Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan April sampai Oktober 2014. Tempat penelitian adalah Pilot Plan Minyak dan Lemak, Laboratorium Kimia SEAFAST CENTER, serta Laboratorium Pengembangan Produk dan Proses Pangan, Laboratorium Research Pengolahan Pangan, Laboratorium Analisis Pangan Terkareditasi dan Instrumen Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak sawit merah (MSM) fraksi stearin (red palm stearin / RPS) dan fraksi olein (red palm olein / RPOn) dari SEAFAST CENTER, LPPM, IPB (Bogor, Indonesia), serta FHPO (fully hydrogenated palm oil) dari PT Salim Invomas Pratama (Surabaya, Indonesia). Bahan kimia yang digunakan adalah, Na2S2O3, heksana, pereaksi Wijs, KI, pati, kloroform, air destilata, asetonitril, dan aseton.
Peralatan utama yang digunakan adalah pendingin semprot (FT 81 Tall Form Spray Chiller). Peralatan analisis yang digunakan adalah spektrofotometer UV-VIS 2450 Shimadzu, Differential Scanning Calorimetry (DSC-60 Shimadzu), mikroskop polarisator Olympus BH2-BHSP yang dihubungkan dengan kamera digital Olympus ToupCamTM, Chromameter CR300 Minolta, Powder Flowability Index Test Instrument-Flodex,High Performance Liquid Chromatography (HPLC Hewlett Packard series 1100), viskometer Brookfield, termometer, neraca analitik, hotplate, dan alat gelas yang digunakan untuk analisis.
Desain Penelitian
Penelitian ini dirancang dalam 3 tahapan penelitian, secara umum disajikan pada Gambar 3.1 yang terdiri atas:
1. Pengkondisian Alat Pendinginan Semprot 2. Penentuan Formula Lemak Bubuk
3. Pengaruh Parameter Proses dan Formula Lemak terhadap Karakteristik Lemak Bubuk
Pengkondisian Alat Pendinginan Semprot
Tujuan: mempelajari alat pendinginan semprot agar dapat dioperasikan dengan baik dan benar
Penentuan Formula Lemak Bubuk
Tujuan: memperoleh kisaran formula lemak yang akan digunakan sebagai bahan pembuatan lemak bubuk
Pengaruh Parameter Proses dan Formula Lemak terhadap Karakteristik Lemak Bubuk
Tujuan: mengetahui pengaruh parameter proses dan formula lemak untuk dapat
menghasilkan lemak bubuk kaya β-karoten dan mudah mengalir pada suhu ruang Cara pengaturan dan
stabiltas parameter proses
Rendemen proses RPOn, RPS, FHPO SMP, kadar β-karoten Karakteristik fisik dan
kadar β-karoten hitung campuran lemak Pendinginan semprot 300 g FHPO Pencampuran bahan skala laboratorium Formula lemak bubuk terpilih SMP, profil TAG, IV, Viskositas app,
Formula lemak bubuk terpilih
Pengaruh suhu udara pendingin, tekanan udara semprot, laju aliran bahan dan formula lemak
terhadap karakterisitk lemak bubuk
Lemak bubuk kaya β -karoten dan mudah mengalir
Daya alir, titik leleh, ukuran partikel,
kadar β-karoten, dan warna
Formula lemak bubuk
Parameter proses
Pengkondisian alat pendinginan semprot
Alat pendinginan semprot terdiri dari (1) chamber yang merupakan ruang tempat terjadinya kristalisasi partikel bubuk. (2) Sumber pendingin yang terhubung dengan penukar panas untuk menurunkan suhu udara pendingin ke dalam chamber dan dilengkapi dengan pengatur suhu pendingin/T. (3) Kompresor yang berfungsi menghasilkan udara bertekanan untuk proses pengabutan dan dilengkapi dengan katup pengatur tekanan/P2. (4) Pompa bahan (progressing cavity pump) untuk mengalirkan bahan ke nozzle pengabutan melalui pengaturan kecepatan pada panel kontrol. (5) Nozzle yang merupakan alat untuk proses pengabutan bahan menjadi partikel bubuk. (6) Cyclone separator yang memisahkan partikel bubuk dari aliran udara. (7) inlet dan exhaust fan yang berfungsi untuk mengalirkan dan menarik udara pendingin selama proses. (8) Wadah bahan berkapasitas 5 liter yang dilengkapi jaket pemanas. (9) Wadah penampung bubuk di bawah chamber dan cyclone separator. (10) Panel kontrol yang berfungsi sebagai panel pengaturan dan display parameter.
Pengkondisian alat dilakukan untuk memastikan bahwa prosedur penggunaan alat dapat dilakukan dengan baik melalui pengamatan terhadap stabilitas parameter dan rendemen proses. Bahan yang digunakan untuk tahap pengkondisian alat adalah FHPO (300 g). Parameter proses pendinginan semprot diatur sebagai berikut, suhu sumber pendingin 15°C, kecepatan pompa 42 g/menit, tekanan udara 0.6 bar, dan suhu bahan 83-85°C. Prosedur proses pendinginan semprot yaitu, (i) persiapan alat, alat dinyalakan dan suhu sumber pendingin diatur sesuai parameter yang diinginkan, serta alirkan air panas untuk proses flushing (pembilasan) jalur bahan dan nozzle. (ii) Nyalakan kipas udara dan tunggu hingga suhu udara masuk telah stabil. (iii) Setelah flushing, lemak yang telah dilelehkan kemudian dipompakan dengan pompa bahan pada kecepatan tertentu. Lalu segera pasang pipa jalur bahan pada nozzle sesaat setelah bahan keluar dari jalur. (iv) Setelah bahan habis, matikan sumber pendingin dan kipas udara. Lepas pipa jalur dari nozzle, lalu bilas jalur dengan air panas. (v) Kumpulkan produk lemak bubuk yang terdapat pada wadah penampung chamber dan cyclone separator.
Penentuan formula lemak bubuk
Pembuatan formula dilakukan dengan metode pencampuran bahan pada skala laboratorium. Terlebih dahulu dilakukan analisis titik leleh (slip melting point/SMP) menggunakan metode kapiler dan kadar β-karoten bahan baku RPS, RPOn dan FHPO. Pencampuran dilakukan dengan cara memanaskan masing-masing bahan pada kisaran titik lelehnya, lalu dicampurkan dan diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 15 menit. Kemudian campuran tersebut disimpan pada suhu 15°C.
Sampel campuran lemak dan minyak yang telah padat tersebut diamati dan dinilai (1-10) tingkat kelengketan dan kekerasannya secara manual. Tingkat kekerasan 1 menunjukkan kekerasan seperti RPS dan 10 seperti FHPO, sedangkan tingkat kelengketan 1 menunjukkan kelengketan seperti FHPO dan 10 seperti RPS. Sampel yang memiliki karakteristik tekstur yang tidak lengket dan cukup keras digunakan sebagai kisaran formulasi lemak bubuk. Setiap formula yang
dipilih kemudian dianalisis titik leleh (SMP), profil trigliserida, bilangan iod, dan viskositas apparent.
Pengaruh parameter proses dan formula lemak terhadap karakteristik lemak bubuk
Formula awal yang digunakan sebagai bahan pembuatan lemak bubuk diperoleh dari tahapan sebelumnya. Proses pembuatan lemak bubuk dilakukan melalui tahapan, (i) persiapan campuran lelehan lemak. RPO, RPS, dan FHPO (sesuai formula) masing-masing dilelehkan pada kisaran titik lelehnya, kemudian dicampur dan diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 15 menit pada suhu 10°C diatas titik leleh campuran tersebut. (ii) Lelehan campuran lemak tersebut (300 g) kemudian dipompakan ke nozzle, yang terdapat pada bagian bawah chamber. Selanjutnya lemak bubuk yang terbentuk di dalam chamber dikumpulkan di dalam penampung bubuk yang terdapat di bawah chamber dan cyclone separator. Lemak bubuk tersebut kemudian dianalisis karakteristiknya
yaitu daya alir dan kadar β-karoten.
Tabel 3. 1 Rancangan percobaan pembuatan lemak bubuk Kombinasi pendingin (Suhu udara
⁰C)
Tekanan udara semprot (bar)
Laju aliran bahan (g/menit)
A 10, 15, 20 0.4, 0.6, 0.8, 1.2, 1.6 42
B 15 0.4, 0.8, 1.2 42, 64, 112
Rancangan percobaan yang digunakan adalah faktorial kombinasi beberapa parameter proses yang ditampilkan pada Tabel 3.1. Rancangan ini digunakan untuk formula lemak terpilih pada tahapan penentuan formula lemak bubuk. Lemak bubuk yang diperoleh melalui kombinasi parameter tersebut dianalisis daya alir, distribusi ukuran partikel, titik leleh, kadar β-karoten dan warna.
Prosedur Analisis 1. Analisis Daya Alir Lemak Bubuk
Analisis daya alir menggunakan metode tuang seperti yang dilakukan oleh Wouters dan Geldart (1996) dengan sedikit modifikasi. Peralatan yang digunakan ditampilkan pada Gambar 3.2. Alat ini terdiri dari 2 corong SS dengan diameter bagian bawah 0.9 cm dan 2 cm yang dipasang bertingkat diatas permukaan datar. Sebanyak 100 g sampel bubuk dituang secara perlahan-lahan dengan waktu tertentu (±1 menit) dan dilakukan 5 kali pengulangan. Tumpukan bubuk diukur diameter (d) dan tingginya (t).Sudut gulir (α) merupakan sudut kemiringan tumpukan bubuk dengan permukaan datar (tan-1α = t/d/2).
Gambar 3. 2 Alat pengukur sudut gulir
2. Analisis Titik Leleh Lemak Bubuk
Analisis titik leleh lemak bubuk menggunakan metode AOCS Cj1-94 Official Methods (2003) melalui sedikit modifikasi. Sampel ditimbang sebanyak ±5 mg di dalam Al hermetic pan. Kemudian pan tersebut ditutup dan dipres. Pan kosong juga disiapkan untuk referensi. Alat DSC dinyalakan dan diatur kenaikan suhunya 5oC per menit. Alat dikontrol dengan perlakuan suhu 25oC sampai 80oC.
3. Analisis Distribusi Ukuran Partikel Lemak Bubuk
Analisis ini mengikuti prosedur yang dilakukan oleh Ursica et al.(2005) dengan sedikit modifikasi. Sebanyak 0.1 gram sampel lemak bubuk disuspensikan ke dalam 5 ml etanol 96% (Ilic et al. 2009), divorteks, diteteskan di atas hemasitometer dan ditutup dengan kaca penutup. Segera dilakukan pengamatan pada 10 area pandangdengan perbesaran 100x. Ukuran partikel ditentukan berdasarkan panjang diameter yang diukur menggunakan software Topview.
4. Slip Melting Point Metode Kapiler (AOCS Cc3-25 2003)
Sedikitnya 3 buah pipa kapiler gelas berdiameter ±1 mm dicelupkan ke dalam sampel yang telah terlebih dahulu dilelehkan hingga minyak naik setinggi 1 cm di dalam pipa kapiler. Pipa kapiler yang telah berisi sampel didiamkan pada suhu 4-10⁰C selama 16 jam. Pipa kapiler diikat pada termometer sehingga ujung pipa kapiler sejajar dengan ujung termometer. Pipa kapiler dan termometer tersebut dicelupkan ke dalam gelas piala berisi air dengan suhu 8-10⁰C di bawah dugaan SMP contoh. Gelas piala diletakkan di atas hotplate dengan peningkatan suhu 0.5-1⁰C/menit. Pembacaan suhu dilakukan ketika sampel yang berada dalam pipa kapiler tersebut meleleh dan bergerak naik sampai tanda batas atas. Pengukuran dilakukan dengan tiga ulangan.
5. Profil Trigliserida (AOCS Ce5b-89 2003)
- Persiapan Sampel
Larutkan sampel dalam pelarut yang sesuai (aseton atau aseton-kloroform dengan perbandingan (v/v) 1:1), sehingga didapatkan larutan 5% (b/v).
- Analisis Sampel
HPLC yang digunakan memiliki tipe pompa isokratik, fase gerak berupa aseton:asetonitril (v/v) (85:15) dan kolom yang digunakan adalah dua kolom
C-18 dengan ukuran 4.6 x 250 mm dan ukuran partikel 5 µm yang dipasang secara seri serta menggunakan detektor RID pada 220 nm. Larutan dari tahap persiapan sampel diinjeksikan 20 L ke dalam HPLC dengan
menggunakan syringe. Laju aliran fase gerak diatur sebesar 1 ml/menit. Analisis dilakukan secara duplo.
- Identifikasi Trigliserida
Identifikasi dilakukan dengan membandingkan peak kromatogram dan waktu retensi sampel dengan standar trigliserida (TG). Standar TG yang digunakan adalah fully hydrogenated soybean oil (FHSO) yang mengandung TG (PPP, PPS, PSS, SSS), refined bleached deodorized palm oil (RBDPO) yang mengandung TG (PLO, PLP, OOO, POO, POP, PPP), cocoa butter yang mengandung TG (POP, POS, SOS, SOA) dan standar murni yang mengandung TG (OOO, POO, SOO, PPP, SSS). Dimana P adalah palmitat yang merupakan asam lemak jenuh (saturated), L adalah linoleat yang merupakan asam lemak tidak jenuh (unsaturated), O adalah oleat yang merupakan asam lemak tidak jenuh (unsaturated), dan S adalah stearat yang merupakan asam lemak jenuh (saturated). Persentase trigliserida dihitung melalui perbandingan luas area TG yang diinginkan terhadap jumlah luas area TG yang teridentifikasi.
6. Kadar β-Karoten (PORIM P2.6 1995)
Sebanyak 0.1 gram sampel dilarutkan dengan heksana dalam labu ukur 25 ml sampai tanda tera, lalu dikocok hingga benar-benar homogen. Selanjutnya serapan diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 446 nm. Analisis dilakukan secara duplo dan pembacaan pada alat sebanyak tiga kali. Pengenceran dilakukan apabila absorbansi yang diperoleh nilainya lebih dari
0.700. Total β-karoten dihitung dengan cara :
Kadar β-karoten =
7. Analisis Bilangan Iod (AOCS Cd1-25 2003)
Sebanyak ±0.5 g sampel ditimbang dalam erlenmeyer 500 ml dan ditambahkan 15 ml kloroform untuk melarutkan sampel. Setelah sampel larut, sebanyak 25 ml pereaksi Wijs dimasukkan ke dalam campuran tersebut, dikocok, dan ditempatkan dalam ruang gelap suhu 25±5⁰C selama 30 menit. Setelah itu, dilanjutkan dengan penambahan 20 ml KI 10% dan air destilata sebanyak 100 ml. Campuran dalam erlenmeyer dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0.1N dan dikocok kuat hingga warna kuning hampir hilang. Tambahkan 1-2 ml indikator pati ke dalam campuran tersebut. Titrasi dilanjutkan lagi hingga warna biru hilang. Analisis dilakukan secara triplo. Bilangan iod sampel dihitung menggunakan rumus:
Keterangan :
W = berat sampel lemak (gram)
Vb = volume Na2S2O3 untuk titrasi blanko (ml) Vs = volume Na2S2O3 untuk titrasi contoh (ml) N = Konsentrasi Na2S2O3 hasil standardisasi (N)
8. Viskositas Apparent (AOCS Ja10-87 2003)
Viskositas diukur menggunakan viskometer Brookfield. Sampel formula lemak bubuk dilelehkan pada suhu bahan proses pendinginan semprot (10°C > SMP formula). Nilai viskositas diukur dengan rumus :
Viskositas (cP) = skala alat x faktor pengali (berdasarkan speed dan spindle)
9. Analisis Warna
Pengujian warna pada penelitian dilakukan dengan menggunakan Chromameter CR 300 Minolta. Prosedur yang dilakukan adalah pertama, lakukan
kalibrasi terlebih dahulu dengan menekan tombol ”CALIBRATE”; masukkan data
kalibrasi Y, x dan y yang terdapat pada penutup bagian plat kalibrasi. Kemudian letakkan measuring head pada plat kalibrasi yang berwarna putih, tekan tombol
“MEASURE‟. Biarkan alat bekerja secara otomatis sebanyak tiga kali hingga
pengukuran selesai. Selanjutnya sampel diukur dengan cara, Pertama letakkan measuring head pada contoh yang akan diukur, tekan tombol “MEASURE‟,
tunggu beberapa saat hingga pengukuran selesai. Pengukuran menghasilkan nilai L, a dan b. L menyatakan parameter kecerahan (warna akromatik, 0: hitam sampai 100: putih). Warna kromatik campuran merah hijau ditunjukkan oleh nilai a (a+ = 0-100 warna merah, a- = 0-(-80) warna hijau. Warna kromatik campuran biru kuning ditunjukkan oleh nilai b (b+ = 0-70 warna kuning, b- = 0-(-70) warna biru. Pengujian warna dilakukan sebanyak dua kali ulangan.
10.Analisis Data
Data yang diperoleh ditampilkan dalam tabel dan grafik menggunakan software Microsoft Excel, serta dianalisis uji ragam ANOVA Univariate, korelasi Pearson dan uji lanjut Duncan menggunakan software SPSS.
Daftar Pustaka
[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2003. Official Methods and Recommended Practices of the AOCSCc3-25. USA
[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2003. Official Methods and
Recommended Practices of the AOCSCd1-25. USA
[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2003. Official Methods and
Recommended Practices of the AOCS Ce5b-89. USA
[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2003. Official Methods and
Recommended Practices of the AOCS Cj1-94. USA
[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2003. Official Methods and
Ilic I, Dreu R, Burjak M, Homar M, Kerc J, Srcic S. 2009. Microparticle size control and glimepiride microencapsulation using spray congealing technology. Int J Pharm. 378:176-183.
[PORIM] Palm Oil Research Institute of Malaysia. 1995. Porim test methods P2.6. Palm Oil Research Institute of Malaysia.
Ursica L, Tita D, Palici I, Tita B, Vlaia V. 2005. Particle size analysis of some water/oil/water multiple emulsions. J Pharm and Biomed Anal. 37:931-936. Wouters IMF, Geldart D. 1996. Characterising semi-cohesive powders using