan silika

Vibrasi luar Al-O+Si-O

Deformasi Al-O-Si

Deformasi Si-O-Si

a Madejová et al. (2002) dalam Carlson (2004)

b Madejová and Komadel (2001) dalam Carlson (2004)

14

induksian dan gaya London. Gaya dipol-dipol terjadi apabila gaya tarik antara

molekul lebih kuat dari gaya tolaknya, sedangkan proses induksi terjadi apabila

terdapat gaya elektrostatik dimana molekul polar menginduksi molekul non polar

sehingga molekul non polar menjadi bermuatan. Gaya london terjadi karena

adanya polarisasi elektron dan membentuk dipol sesaat, digambarkan pada

Gambar 7 (Effendy 2006). Sedangkan adsorpsi kimia terjadi karena adanya

pembentukan ikatan kimia (ionik maupun kovalen) yang diawali dengan adsorpsi

fisik terlebih dahulu dengan energi yang lebih tinggi (Atkins 1999).

Setiap senyawa memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam berinteraksi

dengan permukaan suatu adsorben. Kapasitas penyerapan sangat tergantung dari

kemampuan molekul tersebut untuk masuk ke dalam permukaan. Secara umum,

terjadinya adsorpsi kimia biasanya diawali terlebih dahulu oleh adsorpsi fisika.

Sifat adsorpsi fisika sangat lemah dibandingkan adsorpsi kimia dan energi yang

dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol karena itu sifat

adsorpsinya bersifat reversible (Castellan 1982). Adapun perbedaan antara

adsorpsi fisika dan kimia disajikan pada Tabel 7.

Gambar 7 Interaksi A. Gaya dipol-dipol, B. Gaya dipol induksian, C. Gaya

London (Effendy 2006)

B

A

C

Gaya tarik

Gaya tolak

induksian

molekul nonpolar

tanpa dipol

molekul nonpolar

dengan dipol induksian

molekul polar dengan

dipol permanen

molekul polar dengan

dipol permanen

Terjadi gaya tarik elektrostatik

induksian

molekul tanpa dipol molekul dengan

dipol sesaat

molekul dengan

dipol sesaat molekul dengan

dipol induksian

15

Aplikasi Adsorben pada Minyak Sawit

Adsorben sering ditambahkan pada proses pemurnian minyak sawit

terutama pada tahap bleaching (Silva et al. 2014, Zulkurnain et al. 2013 ). Akan

tetapi, beberapa penelitian juga telah menggunakan adsorben pada tahap sebelum

pemurnian (pretreatment) maupun setelah pemurnian (after refining). Adapun

contoh dosis dan kombinasi adsorben yang digunakan dalam pemurnian minyak

sawit oleh Zulkurnain et al. (2013) disajikan pada Tabel 8.

Tabel 8 Contoh kombinasi adsorben dalam metode bleaching dan pengaruhnya

terhadap kualitas minyak sawita

Metode

bleaching Kombinasi adsorben

3-MCPD

ester (mg/kg)

Warna

(red) FFA (%)

Wet

bleaching

1 % magnesol 0,39±0,06 4,2±0,1 0,56±0,02

1 % magnesolb + 0,5 %

activated clay 0,29±0,02 2,3±0,0 0,12±0,02

0,5 % activated clayb +

1 % magnesol 0,23±0,03 2,5±0,0 0,10±0,01

Dry

bleaching

1 % magnesol 0,39±0,02 2,6±0,1 0,05±0,01

1 % magnesolb + 0,5 %

activated clay 0,42±0,01 3,2±0,0 0,04±0,01

0,5 % activated clayb +

1 % magnesol 0,36±0,02 2,7±0,1 0,04±0,01

Campuran 1 %

magnesolb + 0,5 %

activated clay

0,40±0,01 2,3±0,1 0,06±0,01

a(Zulkurnain et al. 2013)

b adsorben yang pertama dikontakkan

Penambahan adsorben dalam minyak sawit dapat menjerap asam lemak

bebas sehingga dapat menurunkan kadar 3-MCPD ester (Strijowski et al. 2011,

Zulkurnain et al. 2013). Adsorben juga dapat menyerap komponen minor penting

dalam minyak sawit seperti β-karoten, tokoferol, dan senyawa fenolik lainnya

(Silva et al. 2014). Menurut Zulkurnain et al. (2013), proses bleaching dapat

menurunkan kadar 3-MCPD ester dalam minyak sawit, tetapi perubahannya tidak

signifikan. Untuk mengurangi kadar senyawa tersebut dapat dilakukan dengan

Tabel 7 Perbedaan adsorpsi fisika dan kimiaa

Parameter Adsorpsi fisika Adsorpsi kimia

Panas adsorpsi Rendah Tinggi

Spesifitas Tidak spesifik Sangat spesifik

Sifat dari fase yang

terjerap

Monolayer/ multilayer, tidak

terjadi disosiasi

Hanya monolayer,

melibatkan disosiasi

Range temperatur Sempit Lebar

Kekuatan adsorpsi Tidak terjadi perpindahan

elektron, hanya polarisasi

Terjadi perpindahan

elektron

Reversibilitas Reversible Irreversible a(Bernasconi 1995)

16

menghilangkan prekursor potensial pembentuk senyawa 3-MCPD ester yaitu

dengan pengurangan dosis asam pada degumming, penambahan dosis bleaching

dan penurunan suhu deodorisasi.

Tabel 9 Beberapa contoh penggunaan adsorben dalam pemurnian minyak sawit

Kondisi proses Hasil Referensi

Pengeluenan 500 g CPO

melalui 600 g kolom silika

gel dengan 1 L campuran

heksana/diklorometana/dietil

eter (80:15:5), kemudian 1 L

campuran heksana/etil asetat

(80:20)

Perlakuan dalam kolom silika gel

dapat menghilangkan sebagian besar

asilgliserol dan konstituen polar

lainnya (termasuk persenyawaan

klorida) dari sampel minyak

Ermacora and

Hrncirik 2014

Proses bleaching dengan

karbon aktif berbeda ukuran

(dosis 10 %) pada suhu 100,

150 dan 200 oC selama 40

menit

- Presentase reduksi warna 57 – 81 %

(adsorben 0,185 mm) dan 52 – 70 %

(adsorben 0,45 mm)

- Semakin tinggi suhu, maka reduksi

warnanya semakin tinggi. - Semakin kecil ukuran partikel

adsorben, reduksi warna juga lebih

tinggi pada suhu yang sama

Afribary.com

Proses bleaching dengan

bleaching earth (dosis 1 – 2

%) pada suhu 100 oC

Kadar air turun antara 0,16–0,19 % dan

masih dalam batas masih sesuai standar

CPO

Madya et al.

2006

Proses bleaching Nigerian

clays (variasi dosis 1 – 8 %)

pada suhu 100 oC selama 30

menit

- Makin tinggi dosis, reduksi warna

makin tinggi

- Efektif untuk dosis 2 – 4 %

Nwabanne

and Ekwu

2013

Proses bleaching dengan

natural dan activated

bleaching earth (variasi

dosis 0,5 – 3 %) pada suhu

105 oC, selama 30 menit

pada tekanan 50 mmHg

Penggunaan activated clays lebih

efektif dibandingkan natural clays

Silva et al.

2014

Proses bleaching dengan

Tonsil 214 FF ( 1 %) pada

suhu 90 oC, selama 20 menit

pada tekanan 10 mbar

Menurunkan kadar kloro ester dalam

pre-refined palm oil

Franke et al.

2009

Proses bleaching dengan

bleaching earth (Tonsil OPT

210 FF – activated clays)

variasi dosis 0,5 – 3 %.pada

suhu 90, 105 dan 115 oC

selama 30 menit dan tekanan

< 50 mbar

Semakin tinggi suhu maka penyerapan

β-karoten meningkat, tetapi tidak

berpengaruh nyata terhadap kadar

fosfor

Silva et al.

2013

17

3 METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian berlangsung dari bulan Agustus 2014 sampai dengan Juni 2015.

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia, Laboratorium Mutu dan

Keamanan Pangan dan Laboratorium Pengolahan Minyak Southeast Asian Food

and Agricultural and Technology (SEAFAST) Center Institut Pertanian Bogor.

Selain itu penelitian juga dilakukan di Laboratorium Pengolahan Pangan

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Institut Pertanian Bogor.

Bahan dan Alat

Bahan

Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak

sawit kasar (CPO/Crude Palm Oil) dengan 3 tingkat mutu berdasarkan nilai ALB

dari pabrik pengolahan kelapa sawit di Kalimantan Selatan. Beberapa adsorben

yang digunakan adalah Magnesol R60, padatan Magnesium Oksida p.a (Merck),

tiga jenis bleaching earth komersial dan arang aktif p.a (Merck). Bahan-bahan

kimia lain diantaranya air destilata, heksan (Merck), TMS, THF, HNO3, HClO4,

LaCl3, larutan standar beberapa logam (Al, Fe, Mg dan Ca- spec grade) dan

beberapa bahan lainnya.

Alat

Peralatan utama yang digunakan untuk analisis adalah Sentrifuse (IKA®C-

MAG HS7), Pompa Vakum (Precision), GC-FID (HP 6890 Version A.01.11), X-

ray Diffractometer (XRD Emma GBC), Spektrofotometer UV-Vis (SHIMADZU

2450), Spektroskopi FTIR (SHIMADZU IR Prestige-21), dan Spektroskopi

Serapan Atom (HITACHI Z-2000). Instrumen penunjang yang digunakan antara

lain penangas air, stirer, kertas saring, termometer, dan peralatan gelas lainnya.

Prosedur Penelitian

Persiapan dan Karakterisasi Bahan Baku

Karakterisasi CPO

Bahan baku CPO yang digunakan terdiri dari 3 tingkat mutu berdasarkan

nilai ALB (4, 6 dan 14). Sampel diuji kualitasnya berdasarkan metode pengujian

standar untuk mengetahui kondisi awal sampel, meliputi kadar total karoten, kadar

asam lemak bebas, kadar gliserida dan kadar air.

Kadar karoten CPO diukur berdasarkan metode spektrofotometri (PORIM

2005). Sebanyak 0,1 gram sampel dilarutkan sampai homogen dengan pelarut

heksana dalam labu ukur 25 mL. Selanjutnya, absorbansi larutan diukur dengan

spektrofotometer pada panjang gelombang 446 nm.

Kadar karoten dihitung menggunakan rumus:

18

Profil asam lemak bebas dan kandungan gliserida CPO diukur dengan

kromatografi gas (GC-FID) (AOCS Official Method Cd 11b-91 2003-Modifikasi).

Sampel CPO sebanyak 25 mg dimasukkan dalam vial kemudian ditambahkan 10

µL tetra hidroksifuran dan 50 µL N-Trimetilsilan, divorteks dengan kecepatan

2400 rpm selama 1,5 menit kemudian disimpan dalam ruang gelap selama 10

menit. Selanjutnya sampel ditambahkan 2 mL heptana melalui pinggir tabung dan

divorteks kembali dengan kecepatan 2000 rpm selama 30 detik kemudian ditutup

rapat dengan parafilm dan didiamkan selama minimum 30 menit. Setelah itu

sampel siap diinjeksikan ke dalam GC-FID sebanyak 1 µL. Kromatografi gas

yang digunakan dilengkapi dengan split injeksi dan FID dengan kondisi sebagai

berikut, suhu kolom awal 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 450 mL/menit

dan volume injeksi 1 µL. Perhitungan kadar gliserida dan ALB dilakukan dengan

menjumlahkan persentase luas area pada puncak kromatogram dan selang waktu

retensi ALB, MAG, DAG dan TAG.

Karakterisasi Adsorben

Adsorben sintetik (Magnesol R60, MgO dan arang aktif) dikarakterisasi

berdasarkan spesifikasi bahan pada label, sedangkan tiga jenis bleaching earth

komersial dilakukan karakterisasi sifat fisikokimianya, meliputi pola difraksi X-

Ray , pola spektra infra merah, pH, kadar air, dan kandungan oksida logam.

Pola difraksi bleaching earth diukur dengan menggunakan X-ray

Diffractometer dengan sumber radiasi monokromator Cu-Kα 1,54056 Å (35 kV

dan 28,4 mA). Pola difraksi dicatat antara 10o – 80

o 2θ dengan kecepatan 3

o/menit.

Pola spektra infra merah bleaching earth diukur menggunakan

spektroskopi FTIR pada range panjang gelombang 400 – 4000 cm-1

dengan

resolusi 4 cm-1

.

Nilai pH bleaching earth diukur menggunakan pH meter (Usman dkk.

2012) dengan merendam 5 g sampel ke dalam 100 mL akuades selama kurang

lebih 12 jam kemudian disaring dan diambil 25 mL untuk diukur nilai derajat

keasamannya menggunakan pH meter.

Kadar air bleaching earth diukur berdasarkan berat kering (Sulaeman

dkk. 2005) yaitu dengan menimbang 5,00 g contoh tanah kering udara dalam

cawan porselen yang telah diketahui bobotnya. Keringkan dalam oven pada suhu

105 oC selama 3 jam. Cawan diangkat dengan penjepit dan dimasukkan ke dalam

desikator hingga dingin kemudian ditimbang. Adapun nilai kadar air dihitung

menggunakan rumus:

Kandungan oksida logam bleaching earth diukur menggunakan metode

spektroskopi serapan atom (Sulaeman dkk. 2005) melalui pengabuan basah dan

diubah konsentrasi logam yang terukur ke dalam bentuk oksidanya berdasarkan

Hukum Dalton. Logam yang diukur adalah Mg, Ca, Fe dan Al. Adapun tahapan

rinci yang dilakukan adalah sebagai berikut:

19

a. Destruksi sampel dengan pengabuan basah

Sebanyak 0,500 g dimasukkan ke dalam tabung digestion, kemudian

ditambahkan 5 mL HNO3 p.a. dan 0,5 mL HClO4 p.a. dan dibiarkan satu malam.

Esok harinya sampel dipanaskan dalam digestion blok dengan suhu 100 oC selama

satu jam, kemudian suhu ditingkatkan menjadi 150 oC. Setelah uap kuning habis

suhu digestion blok ditingkatkan menjadi 200 oC. Destruksi selesai setelah keluar

asap putih dan sisa ekstrak kurang lebih 0,5 mL. Tabung diangkat dan dibiarkan

dingin. Ekstrak diencerkan dengan air bebas ion hingga volume tepat 50 mL dan

kocok dengan pengocok tabung hingga homogen (diperoleh ekstrak).

b. Pengukuran Ca dan Mg

Sebanyak 3 mL ekstrak dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL, kemudian

ditambahkan air bebas ion hingga tanda tera. Sampel kemudian diencerkan

kembali dengan diambil sebanyak 1 mL, ditambahkan 2,5 mL larutan LaCl3 0,4 %

dan ditambahkan air bebas ion hingga volum 50 mL. Kocok dengan menggunakan

pengocok tabung sampai homogen. Ca dan Mg diukur dengan AAS dengan deret

standar sebagai pembanding.

c. Pengukuran Al dan Fe

Konsentrasi Al dan Fe diukur langsung dari ekstrak menggunakan AAS

dengan deret standar masing-masing sebagai pembanding. Untuk pengukuran Al

menggunakan nyala campuran gas N2O asetilen, sedangkan logam yang lainnya

menggunakan nyala campuran udara-asetilen.

Proses Kontak CPO dengan Adsorben

Proses Kontak tanpa Kondisi Vakum

Tahap ini dilakukan terhadap ketiga sampel CPO dengan beberapa adsorben

baik tunggal maupun kombinasi (Tabel 10). Sebanyak 100 mL sampel CPO

dipanaskan hingga mencapai suhu 50 oC, kemudian ditambahkan adsorben,

diaduk menggunakan stirer (selama 30 dan 60 menit) dan didiamkan selama 10

menit. Setelah itu dilakukan pemisahan adsorben menggunakan sentrifuse (2500

rpm selama 15 menit). Selanjutnya CPO dikemas dalam botol gelap dan disimpan

dalam refrigerator hingga siap untuk dianalisis. Kontak juga dilakukan pada suhu

60 oC selama 30 menit dan variasi konsentrasi adsorben (1 dan 3 % b/v). Dari

setiap perlakukan kemudian dilakukan analisis kualitas minyak yang dihasilkan

meliputi kadar total karoten, kadar asam lemak bebas dan kadar diasilgliserol.

Hasil yang diperoleh dari proses kontak tanpa vakum dijadikan acuan untuk

proses kontak dengan kondisi vakum.

Tabel 10 Formulasi adsorben pada kondisi tanpa vakum

Kombinasi adsorben Konsentrasi Suhu proses

(oC)

Waktu

(menit)

Bleaching earth tipe 1 1 %, 3 % 50 dan 60 30 dan 60

Bleaching earth tipe 2 1 %, 3 % 60 30

Bleaching earth tipe 3 1 %, 3 % 60 30

Arang aktif 1 %, 3 % 60 30

MgO 1 % 60 30

MgO + Bleaching earth tipe 1 1 % 60 30

20

Proses Kontak dengan Kondisi Vakum

Proses ini dilakukan terhadap sampel CPO dengan nilai ALB 6 dan 14

dengan beberapa kombinasi adsorben (Tabel 11). Pemilihan adsorben didasarkan

pada hasil kontak dengan kondisi tanpa vakum. Proses kontak pada kondisi ini

dilakukan pada suhu yang lebih tinggi dari proses sebelumnya (tanpa kondisi

vakum). Adapun adsorben yang digunakan adalah bleaching earth tipe 1, MgO

dan Magnesol R-60 (sebagai pembanding). Proses kontak dilakukan sesuai

dengan tahap bleaching pada proses pemurnian CPO secara umum, yaitu

dilakukan pada suhu 90 oC selama 30 menit, diaduk menggunakan stirer dan

didiamkan selama 10 menit. Pemisahan sampel dilakukan dengan menggunakan

sentrifuse (2500 rpm, 15 menit). Selanjutnya CPO dikemas dalam botol gelap dan

disimpan dalam refrigerator hingga siap untuk dianalisis.

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kualitas CPO

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kadar DAG dan ALB

Karakteristik adsorben yang digunakan untuk melihat pengaruh adsorben

terhadap kadar DAG dan ALB adalah kadar kandungan magnesium oksida (MgO)

dan silikat (SiO2). Kandungan oksida adsorben dihitung berdasarkan hasil analisis

AAS dan massa yang digunakan dalam proses kontak. Adapun hasil analisis kadar

DAG dan ALB pada kondisi vakum maupun tanpa vakum dihitung persen

perubahannya. Hubungan antara pengaruh karakteristik adsorben (kadar MgO dan

SiO2) terhadap reduksi DAG dan ALB dilihat berdasarkan matriks Korelasi

Pearson.

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kadar Total Karoten

Kadar karoten semua sampel CPO sebelum dan sesudah proses kontak

dengan adsorben baik kondisi vakum maupun tanpa vakum diukur nilainya

menggunakan spektrofotometri (PORIM 2005). Perubahan kadar yang terjadi

dianalisis untuk mengetahui pengaruh adsorben terhadap total karoten dalam CPO

yang merupakan salah satu parameter kualitas CPO.

Tabel 11 Formulasi adsorben pada kondisi vakum

Kombinasi adsorben Konsentrasi Suhu proses

(oC)

Waktu

(menit)

Magnesol (R-60) 1 %, 3 % 90 30

MgO 1 % 90 30

Bleaching earth tipe 1 1 % 90 30

R-60 + Bleaching earth tipe 1 1 % (1:2,

1:1, 2:1)

90 30

MgO + Bleaching earth tipe 1 90 30

21

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Persiapan dan Karakterisasi Bahan Baku

Karakterisasi CPO

Bahan baku utama yang digunakan adalah tiga jenis CPO dengan kualitas

yang berbeda berdasarkan nilai ALB. Kadar air dan total karoten CPO yang

digunakan dalam penelitian ini masih memenuhi standar kualitas CPO menurut

SNI, akan tetapi kadar asam lemak bebas dua CPO (dengan nilai ALB 6 dan 14)

tidak memenuhi standar SNI maupun MS. Selain itu, perbedaan nilai kadar DAG

dan ALB pada CPO sampel ke-3 sangat besar dibandingkan sampel lainnya.

Perbedaan kadar awal dari setiap komponen akan mempengaruhi proses

adsorpsiapabila dikontakkan dengan adsorben (Moreno-Castilla 2004). Hasil

karakterisasi ketiga jenis CPO disajikan pada Tabel 12.

Karakterisasi Adsorben

Adsorben merupakan bahan yang dapat menjerap bahan lain baik berupa

padatan maupun cairan. Proses adsorpsi dapat terjadi karena adanya interaksi atau

gaya tarik menarik antara molekul adsorbat dengan sisi-sisi aktif di permukaan

adsorben baik secara fisika maupun kimia. Pemilihan adsorben dilakukan

berdasarkan polaritas adsorben dan ketersediaannya secara komersial untuk

dipakai dalam proses pemurnian minyak sawit. Karakterisasi awal yang dilakukan

terhadap adsorben adalah analisis pola spekta difraksi sinar X dari mineral

bleaching earth yang digunakan dengan analisis XRD. Hal tersebut bertujuan

untuk menentukan kandungan mineral utama penyusun adsorben bleaching earth

berdasarkan pola spektranya. Analisis XRD terhadap ketiga tipe bleaching earth

(Gambar 8) memperlihatkan pola difraksi yang hampir sama dengan intensitas

puncak berbeda. Puncak utama terlihat pada 26o 2θ adalah Quartz (SiO2) dimana

terjadi perbedaan intensitas puncak dengan intensitas puncak tertinggi pada

bleaching earth tipe 1. Perbedaan intensitas puncak tersebut akan mempengaruhi

kemampuan adsorpsi ketiganya. Adanya bukit agak lebar pada 15o 2θ hingga 35

o

2θ menunjukkan karakteristik dari mineral yang amorf sehingga mineral ini

memiliki kemampuan adsorbsi, sesuai dengan penelitian Kim et al. (2008).

Adapun derajat kristalinitas dari SiO2 dalam ketiga bleaching earth berturut-turut

21,12 %, 10,73 % dan 10,65 %. Derajat kristalinitas tersebut menunjukkan

banyaknya kandungan kristal SiO2 dalam bleaching earth.

Tabel 12 Karakteristik bahan baku minyak sawit kasar (CPO)

Karakteristik kualitas CPO

ke-1

CPO

ke-2

CPO

ke-3

Standar mutu

SNIa

MSb

Kadar air (%) 0,084 0,135 0,731 0,5 Maks.0,25

Total karoten (mg/kg) 610,98 584,09 565,73 500 474 – 689

Asam lemak bebas (%) 4,03 6,19 14,00 Maks.5 Maks. 5

Monoasilgliserol TD TD TD ~ ~

Diasilgliserol (%) 6,97 8,28 5,59 ~ ~

Triasilgliserol (%) 89,00 85,53 80,41 ~ ~ aSNI (Standar Nasional Indonesia) nomor 01-2901-2006,

bMS (Malaysian Standart

MS814:2007) , TD = Tidak terdeteksi

22

Gambar 8 Spektra XRD bleaching earth (A) tipe 1, (B) tipe 2, (C) tipe 3

Analisis lebih lanjut menggunakan spektroskopi FTIR terhadap ketiga tipe

bleaching earth disajikan dalam Tabel 13. Analisis FTIR ini bertujuan untuk

mendukung data spektra difraksi XRD dan menentukan kandungan mineral lain

yang terkandung dalam bleaching earth. Spektrum dari beberapa puncak FTIR

(gambar terdapat pada Lampiran 3) menunjukkan gugus fungsi dari adsorben

maupun pengotor yang ada dalam sampel. Puncak utama yang memberikan

informasi adanya silika quartz (SiO2) adalah munculnya spektra khusus (Tabel 13)

yang menunjukkan vibrasi dari gugus siloksan (=Si-O-Si=) dan silanol (=Si-OH).

Pada silika adanya gugus siloksan menunjukkan sifat hidrofobik dari permukaan

adsorben, sedangkan sifat hidrofilik ditunjukkan dengan adanya gugus silanol.

Kedua gugus inilah yang berperan dalam interaksi kepolaran antara adsorben

0

40

80

120

160

200

10 20 30 40 50 60 70 80

c

o

u

n

t

s

2θ

0

40

80

120

160

200

10 20 30 40 50 60 70 80

c

o

u

n

t

s

2θ

0

40

80

120

160

200

10 20 30 40 50 60 70 80

c

o

u

n

t

s

2θ

(A)

260

150

(B) 26

0

150

(C) 260

150

23

dengan adsorbat. Deformasi unsur aluminium dan silikat pada spektrum tersebut

menunjukkan adanya mineral monmorilonitte yang diperkuat dengan munculnya

puncak spektra XRD pada 62o 2θ.

Tabel 13 Hasil analisis spektra FTIR ketiga tipe bleaching earth komersial

Gugus fungsi

Bilangan gelombang (cm-1

)

Bleaching

earth tipe 1

Bleaching

earth tipe 2

Bleaching

earth tipe 3

Vibrasi ulur –OH terikat logam 3641,66 3616,53 3643,53

Vibrasi ulur O-H dari (=Si-OH) 3440,94 3439,08 3441,01

Vibrasi ulur C=O 1634,46 1631,78 1614,42

Vibrasi ulur asimetris =Si-O

dari (=Si-O-Si=) 1047,74 1055,91 1039,63

Vibrasi ulur simetris =Si-O dari

(=Si-O-Si=)

800,70 798,53 796,60

Deformasi Al-O-Si= 522, 69 522, 69 514, 69

Vibrasi tekuk =Si-O dari

(=Si-O-Si=)

476,46 455,20 470,63

Berdasarkan kandungan mineral yang terdapat dalam adsorben, maka

dilakukan analisis fisiko kimia adsorben. Hasil karakteristik fisikokimia ketiga

bleaching earth komersial (Tabel 14) menunjukkan bahwa ketiga tipe bleaching

earth memiliki karakteristik yang berbeda. Perbedaan karakteristik akan

mempengaruhi kemampuannya dalam menjerap suatu senyawa.

Secara fisik, ketiga tipe bleaching earth memiliki kenampakan warna yang

berbeda (Lampiran 4). Bleaching earth tipe 1 memiliki warna yang lebih muda

dibandingkan bleaching earth lainnya. Perbedaan warna ini dapat disebabkan

karena sifat alami mineral maupun perlakuan aktivasi terhadap mineral tersebut.

Biasanya mineral yang telah diaktivasi asam akan memiliki kenampakan warna

yang lebih muda dibandingkan tanpa aktivasi (Mianta 2001). Hal tersebut

dibuktikan dengan nilai keasaman bleaching earth tipe 1 yang lebih tinggi

dibandingkan lainnya. Secara umum semakin asam suatu adsorben, maka semakin

tinggi tingkat adsorptivitas adsorben (Ahmadi dan Mushollaeni 2007, Silva et al.

2014). Selain itu, bleaching earth yang diaktivasi asam telah dibandingkan

Tabel 14 Karakteristik fisik dan kimia bleaching earth komersial

Karakteristik Bleaching

earth tipe 1

Bleaching

earth tipe 2

Bleaching

earth tipe 3

Warna Putih

kecoklatan Coklat muda

Coklat agak

gelap

Kadar air (%) 13,43 13,86 15,40

pH 3,10 3,50 5,00

Oksida logam (%):

SiO2

MgO

Al2O3

Fe2O3

CaO

85,67

1,11

3,14

0,51

9,57

94,35

0,28

1,96

0,50

2,92

88,69

0,69

4,40

0,50

5,72

24

kemampuan adsorpsinya dengan bleaching earth alami dan menunjukkan

pengaruh signifikan (Taylor 2005, Silva et al. 2014). Berdasarkan tingkat

keasamaannya, bleaching earth yang akan memiliki kemampuan adsorpsi paling

besar dibandingkan bleaching earth lainnya adalah bleaching earth tipe 1.

Logam-logam utama yang terkandung dalam bleaching earth adalah aluminium,

silikon, besi, magnesium, dan kalsium. Jenis unsur penyusun, konsentrasi dan

letak logam tersebut dalam struktur tanah yang menentukan jenis mineralnya.

Kandungan oksida logam dalam adsorben digunakan untuk menghitung mol

SiO2 dan MgO. Rasio mol SiO2/MgO (Tabel 15) menunjukkan bahwa magnesol

R-60 mempunyai rasio mol SiO2/MgO terkecil. Rasio perbandingan jumlah antar

logam menentukan ukuran pori sebagai media interaksi dengan adsorbat.

Clowutimon et al. (2011) membuat magnesium silikat sintetik dari abu sekam

padi melalui reaksi presipitasi dan diperoleh hasil bahwa semakin kecil rasio mol

SiO2/MgO maka diameter pori adsorben akan semakin besar dan mempengaruhi

kemampuan adsorpsi. Akan tetapi, pada penelitian ini belum diketahui pengaruh

rasio mol SiO2/MgO terhadap struktur dan kemampuan penjerapan adsorben.

Pengaruh rasio mol SiO2/MgO yang mungkin terjadi adalah adanya

peningkatan sifat kepolaran seiring dengan bertambahnya jumlah MgO dalam

adsorben. Hal tersebut karena sifat ikatan ionik dalam struktur MgO yang

memudahkan terjadinya ionisasi sehingga terjadi gaya induksi elektrostatik dalam

adsorben. Proses induksi ini menyebabkan kenaikan kepolaran adsorben sehingga

meningkatkan gaya tarik terhadap molekul lain. Urutan kepolaran jika didasarkan

pada kandungan MgO adalah adalah bleaching earth tipe 2 < bleaching earth tipe

3 < bleaching earth tipe 1 < Magnesol R-60. Adapun arang aktif merupakan

adsorben yang bersifat non polar yang menjerap molekul lain melalui pori pada

permukaannya. Sedangkan padatan MgO murni merupakan senyawa ionik yang

akan berinteraksi melalui interaksi elektrostatik dengan molekul lainnya.

Tabel 15 Karakteristik kimia adsorben yang digunakan berdasarkan informasi

label kemasan dan analisis spektroskopi serapan atom

Lambang Jenis adsorben Karakteristik Rasio mol

SiO2 : MgO

Arang aktif Arang aktif p.a

(Merck)

> 90 % karbon

(ukuran< 100μm)a

0 : 0

Bleaching earth tipe 1 Bleaching

earth alami

86 % SiO2c

1,1 % MgO 57 : 1

Bleaching earth tipe 2 Bleaching

earth alami

94 % SiO2c

0,2 % MgO 223 : 1

Bleaching earth tipe 3 Bleaching

earth alami

89 % SiO2c

0,7 % MgO 86 : 1

Magnesol R-60 Magnesium

silikat sintetik

65 % SiO2b

15 % MgO 3 : 1

MgO Magnesium

oksida p.a

> 99 % MgOa

~

a Data kemasan

b Data Global Speciality Ingredient

c Data hasil analisis spektroskopi atom

25

Proses Kontak CPO dengan Adsorben

Proses Kontak tanpa Kondisi Vakum

Proses kontak tanpa kondisi vakum dilakukan terhadap ketiga jenis CPO

dengan beberapa adsorben (Tabel 10). Selama proses kontak, terjadi perubahan

warna CPO dari merah kekuningan menjadi kehitaman karena bercampur dengan

adsorben. Warna merah kekuningan diperoleh kembali setelah dilakukan

penyaringan menggunakan sentrifuse. Volume sampel tidak mengalami

perubahan yang signifikan, kecuali saat dikontakkan dengan arang aktif. Arang

aktif mengalami perubahan volume (mengembang) dan susah dipisahkan dengan

CPO sehingga mengurangi volume sampel hingga 25 %. Hal tersebut sesuai

dengan penelitian Fitriyantini (2009) yang menunjukkan adanya perubahan

volume sampel yang signifikan saat minyak sawit dikontakkan dengan arang aktif.

Rancangan alat proses kontak ditunjukkan dalam Lampiran 7. Secara umum

terjadi penurunan baik kadar DAG maupun ALB (Gambar 9), tetapi

penurunannya tidak signifikan sesuai dengan hasil penelilitian Strijowski et al.

(2011). Perlakuan waktu dan suhu kontak tetap tidak memberikan pengaruh yang

signifikan. Rendahnya reduksi DAG dan ALB diduga karena masih banyaknya

pengotor dalam CPO dan viskositas yang tinggi sehingga mempengaruhi proses

adsorpsi (Huang and Sathiviel 2010).

Gambar 9 Perubahan kadar DAG dan ALB proses kontak CPO dengan beberapa

adsorben tanpa kondisi vakum

Hasil kontak CPO dengan nilai ALB 6 (Tabel 16) pada kondisi tanpa vakum

terlihat bahwa nilai ALB dan DAG mengalami perubahan, namun tidak signifikan.

Kadar DAG justru mengalami kenaikan. Hal tersebut dikarenakan ALB lebih

mudah terjerap oleh adsorben karena ukuran molekulnya lebih kecil daripada

DAG sehingga lebih mudah mengisi ruang kosong pori dalam adsorben dan

jumlahnya menjadi berkurang. Sedangkan DAG jumlahnya tetap dalam larutan

sehingga persentasenya menjadi lebih besar. Untuk menjerap DAG diperlukan

interaksi kepolaran yang lebih tinggi karena sifat DAG yang cenderung hidrofilik.

Viskositas CPO yang masih tinggi dan dosis adsorben yang terlalu sedikit juga

dapat menyebabkan DAG lebih susah terjerap oleh adsorben. Apabila jumlah

0%

20%

40%

60%

80%

100%

ALB

DAG

TAG

26

DAG dan ALB setelah proses kontak dengan adsorben lebih tinggi dibandingkan

dengan jumlahnya sebelum kontak dengan adsorben, maka kemungkinan terjadi

proses hidrolisis TAG menjadi DAG dan ALB. Proses hidrolisis tersebut akan

meningkatkan kadar kedua senyawa dalam CPO. Adapun hasil reduksi DAG dan

ALB pada kondisi tanpa vakum beberapa penelitian disajikan pada Tabel 16.

Tabel 16 Perbandingan reduksi ALB dan DAG pada kondisi tanpa vakum

Sampel

Kondisi Hasil

Referensi T

(oC)

T ALB % *

DAG % *

500 g CPO dalam 400

mL eter dilewatkan

dalam 600 g silika

- Sebelum

- Setelah

- - - -

9,60

<0,1

-

99

Ermacora

and

Hrncirik

(2014)

CPO + adsorben

ketiga tipe bleaching

earth

- Awal

- BE1 1 %

- BE1 3 %

- BE2 1 %

- BE2 3 %

- BE3 1 %

- BE3 3 %

60 30’

6,19

4,22

5,56

5,07

5,40

5,29

5,43

-

31,8

10,2

18,1

12,8

14,6

12,3

8,28

8,03

8,56

8,61

8,33

8,69

8,85

-

3,02

(+)3,4

(+)3,9

(+)0,6

(+)5, 0

(+)6,9

Hasil

penelitian

Fraksi olein CPO +

adsorben (3:1)

- Awal

- atapulgit

- arang aktif

60 171’

5,06

3,67

2,97

-

27,5

41,3

- - Sirait

(2007)

180 g minyak goreng

sawit + 20 g adsorben

persenyawaan silikat

- Awal

- AMS 97 %

- AMS 70 %

- AMS 40 %

- Zeolit (20 % air)

- Zeolit terkalsinasi

- Silikon oksida

- SAS (Al)

- SCS (Ca)

- SMS (Mg)

80 30’

0,12

-

8,85

8,00

7,25

8,25

8,50

7,25

8,50

8,65

8,25

8,75

-

10

18

7

4

18

4

3

7

2

Strijowski

et al.

(2011)

BE1, BE2 dan BE3 = bleaching earth tipe 1, tipe 2 dan tipe 3

AMS = Amorphous magnesium silicate, SAS = Sodium aluminium silicate,

SCS = Synthetic calcium silcate, SMS = Synthetic magnesium ssilcate

* persentase penurunan, (+) terjadi kenaikan, (- ) tidak dilakukan analisis

27

Tabel 16 menunjukkan bahwa tidak semua adsorben dapat menurunkan

kadar senyawa DAG dengan baik. Ermacora and Hrncirik (2014) dapat

menurunkan DAG hingga 99 %, akan tetapi jumlah adsorben yang digunakan

lebih banyak dari sampel CPO nya dan dilakukan pelarutan terlebih dahulu.

Pelarutan CPO akan menurunkan viskositas larutan sehingga mempermudah

proses adsorpsi melalui interaksi kepolaran. Semakin rendah viskositas larutan,

maka proses adsorpsi senyawa akan semakin mudah (Huang and Sathiviel 2010).

Sedangkan Strijowski et al. (2011) dapat menurunkan DAG dengan berbagai

adsorben, akan tetapi penurunannya tidak signifikan. Sampel yang digunakan

adalah minyak goreng sawit dengan kadar ALB sangat rendah (0,12 %) sehingga

adsorben dapat menjerap DAG. Selain itu, jumlah adsorben yang digunakan juga

lebih besar dibandingkan dengan jumlah adsorben pada penelitian ini. Penurunan

terbesar yaitu saat menggunakan adsorben AMS (70 %) dan zeolit terkalsinasi,

yaitu sebesar 18 %.

Persentase penurunan kadar ALB yang besar menggunakan adsorben

ditunjukkan oleh penelitian Sirait (2007). Waktu kontak dan jumlah adsorben

yang digunakan dalam proses penjerapannya lebih lama jika dibandingkan dengan

kondisi proses penelitian ini. Dari hasil perbandingan beberapa penelitian tersebut,

ternyata proses adsorpsiakan semakin efektif apabila dilakukan dalam waktu yang

lama dan jumlah adsorben yang lebih besar. Hal tersebut sesuai dengan penelitian

Nwabanne and Ekwu et al. (2007) yang menyatakan bahwa waktu kontak dan

dosis adsorben sangat menentukan efektifitas proses adsorpsi yang terjadi.

Proses Kontak dengan Kondisi Vakum

Proses kontak adsorben pada kondisi vakum dilakukan menggunakan

sampel dengan nilai ALB 6 dan 14. Walaupun menggunakan suhu proses yang

lebih tinggi dibandingkan kondisi tanpa vakum, ternyata proses reduksi DAG dan

ALB memiliki pola yang hampir sama dengan proses kontak tanpa vakum. Kadar

DAG dan ALB ada yang mengalami kenaikan, tetapi juga ada yang mengalami

penurunan. Kemungkinan yang terjadi seperti pada kondisi tanpa vakum, yaitu

adanya hidrolisis triasilgliserol menjadi diasilgliserol dan asam lemak bebas yang

justru dikatalisis oleh adsorben yang menyebabkan kadar kedua senyawa naik.

Hasil penelitian ini (Tabel 17) mendukung beberapa penelitian lain mengenai

pengurangan kadar DAG dan ALB. Hasil penelitian yang diperoleh sesuai dengan

hasil penelitian Silva et al. (2014) yang menambahkan bleaching earth teraktivasi

asam maupun alami dan terjadi kenaikan ALB (± 9 %) dengan kadar awal 4,6 %.

Franke et al. (2009) juga mengaplikasikan adsorben Tonsil OPT FF dalam CPO

dan diperoleh penurunan diasilgliserol yang sangat kecil (tidak signifikan). Data

Global Speciality Ingredient justru menunjukkan bahwa terjadi penurunan ALB

hingga 80 % (dari 0,09 % menjadi 0,012 %) dan DAG 30 % (dari 4 % menjadi 2,8

%) menggunakan Magnesol R-60. Sedangkan hasil penelitian ini saat proses

kontak dengan Magnesol R-60 hanya menurunkan ALB sebesar 4 % pada CPO

(ALB 6) dan 8,4 % pada CPO (ALB 14), sedangkan DAG pada CPO (ALB 14)

justru bertambah. Perbedaan tersebut kemungkinan terjadi karena jumlah kadar

awal ALB dan DAG dari kedua jenis CPO berbeda sehingga mempengaruhi

proses adsorpsi. Selain itu, viskositas kedua sampel juga berbeda. Faktor lainnya

adalah kemudahan ALB untuk diadsorp dibandingkan dengan DAG karena

ukuran molekulnya yang lebih kecil dibandingkan DAG.

28

Tabel 17 Perbandingan reduksi ALB dan DAG pada kondisi vakum

Sampel

Kondisi Hasil

Referensi T

(oC)

t ALB % *

DAG % *

CPO + asam sitrat +

adsorben (2 %)

- Awal

- ABEa + 0,09% sitrat

- ABEa + 0,27% sitrat

- NBEa + 0,09% sitrat

- NBEa + 0,27% sitrat

105 30’

4,6

5,0

5,0

4,7

4,8

-

(+)9

(+)9

(+)2

(+)4

- - Silva et al.

(2014)

Minyak sawit pre-

refined dan RDPO +

Tonsil 0,8%

- pre-refined Sebelum

- pre-refined Setelah

- CPO Sebelum

- CPO Setelah

90 20’ - -

6,03

5,98

5,29

5,23

-

1

-

1

Franke et

al. (2009)

CPO + adsorben

- Awal

- BE1 1%

- Magnesol (Mgs)1%

- (Mgs+BE1) 1 %

- (MgO+BE1) 1%

CPO + adsorben

- Awal

- BE1 1%

- Magnesol(Mgs)1%

- (Mgs+BE1) 1 %

- (MgO+BE1) 1%

90 30’

6,19

5,27

5,81

6,42

4,79

14,0

12,9

12,8

12,3

4,15

-

15

6

(+)4

22,4

-

7,5

8,4

11,6

70,4

8,28

7,35

7,59

7,76

7,90

5,59

6,15

5,79

5,46

6,62

-

11

8,3

6,3

4,6

-

(+)10

(+)4

2,3

(+)18

Hasil

penelitian

Minyak goreng sawit +

Magnesol 1%

Awal

Akhir

90 20’

0,090

0,012

-

80

4,00

2,80

-

30

Global

Speciality

Ingredient

(2014) * persentase penurunan

(+) terjadi kenaikan

- tidak dilakukan analisis

a

ABE dan NBE adalah activated dan natural bleaching earth

Data Tabel 17 juga memperlihatkan bahwa penurunan ALB dan DAG saat

dikontakkan dengan bleaching earth tipe 1 dan Magnesol secara tunggal tidak

menunjukkan perbedaan penurunan yang signifikan. Padahal antara bleaching

earth tipe 1 dan Magnesol R-60 memiliki nilai rasio SiO2/MgO yang sangat

berbeda jauh. Hal tersebut kemungkinan karena kemampuan adsorpsi tidak hanya

dipengaruhi oleh besarnya kandungan oksidanya, akan tetapi dapat dipengaruhi

oleh faktor lain seperti keasaman, ukuran pori dan luas permukaan adsorben. Hasil

kontak kombinasi bleaching earth tipe 1 dan MgO (1:1) pada kedua CPO

menunjukkan penurunan ALB yang lebih besar jika dibandingkan dengan hasil

29

kontak kombinasi bleaching earth tipe 1 dan Magnesol R-60 (1:1). Kemungkinan

yang terjadi adalah bahwa kombinasi bleaching earth tipe 1 dan MgO dapat

meningkatkan kadar MgO dalam adsorben lebih tinggi dibandingkan dengan

penambahan Magnesol R-60. Kenaikan kadar MgO dalam adsorben akan

meningkatkan sifat kepolaran adsorben sehingga kemampuan adsorpsinya juga

meningkat.

CPO dengan ALB 6 menunjukkan penurunan DAG, sedangkan CPO

dengan ALB 14 justru terjadi kenaikan kadar DAG. Hasil berbeda terlihat pada

penurunan ALB kedua CPO. CPO dengan ALB 14 menunjukkan persentase

penurunan kadar ALB yang lebih tinggi dibandingkan CPO dengan ALB 6.

Kadar ALB yang tinggi akan memperbesar peluang senyawa tersebut untuk

teradsorp oleh adsorben. Selain itu, ukuran berat molekul ALB yang lebih kecil

dibandingkan DAG juga menyebabkan ALB lebih mudah teradsorp oleh

adsorben. Perbedaan penurunan kadar tersebut juga lebih menegaskan bahwa

karakteristik awal CPO menentukan proses penyerapan yang terjadi. Reduksi

terbesar yang terjadi yaitu dengan adsorben kombinasi bleaching earth tipe 1 dan

MgO (1:1) sebesar 70 % pada CPO dengan ALB 14. Kombinasi tersebut dapat

menurunkan kadar ALB hingga menjadi 4,15 % yang memenuhi standar CPO,

akan tetapi karoten juga berkurang (di bawah 500 mg/kg) yang justru tidak

memenuhi standar kualitas CPO.

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kualitas CPO

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kadar DAG dan ALB

Kandungan asam lemak bebas dan gliserida sangat mempengaruhi kualitas

CPO. Kadar keduanya dapat dianalisis menggunakan kromatografi gas. Hasil

kromatogram analisis minyak sawit disajikan dalam Gambar 10.

Waktu retensi (menit)

Gambar 10 Spektra hasil analisis kadar ALB dan gliserida sampel CPO

dengan GC-FID

30

Prinsip dari analisis ini adalah pengubahan komponen asam lemak menjadi

senyawa volatil agar dapat dibawa oleh gas pembawa dan kemudian berinteraksi

dengan kolom (fase diam). Metode pengubahan yang digunakan adalah metode

standar AOCS Official Method Cd 11b-91 2003-Modifikasi. Komponen yang

keluar dari kolom dapat dideteksi dengan detektor, salah satunya adalah detektor

ionisasi nyala api (Flame Ionization Detector atau FID). Respon yang diperoleh

berupa peak kromatogram yang dapat dibandingkan antara hasil peak

kromatogram sampel dan data standar. Perhitungan kadar dilakukan dengan

menjumlahkan persentase area pada peak dan selang waktu retensi tertentu. Asam

lemak bebas terdeteksi terlebih dahulu karena memiliki berat molekul yang paling

rendah dibandingkan diasilgliserol dan triasilgliserol.

Karakteristik adsorben yang digunakan untuk melihat pengaruh adsorben

terhadap kadar DAG dan ALB adalah kandungan MgO dan SiO2. Pemilihan

karakteristik tersebut berdasarkan hasil analisis fisiko kimia adsorben (Tabel 14)

yang menunjukkan bahwa kedua oksida tersebut terkandung dalam semua

adsorben yang digunakan dalam penelitian ini (kecuali arang aktif). Hasil korelasi

Pearson terhadap semua sampel CPO dengan ketiga tipe adsorben bleaching earth

pada kondisi tanpa vakum menunjukkan tidak ada pengaruh yang signifikan

antara kandungan oksida logam (SiO2 dan MgO) dalam adsorben terhadap reduksi

DAG maupun ALB (Lampiran 5). Hasil yang sama juga ditunjukkan untuk

sampel CPO (ALB 6) pada kondisi vakum, tetapi berbeda dengan hasil untuk

sampel CPO (ALB 14). Hasil kedua jenis CPO (ALB 6 dan 14) pada kondisi

vakum menunjukkan bahwa tidak terjadi pengaruh signifikan antara kandungan

adsorben terhadap reduksi DAG pada kedua jenis CPO, akan tetapi berpengaruh

signifikan terhadap reduksi ALB pada CPO dengan ALB 14 (Tabel 18).

Berdasarkan korelasi Pearson (Tabel 18), kadar MgO adsorben berkorelasi

negatif dengan kadar ALB pada taraf nyata 5 %. Artinya bahwa semakin tinggi

kadar MgO, maka kadar ALB semakin kecil dan persentase penurunan ALB nya

semakin besar. Kenaikan kadar MgO tidak berpengaruh terhadap reduksi DAG

dalam sampel CPO dengan ALB 14 karena kadar DAG awalnya rendah (sebesar

5,59), sedangkan kadar ALB awal tinggi (sebesar 14,00) sehingga kemungkinan

ALB untuk terjerap lebih besar. Ukuran berat molekul ALB yang lebih kecil

dibandingkan DAG juga menyebabkan ALB lebih mudah terjerap oleh adsorben.

Hasil tersebut sesuai dengan data Global Speciality Ingredient (2014) yang

menunjukkan penurunan DAG akan besar (hingga 30 %) apabila kadar ALB

dalam sampel kecil (yaitu 0,012 %). Persentase penurunan DAG juga lebih kecil

dibandingkan persentase penurunan ALB berdasarkan data Global Speciality

Tabel 18 Korelasi matriks Pearson kandungan adsorben dan

kadar ALB-DAG pada CPO(ALB 14) pada kondisi

vakum

Variabel SiO2 MgO DAG

SiO2 1 - -

MgO -0,107 1 -

DAG -0,479 0,372 1

ALB 0,049 -0,617a

-0,685a

a terdapat perbedaan yang signifikan pada taraf nyata 5 %(α=0,05)

31

Ingredient (2014) dan sesuai dengan hasil penelitian ini. Oleh karena itu,

karakteristik awal dari minyak sawit yang dikontakkan (adsorbat) sangat

mempengaruhi persentase penurunan DAG dan ALB pada CPO tersebut.

Analisis Pengaruh Adsorben terhadap Kadar Total Karoten

Adsorben yang digunakan baik kondisi vakum maupun tanpa vakum

mampu menjerap karoten dengan jumlah yang berbeda – beda. Karakter penting

dari adsorben yang banyak dikaji dalam proses adsorpsi karoten adalah keasaman.

Keasaman akan berpengaruh terhadap kestabilan gugus silanol dari senyawa silika

dalam bleaching earth. Semakin tinggi keasaman adsorben, maka sifat

kepolarannya akan meningkat sehingga kemungkinan terjadinya gaya induksi

dipol-non dipol lebih besar. Jika unsur silikon dalam senyawa silika terinduksi,

maka akan membentuk awan muatan elektron dan berinteraksi dengan ikatan

rangkap karoten. Kemungkinan mekanismenya digambarkan oleh Fitriyantini

(2009) pada Gambar 10. Interaksi yang terjadi antara karoten dengan adsorben

tidak hanya adsorpsi fisik, tetapi merupakan interaksi adsorpsi kimia sehingga

diperlukan kesamaan sifat kepolaran atau energi yang lebih besar untuk terjadinya

reaksi (Silva et al. 2013, Ngeutnekam et al. 2008).

Gambar 11 Mekanisme interaksi antara karoten dengan adsorben (Fitriyantini

2009)

Analisis pengaruh suhu dan waktu kontak terhadap kadar karoten dilakukan

pada CPO (ALB 4) yang dikontakkan dengan bleaching earth tipe 1 pada suhu 50

dan 60 oC selama 30 dan 60 menit pada kondisi tanpa vakum (Gambar 12).

Gambar 12 Pengaruh waktu dan suhu terhadap kadar karoten pada CPO (ALB 4)

dengan bleaching earth tipe 1 kondisi tanpa vakum

0

200

400

600

800

CPO 1awal

BE1 1%(50°C,30')

BE1 1%(50°C,60')

BE1 1%(60°C,30')

BE1 3%(60°C,30')

610.98 556.70

496.23 457.19

321.77

To

tal

ka

rote

n (

mg

/kg

)

Perlakuan

kadar karoten

32

Gambar 12 menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu dan lama waktu

kontak, total karoten yang terserap semakin besar ditunjukkan dengan nilai kadar

nya yang makin menurun pada kondisi tanpa vakum. Hal tersebut sesuai dengan

penelitian Nwabanne and Ekwu (2013) yang menunjukkan bahwa peningkatan

efisiensi bleaching sebanding dengan peningkatan ukuran partikel, suhu, waktu

dan dosis yang digunakan. Suhu yang tinggi memberikan tambahan energi kinetik

untuk reaksi sehingga tabrakan antar molekul lebih sering terjadi dan

kemungkinan proses adsorpsi akan semakin besar (Atkins 1999). Pada proses

kontak dengan kondisi vakum juga terjadi penurunan kadar karoten seiring

dengan bertambahnya dosis adsorben yang digunakan (Gambar 13).

Gambar 13 Pengaruh adsorben terhadap kadar total karoten pada CPO

ALB 6) kondisi vakum pada suhu 90 oC selama 30 menit

Adapun interaksi antara karoten dengan bleaching earth terjadi antara ikatan

rangkap karoten dengan gugus siloksan. Hasil pengaruh ketiga bleaching earth

terhadap total karoten pada ketiga CPO berbeda-beda (Lampiran 1). Bleaching

earth tipe 3 memiliki kemampuan adsorpsi paling rendah dibandingkan yang lain.

Hal tersebut sesuai dengan hasil karakterisasi awal, terutama hasil XRD dan pH.

Nilai pH adsorben bleaching earth tipe 3 lebih besar dibandingkan bleaching

earth lainnya. Nilai tersebut menjelaskan tingkat keasaman bleaching earth tipe 3

yang rendah sehingga kemampuan untuk berinteraksi dengan ikatan rangkap

dalam senyawa karoten kurang. Sifat keasaman adsorben yang lebih tinggi akan

menyebabkan proses interaksi dengan ikatan rangkap pada karoten makin aktif

sehingga jumlah karoten yang terjerap makin banyak. Hasil uji XRD juga

menunjukkan bahwa difraktogram bleaching earth tipe 3 mempunyai intensitas

peak lebih di daerah 26o 2θ yang menjelaskan jumlah kristalinitas silikat yang

rendah. Hal tersebut mempengaruhi luas area yang tersedia untuk adsorpsi, ukuran

pori menjadi lebih kecil sehingga kapasitas adsorpsimenurun (Kim et al. 2008).

Pengaruh beberapa jenis adsorben terhadap kadar karoten dalam CPO pada

kondisi tanpa vakum disajikan pada Tabel 19. Urutan daya serap terhadap karoten

secara berturut-turut MgO < bleaching earth tipe 3 < arang aktif < (MgO +

bleaching earth tipe 1) < bleaching earth tipe 2 < bleaching earth tipe 1. Hasil

tersebut sesuai dengan karakterisasi bleaching earth (keasaman dan spektra XRD)

584.09 525.24

548.23

557.49 570.34

236.95

215.32

383.12

306.09

366.35

521.74

451.88

528.59

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

To

tal

kar

ote

n (

mg/k

g)

Variasi adsorben

33

yang juga menunjukkan bahwa bleaching earth tipe 1 lebih tinggi kemampuan

adsorpsinya sebagai adsorben.

Tabel 19 Pengaruh jenis adsorben terhadap kadar karoten CPO dengan ALB 4 %

pada kondisi adsorpsi tanpa vakum dengan dosis adsorben 1% pada

suhu 60 oC selama 30 menit

Jenis adsorben Kadar karoten (mg/kg) % penurunan

Tanpa adsorben 610,98 -

Bleaching earth tipe 1 457,19 25,17

Bleaching earth tipe 2 495,68 18,87

Bleaching earth tipe 3 604,08 1,13

Arang aktif p.a (Merck) 594,31 2,73

MgO p.a (Merck) 606,24 0,78

MgO + bleaching earth tipe 1 508,43 16,78

Penurunan karoten dengan adsorben MgO (Tabel 19) sangat kecil karena

perbedaan sifat kepolaran antara adsorben MgO dengan senyawa karoten. Karoten

bersifat non polar sehingga cenderung untuk berinteraksi secara hidrofobik

dengan adsorben, sedangkan MgO lebih bersifat hidrofilik. Akan tetapi, pada

perlakuan menggunakan kombinasi MgO dan bleaching earth tipe 1 kemampuan

adsorpsiterhadap karoten menjadi meningkat dibandingkan dengan MgO tunggal.

Hal tersebut mengindikasikan adanya peningkatan kinerja bleaching earth tipe 1

seiring dengan penambahan kadar MgO di dalamnya. Rossi et al. (2003) pernah

mengkombinasikan silika sintetik dengan lempung pemucat dan berdampak

sinergis. Susetyoningsih et al. (2008) menambahkan MgO ke dalam lempung

Kasongan Bantul yang berfungsi sebagai spinel agent untuk memberikan struktur

ruang yang lebih lebar sehingga dapat mempertahankan kestabilan struktur ikatan

dalam kristal. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar MgO maka

jumlah Pb yang terjerap semakin banyak. Peristiwa ini kemungkinan dapat

menjelaskan efek sinergis MgO dalam bleaching earth. Akan tetapi, untuk

penelitian ini masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pengaruhnya dalam

CPO karena belum diketahui mekanisme secara pasti dari efek sinergis yang

terjadi.

34

5 SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Adsorben arang aktif, Magnesol R-60, dan 3 tipe bleaching earth pada

kondisi tanpa vakum belum dapat menurunkan DAG dan ALB secara signifikan

pada ketiga jenis CPO. Kombinasi antara adsorben bleaching earth tipe 1 dan

MgO (1:1) sebanyak 1 % dapat menurunkan ALB hingga 70 % pada CPO dengan

ALB 14 pada kondisi vakum. Penambahan beberapa adsorben pada kondisi

vakum dan tanpa vakum dapat menurunkan kadar total karoten dalam CPO, tetapi

adsorben MgO tunggal memiliki pengaruh terkecil karena perbedaan sifat

kepolaran antara keduanya.

Saran

Untuk mendukung hasil penelitian ini, maka perlu dilakukan analisis rasio

perbandingan DAG : ALB awal dalam berbagai CPO agar diketahui pola reduksi

keduanya. Analisis pengaruh kandungan logam lainnya dalam adsorben (seperti

Al dan Ca) terhadap reduksi DAG dan ALB juga perlu diketahui untuk

mengetahui karakteristik khusus adsorben yang dapat mereduksi kedua senyawa

tersebut secara efektif.

35

DAFTAR PUSTAKA

[AOCS] American Oil Chemist’s Society, Official Method. 2003. AOCS official

method Cd 11b-91: Determination of mono-and diglycerides by capillary gas

chromatofraphy. Sampling and analysis of commercial fats and oils p. 1 – 5.

[GAPKI] Gabungan Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia. 2014. Industri minyak

sawit Indonesia menuju 100 tahun NKRI. Edisipertama. Bogor [Internet].

[diunduh 2015 Mei 26]. Tersedia pada: http://www.gapki.or.id/page/news/e-

book.

[PORIM] Palm Oil Research Institute of Malaysia. 2005. PORIM Test Methods

Malaysia.. Ministry of Primary Industries. Malaysia.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1995. Minyak Sawit: (SNI-01-2901-1995).

Jakarta: Pusat Standarisasi Industri. Departemen Perindustrian.

Afribary. Absorption of palm oil with synthetic adsorbent (coal) [Internet]. [diacu

2014 Jul 10]. Tersedia pada: https://afribary.com/read/1115/absorption-of-

palm-oil-with-synthetic-adsorbent-coal.

Ahmad AL, Chan CY, Shukor SA, Mashitah MD. 2009. Adsorption kinetics and

thermodynamics of β-carotene on silica-based adsorbent. Chemical

Engineering Journal. 148(2):378-384. doi:10.1016/j.cej.2008.09.011.

Ahmadi Kgs dan Mushollaeni W. 2007. Aktivasi kimiawi zeolit alam untuk

pemurnian minyak ikan dari hasil samping penepungan ikan lemuru

(Sardinella longiceps). Jurnal Teknologi Pertanian. 8:71 – 79.

Akoh CC, Min DB. 2008. Food Lipids: Chemistry, Nutrition, and Biotechnology.

Massachusetts (US): CRC Press.

Atkins PW. 1999. Kimia Fisika. Edisi kedua. Kartodadiprojo I, penerjemah.

Jakarta (ID) : Erlangga. Terjemahan dari : Physical Chemistry Second Edition.

Bayrak, Y. 2005. Application of langmuir isotherm to saturated fatty acid

adsorption. Journal Microporous and Mesoporous Materials. 87(3):203–206.

doi:10.1016/j.micromeso.2005.08.009.

Belitz HD, Grosch W. 1999. Food Chemistry. 1999. Berlin (GM): Spinger Berlin

HeidelBerg.

Bernasconi G, Gerster H dan Hauser H. 1995. Teknologi Kimia Bagian 2. Edisi

pertama. Handojo L, Paramita P, penerjemah. Jakarta (ID). Terjemahan dari:

Food Technology Part 2.

Bryan T. 2005. Adsorbing It All. Biodiesel Magazine [Internet]. [diunduh 2015

Apr 10]. Tersedia pada: http://www.BiodieselMagazine.com.

Carlson L. 2004. Bentonite Mineralogy Part 1: Methods of Investigation-A

Literature Review. Geological Survey of Finland (FIN) : Finland.

Castellan GW. 1982. Physical Chemistry. Third Edition. New York (US): General

Graphic Servies.

Christidis GE, Scott PW, Dunham AC. 1997. Acid activation and bleaching

capacity of bentonites from the islands of Milos and Chios, Aegean, Greece.

Applied Clay Science. 12(4):329. doi:S0169-1317(97)00017-3.

Clowutimon W, Kitchaiya P, Assawasaengrat P. 2011. Adsorption of free fatty

acid from crude palm oil on magnesium silicate derived from rice husk.

Engineering Journal. 15(3):15-26. doi:10.4186/ej.2011.15.3.15.

36

Czerniak S, Trokowski K, Karlovits G, Szlyk E. 2011. Effect of refining

processes on antioxidant capacity, total contents of phenolics anf carotenoids in

palm oil. Food Chemistry. 129(3):1187 – 1192. doi:10.1016/2011.05.101. Dallasgrp. 2015. Magnesol ® [Internet]. [diunduh 15 jan 2015]. Tersedia pada:

www.dallasgrp.com.

Effendy. 2006. Teori VSEPR Kepolaran dan Gaya Antarmolekul Jilid 2. Malang

(ID): Bayu Media Publishing.

Ermacora A and Hrncirik K. 2014. Influence of oil composition on the formation

of fatty acid esters of 2-chloropropane-1, 3-diol (2-MCPD) and 3-

chloropropane-1, 2-diol (3-MCPD) under conditions simulating oil refining.

Food Chemistry. 161:383-389. doi:10.1016/j.foodchem.2014.03.130.

Ermacora A and Hrncirik K. 2014. Study on the thermal degradation of 3-MCPD

esters in model systems simulating deodorization of vegetable oils. Food

Chemistry 150:158–163. doi:10.1016/j.foodchem.2013.10.063. Fitriyantini Z. 2009. Adsorpsi karotenoid dari metil ester minyak sawit dengan

menggunakan adsorben atapulgit dan magnesium silikat sintetik [Tesis]. Bogor

(ID): Institut Pertanian Bogor.

Franke K, Strijowski U, Fleck G, Pudel F. 2009. Influence of chemical refining

process and oil type on bound 3-chloro-1,2-propanediol contents in palm oil

and rapeseed oil. LWT-Food Science Technology. 42(10):1751–1754.

doi:10.1016/j.lwt.2009.05.021.

Gee PT. 2007. Analytical characteristics of crude and refined palm oil and

fractions. European journal of lipid science and technology. 109(4):373-379.

doi:10.1002/ejlt.200600264.

Global Specialty Ingredient. 2014. The power of Magnesol R60 in purification of

vegetable oil [Internet]. [diunduh 2015 Jan 28]. Tersedia pada: http://www.gsi-

worldwide.com/downloads/product/fun_ing_pro_aid_abs-082014.pdf.

Greyt. 2010. Development in edible oil refining for the production of high quality

food oils [Internet]. [diunduh 2015 Sept 15]. Tersedia pada:

http://www.aocs.org/files/ResourcesPDF/refining_desmet_ballestra.pdf. Greyt. 2012. Review on 3-MCPD and glycidyl esters in vegetable oils and fats

[internet]. [diunduh 2015 Des 10]. Tersedia dari: http://aocs.files.cms-

plus.com/ResourcesPDF/MCPD-GE-mitigation-AOCS-2012(DGW)-final. pdf.

Gunawan NS, Indraswati N, Ju YH, Soetaredjo FE, Ayucitra A, Ismadji S. 2010.

Bentonites modified with anionic and cationic surfactants for bleaching of

crude palm oil. Applied Clay Science. 47(3):462-464.

doi:10.1016/j.clay.2009.11.037.

Hrncirik K, Zelinkova Z, Ermacora A. 2011. Critical factors of indirect

determination of 3‐chloropropane‐1, 2‐diol esters. European Journal of Lipid

Science and Technology. 113(3):361-367. doi: 10.1002/2Fejlt.201000316.

Huang J and Sathivel S. 2010. Purifying salmon oil using adsorption,

neutralization, and a combined neutralization and adsorption process. Journal

of Food Engineering. 96(1):51 – 58. doi:10.1016/j.jfoodeng.2009.06.042.

Hussin F, Aroua MK, Daud WMAW. 2011. Textural characteristics, surface

chemistry and activation of bleaching earth : A review. Chemical Engineering

Journal. 170(1): 90-106. doi:10.1016/j.cej.2011.03.065.

Ketaren S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta (ID):

UI Press.

37

Kim M, Yoon SH, Choi E, Gil B. 2008. Comparison of the adsorbent performance

between rice hull ash and rice hull silica gel according to their structural

differences. LWT, Swiss Society of Food Science and Technology. 41(4):701–

706. http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2007.04.006.

Klaui H and Bauernfeind JC. 1981. Carotenoids as Food Colors. New York

(NY) : Academic Press.

Lanovia T, Andarwulan N, Hariyadi P. 2014. Validasi metode weiβhaar untuk

analisis 3-MCPD ester dalam minyak goreng sawit. Jurnal Teknologi dan

Industri Pangan. 25(2):200 – 208. doi:10.6066/jtip.2014.25.2.

Liu M, Gao BY, Qin F, Wu P, Shi HM, Luo W, Ma AN, Jiyang YR, Xu XB, Yu

L. 2012. Acute oral toxicity of 3-MCPD mono- and di-palmitic esters in Swiss

mice and their cytotoxicity in NRK-52E rat kidney cells. Food and Chemical

Toxicology . 50(10) : 3785 – 3791. http://dx.doi.org/10.1016/j.fct.2012.07.038.

Madya A. Zin R, Aziz M. 2006. Process design in degumming and bleaching of

palm oil. Research vote, (74198).

Matthäus B, Pudel F, Fehling P, Vosmann K, Freudenstein A. 2011. Strategies for

the reduction of 3-MCPD esters and related compounds in vegetable oils.

Europe Journal Lipid Science and Technology. 113(3):380–386.

doi:10.1002/ejlt.201000300. Mc-Dougall GJ. 1991. The physical nature and manufacture of activated carbon.

Journal of the South African institute of mining and metallurgy. 91(4):109-120.

Mianta A. 2006. Pengaruh rasio Si/Al terhadap ukuran pori pada modifikasi zeolit

alam [Skripsi]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro.

Moreno-Castilla C. 2004. Adsorption of organic molecules from aqueous

solutions on carbon materials. Carbon. 42(1): 83-94.

doi:10.1016/j.carbon.2003.09.022.

Nguetnkam JP, Kamga R, Villiéras F, Ekodeck GE, Yvon J. 2008. Assessing the

bleaching capacity of some Cameroonian clays on vegetable oils. Applied Clay

Science. 39(3):113-121. doi:10.1016/j.clay.2007.05.002.

Nwabanne and Ekwu JT and Ekwu FC. 2013. Decolourization of palm oil by

Nigerian local clay: A study of adsorption isotherms and bleaching kinetics.

International Journal Multidiscipline Science Engineering. 4(1):20-25.

Ramli MR, Siew WL, Ibrahim NA, Hussein R, Kuntom A, Razak RA,

Nesaretnam K. 2011. Effects of degumming and bleaching on 3-MCPD esters

formation during physical refining. Journal of American Oil Chemist Society.

88(11):1839–1844. doi: 10.1007/s11746-011-1858-0.

Rossi M, Gianazza M, Alamprese C, Stanga F. 2003. The role of bleaching clays

and synthetic silica in palm oil physical refining. Food Chemistry 82(2):291-

296. doi:10.1016/S0308-8146(02)00551-4.

Schurz, K. (2010). Method for reducing the 3-MCPD content in refined vegetable

oils. Patent Cooperation Treaty Application. US Patent WO10063450.

Silva S, Sampaio AK, Ceriani R, Verhé R, Stevens C, Greyt W, Meirelles AJ.

2013. Adsorption of carotenes and phosphorus from palm oil onto acid.

Journal of Food Engineering. 118(4):341–349. doi: 10.1016/2013.04.026.

Silva S, Sampaio AK, Ceriani R, Verhé R, Stevens C, Greyt W, Meirelles AJ.

2014. Effect of type of bleaching earth on the final color of refined palm oil.

LWT – Food Science and Technology. 59(2):1258–1264

doi:10.1016/j.lwt.2014.05.028.

38

Sirait KEE. 2007. Kinetika adsorpsi isotermal β-karoten olein sawit kasar dengan

menggunakan atapulgit [Tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Srivastava A and Prasad R. 2000. Triglycerides-based diesel fuels. Renewable and

Sustainable Energy Reviews, 4(2), 111-133. doi:S1364-0321(99)00013-1.

Strijowski U, Heinz V, Franke K. 2011. Removal of 3-MCPD esters and related

substances after refining by adsorbent material. Europe Journal Lipid Science

and Technology. 113(3) : 387–39. doi: 10.1002/ejlt.201000323.

Sulaeman, Suparto, Eviyati. 2005. Petunjuk Teknis Analisis Kimia Tanah,

Tanaman, Air dan Pupuk. Balai Penelitan Tanah Departemen Pertanian. Bogor

(ID): Balitan Press.

Susetyaningsih R, Kismolo E, Basuki TR. 2008. Pengaruh penambahan MgO

pada peningkatan kualitas lempung kasongan untuk immobilisasi lumpur

limbah Pb menggunakan teknologi keramik. Seminar Nasional IV SDM

Teknologi Nuklir, 2008 Agust 25-26, Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID):

BATAN. ISSN 1978-0176.

Tan CP, Zulkurnain M, Lai OM. 2014. An improved palm oil refining process.

US Patent WO 201481279A1.

Usman MA, Ekwueme VI, Alaje TO, Mohammed AO. 2012. Characterization,

acid activation, and bleaching performance of Ibeshe clay, Lagos, Nigeria.

International Scholarly Research Network Ceramics.

Wahi R, Chuah LA, Choong TSY, Ngaini Z, Nourouzi MM. 2013. Oil removal

from aqueous state by natural fibrous sorbent: an overview. Separation and

Purification Technology. 113:51-63. doi:10.1016/j.seppur.2013.04.015.

Weißhaar R. 2011. Fatty acid esters of 3‐MCPD: Overview of occurrence and

exposure estimates. European journal of lipid science and technology. 113(3):

304-308. doi: 10.1002/ejlt.201000312.

Yates RA, Caldwell JD, and Perkins EG. 1997. Diffuse reflectance fourie

transform infrared spectroscopy of triacylglycerol and oleic acid adsorption on

synthetic magnesium silicate. Journal of American Oil Chemist Society. 74(3):

289–292.

Zelinková Z, Doležal M, Velíšek J. 2009. 3-Chloropropane-1, 2-diol fatty acid

esters in potato products. Czech J Food Sci. 27 : S421-S424.

Zelinkova Z, Svejlkovska B, Velisek J, Dolezal M. 2006. Fatty acids esters of 3-

chloropropane-1,2-diol in edible oils. Food Additives Contaminants. 23 (12) :

1290-1298.

Zulkurnain M, Lai OM, Tan SC, Abdul LR, Tan CP. 2013. Optimization of palm

oil physical refining process for reduction of 3-Monochloropropane-1, 2-diol

(3-MCPD) ester formation. Journal of Agricultural and Food Chemistry.

61(13):3341-3349. doi:10.1021/jf4009185.

Zulkurnain M., Lai OM, Latip RA, Nehdi IA, ling TC, Tan CP. 2012. The effects

of physical refining on the formation of 3-monochloropropane-1,2-diol esters

in relation to palm oil minor components. Food Chemistry. 135(2) : 799 – 805.

doi:10.1016/j.foodchem.2012.04.144.

39

Lampiran 1 Rekapitulasi data kadar ALB, DAG, TAG dan total karoten CPO

setelah perlakuan dengan adsorben pada kondisi tanpa vakum (suhu

60 oC selama 30 menit)

Sampel/

Perlakuan

ALB DAG TAG Karoten

% *Red % *Red % *Red % *Red

CPO ALB 4

Mula-mula 4,03 - 6,97 - 89,00 - 610,98 -

BE1 1% a 4,84 20,10 7,33 5,16 87,83 -1,31 556,70 -8,88

BE1 1% b 4,00 -0,74 6,95 -0,29 89,05 0,06 496,23 -18,8

BE1 1% 4,54 12,66 7,20 3,30 88,26 -0,83 457,19 -25,2

BE1 3% 4,63 14,89 6,96 -0,14 88,41 -0,66 321,77 -47,3

BE2 1% 4,60 14,14 7,12 2,15 88,28 -0,81 495,68 -18,9

BE2 3% 4,51 11,91 7,10 1,87 88,39 -0,69 397,59 -34,9

BE3 1% 4,63 14,89 7,20 3,30 88,17 -0,93 604,08 -1,13

BE3 3% 4,19 3,97 6,86 -1,58 88,95 -0,06 560,47 -8,27

A1 1% 5,22 29,53 7,61 9,18 87,17 -2,06 594,31 -2,73

A1 3% 4,58 13,65 6,79 -2,58 88,63 -0,42 490,12 -19,8

MgO 1% 4,39 8,93 7,98 14,49 87,63 -1,54 609,24 -0,28

MgO 1% +

BE1 1% 4,00 -0,74 7,89 13,20 88,11 -1,00 508,43 -16,8

CPO ALB 6

Mula-mula 6,19 - 8,28 - 85,53 - 584,09 -

BE1 1% 4,22 -31,83 8,03 -3,02 87,75 2,60 460,66 -21,1

BE1 3% 5,56 -10,18 8,56 3,38 85,88 0,41 274,98 -52,9

BE2 1% 5,07 -18,09 8,61 3,99 86,32 0,92 504,20 -13,7

BE2 3% 5,40 -12,76 8,33 0,60 86,27 0,87 351,57 -39,8

BE3 1% 5,29 -14,54 8,69 4,95 86,02 0,57 581,38 -0,46

BE3 3% 5,43 -12,28 8,85 6,88 85,72 0,22 582,87 -0,21

CPO ALB 14

Mula-mula 14,00 - 5,59 - 80,41 - 565,73 -

BE1 1% 14,44 3,14 5,99 7,16 79,57 -1,04 553,12 -2,23

BE1 3% 13,84 -1,14 5,87 5,01 80,29 -0,15 473,78 -16,3

BE2 1% 13,97 -0,21 5,78 3,40 80,25 -0,20 532,91 -5,80

BE2 3% 13,48 -3,71 5,66 1,25 80,86 0,56 458,66 -18,9

BE3 1% 14,26 1,86 5,82 4,11 79,92 -0,61 558,52 -1,27

BE3 3% 13,71 -2,07 5,71 2,15 80,58 0,21 519,58 -8,16 aProses kontak suhu 50

oC selama 30 menit,

bProses kontak suhu 50

oC selama 30 menit

BE1, BE2, BE3 adalah bleaching earth tipe 1, 2 dan 3, A1 adalah arang aktif

*Red = (nilai kadar akhir - nilai kadar mula-mula)/nilai kadar mula-mula x 100%

40

Lampiran 2 Rekapitulasi data kadar ALB, DAG, TAG dan total karoten CPO

setelah perlakuan dengan adsorben pada kondisi vakum (suhu 90 oC

selama 30 menit)

Sampel

/Perlakuan

ALB DAG TAG karoten

% *Red % *Red % *Red % *Red

CPO ALB 6 Mula-mula 6,19 - 8,28 - 85,53 - 584,09 -

Tanpa adsorben 5,80 -6,30 7,73 -6,64 86,47 1,10 525,24 -10,08

Mgs 1 % 5,81 -6,14 7,59 -8,33 86,60 1,25 548,23 -6,14

Mgs 3 % 6,89 11,31 7,72 -6,76 85,39 -0,16 557,49 -4,55

MgO 1 % 5,07 -18,09 8,78 6,04 86,15 0,72 570,34 -2,35

BE1 1 % 5,27 -14,86 7,35 -11,2 87,38 2,16 236,95 -59,43

BE1 3% 5,63 -9,05 8,07 -2,54 86,30 0,90 215,32 -63,14

Mgs : BE1 (1:1) 6,42 3,72 7,76 -6,28 85,82 0,34 383,12 -34,41

Mgs : BE1 (1:2) 5,85 -5,49 7,85 -5,19 86,30 0,90 306,09 -47,60

Mgs : BE1 (2:1) 5,79 -6,46 7,76 -6,28 86,45 1,08 366,35 -37,28

MgO:BE1 (1:1) 4,79 -22,62 7,90 -4,59 87,31 2,08 521,74 -10,67

MgO:BE1 (1:2) 5,87 -5,17 7,66 -7,49 86,47 1,10 451,88 -22,64

MgO:BE1 (2:1) 5,42 -12,44 8,23 -0,60 86,35 0,96 528,59 -9,50

CPO ALB 14 Mula-mula 14,00 - 5,59 - 80,41 - 565,73 -

Tanpa adsorben 17,25 23,21 6,29 12,5 76,46 -4,91 472,51 -16,48

Mgs 1 % 12,82 -8,43 5,79 3,58 81,39 1,22 535,09 -5,42

Mgs 3 % 12,91 -7,79 5,59 0,00 81,50 1,36 508,82 -10,06

MgO 1 % 8,10 -42,14 6,42 14,9 85,48 6,31 532,66 -5,85

BE1 1 % 12,95 -7,50 6,15 10,0 80,90 0,61 337,01 -40,43

Mgs : BE1 (1:1) 13,27 -5,21 5,46 -2,33 81,27 1,07 370,98 -34,42

Mgs : BE1 (1:2) 13,18 -5,86 5,96 6,62 80,86 0,56 298,67 -47,21

Mgs : BE1 (2:1) 16,08 14,86 5,74 2,68 78,18 -2,77 356,35 -37,01

MgO:BE1 (1:1) 4,15 -70,36 6,62 18,4 89,23 10,97 317,27 -43,92

MgO:BE1 (1:2) 8,32 -40,57 6,32 13,1 85,36 6,16 327,97 -42,03

MgO:BE1 (2:1) 5,94 -57,57 6,63 18,6 87,43 8,73 309,26 -45,33

BE1 adalah bleaching earth tipe 1, Mgs adalah adsorben Magnesol R-60

*Red = (nilai kadar akhir - nilai kadar mula-mula)/nilai kadar mula-mula x 100%

41

Lampiran 3 Spektrum FTIR bleaching earth tipe 1, 2 dan 3 serta Magnesol R-60

(A) Spektra FTIR bleaching earth tipe 1

(B) Spektra FTIR bleaching earth tipe 2

42

(C) Spektra FTIR bleaching earth tipe 3

(D) Spektra FTIR Magnesol R-60

43

Lampiran 4 Gambar adsorben yang digunakan

Nama adsorben Gambar

Bleaching earth tipe 1

Bleaching earth tipe 1

Bleaching earth tipe 3

Magnesol R-60

Arang aktif

Magnesium oksida

44

Lampiran 5 Korelasi Pearson pengaruh adsorben (kandungan SiO2 dan MgO)

terhadap kadar DAG dan ALB ketiga CPO tanpa kondisi vakum

a. CPO dengan ALB 4

- Data kadar adsorben dan kadar kandungan CPO

Jenis adsorben SiO2 MgO % DAGa

% ALBa

Bleaching earth tipe 1 1% 0,86 0,01 3,30 12,66

Bleaching earth tipe 1 3% 2,58 0,03 -0,14 14,89

Bleaching earth tipe 2 1% 0,94 0,002 2,15 14,14

Bleaching earth tipe 2 3% 2,82 0,006 1,87 11,91

Bleaching earth tipe 3 1% 0,89 0,007 3,30 14,89

Bleaching earth tipe 3 3% 2,67 0,021 -1,58 3,97 amerupakan persentase perubahan kadar dibandingkan dengan kadar mula-mula

- Hasil korelasi Pearson

Variables SiO2 MgO % DAG % ALB

SiO2 1 0,587 -0,773 -0,484

MgO 0,587 1 -0,752 -0,259

% DAG -0,773 -0,752 1 0,682

% ALB -0,484 -0,259 0,682 1 anilai persentase perubahan kadar DAG dan ALB dibandingkan dengan

kadar mula-mula

b. CPO dengan ALB 6

- Data kadar adsorben dan kadar kandungan CPO

Jenis adsorben SiO2 MgO % DAGa

% ALBa

Bleaching earth tipe 1 1% 0,86 0,01 -3,02 -31,83

Bleaching earth tipe 1 3% 2,58 0,03 3,38 -10,18

Bleaching earth tipe 2 1% 0,94 0,002 3,99 -18,09

Bleaching earth tipe 2 3% 2,82 0,006 0,60 -12,76

Bleaching earth tipe 3 1% 0,89 0,007 4,95 -14,54

Bleaching earth tipe 3 3% 2,67 0,021 6,88 -12,28 anilai persentase perubahan kadar DAG dan ALB dibandingkan dengan kadar mula-mula

- Hasil korelasi Pearson

Variables SiO2 MgO % DAG % ALB

SiO2 1 0,587 0,245 0,677

MgO 0,587 1 0,264 0,395

Al2O3 0,792 0,786 0,539 0,594

% DAG 0,245 0,264 1 0,750

% ALB 0,677 0,395 0,750 1

45

c. CPO dengan ALB 14

- Data kadar adsorben dan kadar kandungan CPO

Jenis adsorben SiO2 MgO % DAGa

% ALBa

Bleaching earth tipe 1 1% 0,86 0,01 7,16 3,14

Bleaching earth tipe 1 3% 2,58 0,03 5,01 -1,14

Bleaching earth tipe 2 1% 0,94 0,002 3,40 -0,21

Bleaching earth tipe 2 3% 2,82 0,006 1,25 -3,71

Bleaching earth tipe 3 1% 0,89 0,007 4,11 1,86

Bleaching earth tipe 3 3% 2,67 0,021 2,15 -2,07 amerupakan persentase perubahan kadar dibandingkan dengan kadar mula-mula

- Hasil korelasi Pearson

Variables SiO2 MgO % DAG % ALB

SiO2 1 0,587 -0,596 -0,879a

MgO 0,587 1 0,158 -0,215

Al2O3 0,792 0,786 -0,374 -0,547

% DAG -0,596 0,158 1 0,856a

% ALB -0,879a -0,215 0,856

a 1

anilai berbeda nyata dengan taraf 5 % (α = 0,05)

46

Lampiran 6 Korelasi Pearson pengaruh adsorben (kandungan SiO2 dan MgO)

terhadap kadar DAG dan ALB proses kontak CPO (ALB 6) pada

kondisi vakum

- Data kadar adsorben dan kadar kandungan CPO

Jenis adsorben SiO2 MgO %DAG %ALB

Tanpa adsorben 0,00 0,00 -6,64 -6,30

Magnesol (Mgs) 1 % 0,65 0,15 -8,83 -6,14

Bleaching earth tipe 1 (BE1) 1 % 0,86 0,01 -11,23 -14,86

BE1 3 % 2,58 0,03 -2,54 -9,05

Mgs: BE1 (1:1) 0,76 0,08 -6,28 3,72

Mgs : BE1 (1:2) 1,19 0,09 -5,19 -5,49

Mgs : BE1 (2:1) 1,08 0,16 -6,28 -6,46

MgO : BE1 (1:1) 0,43 0,50 -4,59 -22,67

MgO : BE1 (1:2) 0,57 0,33 -7,49 -5,17

MgO : BE1 (1:2) 0,28 0,66 -0,60 -12,44

- Hasil korelasi Pearson

Variables SiO2 MgO %DAG %ALB

SiO2 1 -0,403 0,211 0,096

MgO -0,403 1 0,547 -0,479

% DAG 0,211 0,547 1 -0,129

% ALB 0,096 -0,479 -0,129 1

47

Lampiran 7 Gambar proses kontak CPO dengan adsorben pada (A) kondisi

vakum dan (B) tanpa kondisi vakum

(A)

(B)

48

RIWAYAT HIDUP

Penulis, Khoerul Bariyah, adalah Mahasiswa S2 Ilmu Pangan Fakultas

Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Penulis dilahirkan di Pekalongan,

tangga 24 April 1987. Penulis merupakan anak keenam dari 10 bersaudara,

dengan Ayah Slamet Darso dan Ibu Rohmah. Penulis menyelesaikan pendidikan

sarjana kimia (dengan IPK 3,68) dari Universitas Diponegoro Semarang pada

tahun 2009 dan saat ini sedang menempuh pendidikan Master (2013 hingga

sekarang) di bidang Ilmu Pangan.

Selama menempuh pendidikan sarjana, penulis sering mendapatkan proyek

penelitian dari DIKTI melalui PKM (Program Kreativitas Mahasiswa) baik bidang

penelitian maupun pengabdian masyarakat. Selain itu, penulis juga aktif dalam

organisasi baik di tingkat Jurusan maupun Fakultas. Sedangkan selama studi S2,

penulis aktif dalam organisasi pasca sarjana dan menjabat Sekretaris dalam Forum

Mahasiswa Ilmu Pangan (FORMASIP) periode 2014 – 2015. Selain itu, penulis

juga pernah mengikuti training leadership IYouLead (International Youth

Leadership) di beberapa kota. Penulis mendapatkan beasiswa BPPDN Calon

Dosen DIKTI 2013 untuk menyelesaikan program pascasarjana (S2).