5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Kelapa Sawit
Buah kelapa sawit menghasilkan dua jenis minyak. Minyak yang berasal dari daging buah (mesokarp) berwarna merah. Jenis minyak ini dikenal sebagai minyak kelapa sawit kasar atau Crude Palm Oil (CPO ). Sedangkan minyak yang kedua adalah berasal dari inti kelapa sawit, tidak berwarna dikenal sebagai minyak inti kelapa sawit atau Palm Kernel Oil (PKO). Minyak kelapa sawit kasar (Crude Palm Oil) mengandung sekitar 500-700 ppm β-carotene dan merupakan bahan pangan sumber karoten alami terbesar. Oleh karena itu CPO berwarna merah jingga. Disamping itu jumlahnya juga cukup tinggi. Minyak sawit ini diperoleh dari mesokarp buah kelapa sawit melalui ekstraksi dan mengandung sedikit air serta serat halus, yang berwarna kuning sampai merah dan berbentuk semi solid pada suhu ruang. Adanya serat halus dan air pada sawit kasar tersebut menyebabkan minyak sawit kasar tidak dapat dikonsumsi langsung sebagai bahan pangan maupun non pangan (Aritonang, 2016).
Tabel 2.1 Sifat Fisik Minyak Sawit
No Karakteristik Batasan
1 Kadar Asam Lemak bebas (%) < 3,50
2 Kadar Air (%) <0,10
3 Kadar Kotoran (%) <0,01
4 Deterioritation of Bleachability index (DOBI) >2,40
5 Warna dan Rasa Normal
(Sumber :Hidayat, 2009)
Minyak dan lemak dalam bentuk umum tidak berbeda trigliseridanya, hanya berbeda dalam bentuk (wujud). Disebut minyak jika bentuknya cair dan lemak jika bentuknya padatan. Trigliserida adalah senyawa kimia yang terdiri dari ikatan gliserol dengan 3 molekul asam lemak.
6
Gambar 2.1 Ikatan gliserol dengan 3 molekul asam lemak (Pahan, 2008)
2.2 Kesesuain Lahan Tanaman Kelapa Sawit
Areal yang tersedia untuk pengembangan kelapa sawit tersebut umumnya adalah tanah marginal, yang memiliki kesuburan fisik dan kimia yang rendah, bahkan perluasan areal penanaman kelapa sawit juga dilakukan pada ketinggian tempat lebih dari 600 m di atas permukaan laut (dpl). Tanaman kelapa sawit dibudidayakan, tumbuh dan berkembang baik pada daerah tropis antara altitude 130 Lintang Utara sampai 120 Lintang Selatan, utamanya di kawasan Afrika, Asia dan Amerika Latin (Listia dkk, 2015).
Sesuai hasil studi kelayakan yang dilakukan oleh Pusat Penelitian Kelapa Sawit (2004) dikemukakan bahwa berdasarkan survey kesesuaian lahan khusus di Sumatera Utara, evaluasi klimatologi dan analisis finansial telah dimungkinkan areal dengan ketinggian antara 600 – 850 m dpl untuk ditanam kelapa sawit. Berdasarkan hasil survei kesesuaian lahan khusus tersebut ditunjukkan bahwa secara teknis berdasarkan syarat tumbuh, areal dengan ketinggian tersebut termasuk kelas lahan S3.Pengembangan kelapa sawit di Sumatera Utara, pada daerah dengan ketinggian > 400 meter di atas permukaan laut, banyak dijumpai permasalahan seperti mutu buah yang kurang baik, penyakit busuk tandan buah, produktivitas yang rendah, rendahnya persentase rendemen minyak dan rendahnya kandungan karoten (Listia dkk, 2015).
7
Tabel 2.2 Produktivitas, indeks panen, rendemen minyak dan karoten kelapa sawit di beberapa ketinggian tempat.
Keterangan: angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama
tidakberbeda nyata pada uji beda nyata terkecil tara 5% (Listia dkk, 2015) 2.3 Tingkat Kematangan Tandan Buah Segar
Fraksi kematangan buah merupakan suatu indikator/alat ukur kematangan tandan buah segar yang di ukur melalui jumlah brondolan yang membrondol pada buah tersebut. Pengetahuan akan fraksi buah kelapa sawit berfungsi untuk memperkirakan hasil panen TBS. Tidak hanya kuantitas saja, tetapi kualitas minyak kelapa sawit yang akan diperoleh pun bisa diketahui. Idealnya, proses pemanenan TBS dilakukan sebelum fraksi 5 atau buah tidak terlalu matang (Silitonga, 2011)
2.3.1 Karakteristik Kematangan Tandan Buah Segar (TBS)
Mutu minyak buah biasanya dinyatakan sebagai persentase minyak tandan. Untuk tujuan praktis disebut rendemen minyak atau nisbah ekstraksi. Rendemen minyak (RM) yang diperoleh di pabrik sangat dipengaruhi oleh standart kematangan buah yang mana buah berubah warna dari hitam menjadi oranye hingga terjadi kematangan penuh. Penentuan saat panen sangat mempengaruhi kandungan asam lemak bebas (ALB) minyak sawit yang dihasilkan. Apabila pemanenan buah dilakukan dalam keadaan lewat matang,
Ketinggian tempat (m dpl) Produktivitas (ton TBS/ha/Tahun) Indeks Panen Rendemen Minyak (%) Karoten (ppm) 50 368 693 865 27,8 a 28,5 a 20,4 b 16,6 b 0,34 ab 0,39 a 0,27 bc 0,23 c 25,9 a 25,7 a 24,3 b 23,5 b 563,8 a 590,8 a 505,4 ab 447,8 b KK (%) 9,3 15,5 2,7 9,9
8
maka minyak yang dihasilkan mengandung asam lemak bebas (ALB) dalam persentase tinggi (lebih dari 5 %). Sebaliknya, bila pemanenan dilakukan dalam keadaan belum matang, selain kadar ALB-nya rendah, rendemen minyak yang dihasilkan juga rendah. Berdasarkan hal tersebut, ada beberapa tingkatan dari tandan buah segar (TBS) yang dipanen. Tingkatan TBS tersebut sangat mempengaruhi mutu panen, termasuk kualitas minyak sawit yang dihasilkan (Silitonga, 2011).
Tabel 2.3 : Tingkatan TBS yang di panen.
Tingkat Jumlah Brondolan Kematangan
0 1 2 3 4 5
1 – 12,5 % buah luar membrondol 12,5 – 25 % buah luar membrondol 25 - 50 % buah luar membrondol 50 – 75 % buah luar membrondol 75 – 100 % buah luar membrondol Buah dalam juga membrondol, dan ada buah yang busuk
Mentah Kurang matang Matang I Matang II Lewat matang I Lewat matang II (Sumber : Silitonga, 2011)
2.4 Crude Palm Oil (CPO)
(Crude Palm Oil) (CPO) merupakan minyak atau lemak yang dapat di makan (edible fat), dan dihasilkan oleh alam yang dapat bersumber dari bahan nabati berupa tanaman kelapa sawit (Damanik , 2008).
Minyak sawit tersusun dari unsur-unsur C, H, dan O. Minyak sawit ini terdiri dari fraksi padat dan fraksi cair dengan perbandingan yang seimbang. Penyusun fraksi padat terdiri dari asam lemak jenuh antara lain asam miristat (1%), asam palmitat (45%) dan asam stearat. Sedangkan fraksi cair terdiri dari asam lemak tidak jenuh yang terdiri dari asam oleat (39%) dan asam linoleat (11%). Komposisi tersebut ternyata agak berbeda jika dibandingkan dengan minyak nabati inti sawit dan minyak kelapa. (Akbar, 2012)
9 Tabel 2.4 Standart kualitas minyak sawit
NO Karakteristik Batasan
1 2 3 4
Kadar asam lemak bebas (%) Kadar air (%)
Kadar kotoran(%)
deterioritation of bleachability index (DOBI)
<3,50 <0,10 <0,01 <2,40 (Sumber : Hidayat, 2009)
Sifat fisika-kimia minyak kelapa sawit meliputi warna, bau, flavor, kelarutan, titik cair dan polymorphism, titik didih (boiling point), titik nyala dan titik api, bilangan iod, dan bilangan penyabunan. Sifat ini dapat berubah tergantung dari kemurnian dan mutu minyak kelapa sawit. (Sitompul, 2014)
Tabel 2.5 Komponen Penyusun Crude palm oil (CPO)
(Sumber : Sitompul, 2014)
Warna minyak ditentukan oleh adanya pigmen yang masih tersisa setelah proses pemucatan, karena asam asam lemak digliserida tidak berwarna.Warna orange atau kuning disebabkan adanya pigmen karoten yang larut dalam minyak. Bau dan flavor dalam minyak terdapat secara alami, juga terjadi akibat adanya asam asam lemak berantai pendek akibat kerusakan minyak. Sedangkan bau khas minyak kelapa sawit ditimbulkan oleh persenyawaan ionone.
Komponen Komposisi (%)
Trigliserida
Asam lemak bebas Air Phosphatida Karoten Aldehid 95,62 4,00 0,20 0,07 0,03 0,07
10
Tabel 2.6: Sifat Fisikokimia Crude palm oil (CPO)
(Sumber :SNI 01-2901-2006) 2.5. Keratenoid
Karotenoid merupakan kelompok pigmen yang berwarna kuning, orange, merah orange, serta larut dalam minyak (lipida). Karotenoid terdapat dalam kloroplas (0.5%) bersama-sama dengan klorofil (9.3%), terutama pada bagian permukaan atas daun, dekat dengan dinding sel-sel palisade. Karena itu pada dedaunan hijau selain klorofil terdapat juga karotenoid (Widarta, 2008). Karotenoid minyak sawit (CPO) adalah salah satu sumber alami yang paling kaya akan karotenoid. Konsentrasi karotenoid bervariasi dari 400-3.500 ppm tergantung spesies dari kelapa sawit. CPO dari jenis Tenera mengandung 500-700 ppm (Widarta, 2008).
Manfaat karotenoid. Karotenoid mengandung ikatan rangkap dua yang menyebabkan karotenoid peka terhadap oksidasi. Kepekaannya terhadap oksidasi membuat karotenoid digunakan sebagai antioksidan yang kekuatannya menyamai vitamin C dan tokoferol. Oleh karena itu, karotenoid mempunyai peran essensial dalam melindungi sel dan organisme terhadap peroksidasi lipida. Sistem poliene yang terkonjugasi sangat efisien bagi molekul oksida tunggal dan jenis radikal bebas pada fase lipida dan telah dikaitkan dengan penurunan resiko kanker (Widarta, 2008). Faktor- faktor
Kriteria uji Syarat mutu
Warna Kadar air
Asam lemak bebas Bilangan iod Bilangan asam Bilangan penyabunan Bilangan iod (wijs) Titik leleh Indeks refraksi (40ºC) Jingga kemerahan 0,5 % 0,5 % 50 – 55 g I/100 g minyak 6,9 mg KOH/g minyak 224-249 mg KOH/g minyak 44-54 21-24ºC 36,0-37,5
11
yang mempengaruhi kandungan karoten adalah waktu penyimpanan, umum panen, lahan, dan temperatur.
2.6 Warna Crude Palm Oil (CPO)
2.6.1 Karakteristik Warna Crude palm Oil (CPO)
Warna pada minyak kelapa sawit merupakan salah satu faktor yang mendapat perhatian khusus, karena minyak kelapa sawit mengandung warna-warna yang tidak disukai oleh konsumen. Warna dalam minyak kelapa sawit terdiri dari dua golongan yaitu :
1. Zat warna alamiah
2. Zat warna dari hasil degradasi zat warna almiah (Pasaribu, 2004).
2.6.2 Zat Warna Alamiah
Yang termasuk golongan zat warna alamiah, ini adalah zat warna yang terdapat secara alamiah didalam kelapa Sawit, dan ikut terekstraksi bersama minyak pada proses ekstraksi. Zat warna tersebut antara lain terdiri dari α-ka-roten, β-kaα-ka-roten, xanthopil, kloropil dan antosianin. Zat- zat warna tersebut menyebabkan minyak berwarna kuning, kuning kecoklatan, kehijau-hijauan dan kemerah - merahan.
Pigmen berwarna kuning disebabkan oleh karoten yang larut didalam minyak. Karoten merupakan persenyawaan hidrokarbon tidak jenuh, dan jika minyak dihidrogenasi, maka karoten tersebut juga berikut terhidrogenasi sehingga intensitas warna kuning berkurang.
Karetonoid bersifat tidak stabil pada asam (5,9), dan suhu tinggi dan jika minyak dialiri uap panas, maka Warna kuning akan hilang, dan karetonoid juga bersifat asseptor proton (Pasaribu, 2004).
12
2.6.3 Warna Akibat Oksidasi Dan Degradasi Komponen Kimia Yang Terdapat Pada Minyak
A. Warna Gelap
Warna gelap ini disebabkan oleh proses oksidasi terhadap tokoferol (vitamin E). Jika minyak bersumber dari tanaman hijau, maka zat klorofil yang berwarna hijau turut terekstraksi bersama minyak, dan klorofil tersebut sulit dipisahkan dari minyak.
Warna gelap ini dapat terjadi selama proses pengolahan dan penyimpanan, yang disebabkan beberapa faktor yaitu :
1. Suhu pemanasan Yang terlalu tinggi pada waktu pengepresan dengan cara hidrolik atau ekspeller, sehingga sebahagian minyak teroksidasi. Disamping itu minyak yang terdapat dalam suatu bahan dalam keadaan panas akan mengekstraksi zat warna yang terdapat dalam bahan tersebut. 2. Pengapresan bahan yang mengandung minyak dengan tenan dan suhu yang
tinggi akan menghasilkan minyak dengan warna yang lebih gelap.
3. Ekstraksi minyak dengan menggunakan pelarut organik tertentu , misalnya campuran pelarut petroleum - ben, zen akan menghasilkan minyak dengan. warna lebih merah dibandingkan dengan minyak yang diekstraksi dengan pelarut triklor etilen , benzol dan heksan.
4. Logam seperti Fe , Cu dan Mn akan menimbulkan warna- yang tidak diingini dalam minyak.
5. Oksidasi terhadap fraksi tidak tersabunkan dalam minyak, terutama oksidasi tokoperol dan ,chroman 5,6 qoinon menghasilkan warna kecoklat – coklatan (Pasaribu, 2004).
B. Warna Coklat
Pigmen coklat biasanya hanya terdapat pada minyak yang berasal dari bahan yang telah busuk atau memar. Hal ini dapat terjadi karena reaksi molekul karbohidrat dengan gugus pereduksi seperti aldehid serta gugus amin dari molekul protein dan yang disebabkan oleh karena aktivitas enzim-enzim seperti phenol oxidase, poliphenol oxidase dan sebagainya (Pasaribu, 2004).
13 C. Warna Kuning
Warna kuning selain disebabkan oleh adanya karoten yaitu zat warna alamiah juga dapat terjadi akibat proses absorbsi dalam minyak tidak jenuh. Warna ini timbul selama penyimpanan dan intensitas warna bervariasi dari kuning sampai ungu kemerah merahan.
Umumnya warna yang timbul akibat degradasi zat warna alamiah amat sulit dihilangkan, timbulnya warna ini dapat diindentifikasikan bahwa telah terjadi kerusakan pada minyak. Maka untuk mencegah hal ini, pada proses umumnya ditambahkan zat anti oksidan sedangkan minyak kelapa sawit itu sendiri telah mengandung zat anti oksidan walaupun dalam jumlah sedikit (Pasaribu, 2004).
2.7 Bahan Pemucat Minyak Sawit
Proses netralisasi diikuti dengan proses pemucatan (bleaching). Untuk proses ini dapat digunakan bahan-bahan yang berbeda seperti non-actived clay dan activated carbon, yang paling populer adalah activated bleaching earth karena dipergunakan untuk mengurangi atau menghilangkan pengotor (impurities) yang tidak diinginkan pada minyak nabati.
Berikut ini diberikan sifat-sifat bleaching earth yang dapat berfungsi sebagai (Nasution, 2003) :
1. Bahan penyerap (adsorbtive material) 2. Asam berbentuk padat (solit acid) 3. Katalis (catalyst)
4. Penukar kation (Cation exchange) Jenis-Jenis Bleaching Earth antara lain : a. Simnit
Simnit merupakan nama dagang untuk sejenis tanah lempung yaitu kaolin. Kaolin adalah mineral lempung berwarna putih, bersusunan kimia Al2O32SiO22H2O (hidrous aluminium silikat) yang merupakan hasil ubahan atau pelapukan dari felspar atau mika. Kaolin memiliki nilai
14
ekonomi cukup besar sebagai bahan keramik, pemutih dan pengisi kertas (Nasution, 2003).
b. Carbon Aktif
Carbon (arang) merupakan adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan. Zat ini dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat warna dalam larutan. Aktivasi carbon bertujuan untuk memperbesar luas permukaan arang dsengan membuka pori- pori yang tertutup, sehingga memperbesar kapasitas adsorbsi terhadap zat warna (Nasution, 2003).
c. Bentonite sebagai tanah pemucat
Bentonite merupakan nama perdagangan untuk sejenis lempung yang mengandung mineral monmorilonite (pembangun struktur bentonite). Lempung ini merupakan bantuan silica yang berasal dari kerangka organisme aquatik mikroskopik. Sisa kerangka ini pertama- tama membentuk lumpur yang kemudian termampatkan. Rumus kimia bentonite adalah (MgCa)Oal2O3 5SiO28H2O (Nasution, 2003).
Luas permukaan monmorillonit yang cukup besar menyebabkan sifat plastisitas dan kelekatannya yang tinggi dalam keadaan basah. Mineral-mineral tersebut pada umumnya berupa butiran yang sangat halus, sedangkan lapisan penyusunnya tidak terikat dengan kuat. Dalam kontaknya dengan air, mineral- mineral tersebut menunjukkan pengembangan antar lapis yang menyebabkan volumenya meningkat dua kali lipat. Jarak dasar monmorillonit meningkat seraca bersamaan dengan menyerapnya air. Peningkatan jarak dasar terjadi secara bertahap yang akhirnya menyebabkan pembentukan kulit hidrasi di sekeliling kation-kation antar lapis. Potensi mengembang dan mengerut yang tinggi ini merupakan penyebab mineral dapat menerima dan menukar ion-ion logam dan senyawa-senyawa organik (Kusuma, 2012)
15
2.8 Adsorbsi Kandungan Zat Pigmen Warna yang Diakibatkan Proses Bleaching
Bentonit digunakan sebagai agen pemucat pada proses pemurnian minyak inti sawit berfungsi sebagai adsorbent zat warna yang terikut selama proses pengepresan. Zat warna tersebut antara lain terdiri dari α-karoten, β-karoten, xanthopil, kloropil dan antosianin. Zatzat warna tersebut menyebabkan minyak berwarna kuning, kuning kecoklatan, kehijau-hijauan dan kemerah - merahan. Pigmen berwarna kuning disebabkan oleh karoten yang larut didalam minyak. Karoten (C40H56,Mr=236,9) adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh, larut dalam minyak, polimer warna jingga kuning, akan terhidrogenasi bersama minyak bila dilakukan hidrogenasi. Betta-Karoten akan menyerap cahaya pada panjang gelombang 400-460nm (Bahri, 2014).
Gambar 2.2 Struktur alumina Silika
Mekanisme pemucatan adalah terjadinya adsorpsi senyawa pengotor, beta karoten oleh permukaan bentonite yang sesuai dengan rongga dan pori alumina silica pada Gambar 2.2. Adsorpsi yaitu peristiwa yang terjadi pada permukaan suatu padatan karena adanya gaya tarik-menarik antara ion atau molekul yang tak seimbang dengan permukaan padatan tersebut. (Bahri, 2014)
Proses penjernihan kelapa sawit dengan menggunakan adsorben, pada prinsipnya adalah merupakan proses adsorpsi, dimana pada umumnya minyak kelapa sawit dipucatkan dengan kombinasi antara adsorben dengan
16
pemanasan. Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben. Ditinjau dari bahan yang teradsorpsi dan bahan pengadsorben adalah dua fasa yang berbeda, oleb sebab itu dalam peristiwa adsorpsi materi teradsorpsi akan terkumpul antar muka kedua fasa tersebut.
Peristiwa adsorpsi pada prinsipnya adalah netralisasi gaya tarik yang keluar dari suatu permukaan. Gaya tarik antar molekul pada permukaan dan dengan yang berada pada bagian dalam suatu material adalah tidak sama. Molekul pada permukaan cenderung menarik molekul disekitarnya, maka molekul pada permukaan akan saling terikat lebih kuat satu sama lain, dan dapat menekan molekul dibawah permukaan, sehingga muncullah pengertian tegangan permukaan. Pendapat tentang mekanisme adsorpsi zat warna pada proses penjernihan minyak kelapa sawit masih terdapat kesimpangsiuran, sebagian berpendapat bahwa gejala tersebut adalah peristiwa kimia dan yang lain menyatakan hal itu adalah peristiwa fisika, akan tetapi disimpulkan sebagai affinitas permukaan terhadap substrat. Pada adsorpsi fisika terjadi proses cepat dan setimbang (reversibel) sedangkan adsorpsi kimia berlangsung lambat tetapi irreversibel. Perbedaan antara adsorpsi kimia dengan adsorpsi fisika terkadang tidak jelas dan banyak prinsip- prinsip adsorpsi fisika berlaku juga pada adsorpsi kimia. Gaya-gaya yang terlibat pada proses adsorpsi antara lain gaya tarik Van der Walls yang non polar, pembentukan ion hidrogen, gaya penukaran ion dan pembentukan ikatan kovalen. Berdasarkan kekuatan dalam berinteraksi, adsorpsi dibedakan menjadi dua yaitu : adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Dalam adsorpsi fisika atau fisisorpsi terjadi karena adanya gaya Van de Walls berupa gaya tarik menarik antara adsorbat dengan adsorben. Sedangkan dalam adsorpsi kimia atau kimisorpsi, partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasinya dengan adsorben ( Kusuma, 2012)
17
2.9 Standart Mutu Minyak Kelapa Sawit yang Dipasarkan
Untuk menentukan apakah mutu minyak kelapa sawit itu termasuk baik atau tidak di perlukan standart mutu. Ada beberapa faktor yang menentukan standart mutu yaitu, kandungan air, kotoran dalam minyak kandungan asam lemak bebas (ALB), warna dan bilangan peroksida. Faktor lain yang mempengaruhi standart mutu adalah titik cair kandungan gliserida, refining loss, plastisitas dan spreaadability, kejerihan kandungan logam berat dan bilangan penyabunan. (Pasaribu, 2004).
Tabel 2.7 Standart mutu Special Prime Bleach (SPB) dan Ordinary
Kandungan SPB Ordinary
Asam lemak bebas Kadar air (%) Pengotoran (%) Besi (ppm) Tembaga (ppm) Bilangan iodium Karotena (ppm) Tokoperol (ppm) Pemucatan : Merah (R) Yellow (Y) 1-2 <0,1 <0,02 <10 0,5 53± 1,5 ± 500 ± 800 <2,0 20 3-5 <0,1 <0,01 <10 0,2 45 – 5,6 500-700 400-600 <3,5 35 (Sumber : Pasaribu, 2004)
