Pembuatan Lemak, Minyak dan Margarin

KD 3.11. Menerapkan pembuatan lemak, minyak dan margarin dari bahan serelia (kelapa, kelapa sawit, jagung, jarak)

KD 4.11. Membuat lemak, minyak dan margarin dari bahan serelia (kelapa, kelapa sawit, jagung, jarak)

1. Minyak Kelapa

1.1. Sifat - Sifat

a) Minyak kelapa tersusun dari asam palmitat 9,5%, asam stearat 2,4%, asam oleat 8,2%, asam linolat 1,5%, asam miristat 18,1%, asam laurat 44,9%, asam dekoat 7,6%, asam oktoat 7,8%.

b) Titik lebur 24 - 28oC

c) Berat jenis 0,926

d) Angka sabun 253,4 - 262

e) Angka yod 6,2 - 10

f) Titik bakar 350oC

1.2. Bahan Baku

Kopra, uap air, petroleum eter dan NaOH

1.3. Data Kuantitatif

Untuk 1 ton minyak kelapa diperlukan :

- Kopra 1,4 ton

- Uap air 0,7 m3

- Listrik 14 KWh

- Petroleum eter ⅟4 kg

1.4. Diagram Alir

        

1.5. Uraian

a) Kopra dipanaskan sehingga minyak terpisah dari jaringan (tissue) sampai suhu 50 derajat Celcius atau dengan digestasi dengan uap pada tekanan 2,5 atm - 4 atm.

b) Penekanan atau ekstraksi.

c) Netralisasi

Menghilangkan asam lemak bebas dengan NaOH, sesuai dengan adanya asam lemak bebas dalam kopra, (atau dengan uap air dalam hampa udara)

d) Bleaching

Pigmen (warna) dihilangkan dengan fuller earth dan sedikit arang tulang hewan. Proses terjadi pada 105-115 oC dan selalu diaduk.

e) Menghilangkan bau dengan uap (deodorisasi)

Asam lemak dihilangkan baunya dalam ketel dengan tekanan 6 mm Hg dan proses terjadi pada 220-250 oC. kalau suhu rendah waktu lebih lama. Sesudah itu didinginkan dengan segera karena pada suhu tinggi minyak mudah teroksidasi oleh oksigen dari udara.

1.6. Kesukaran Teknik

- Merancang penetralan

- Merancang penghilangan bau dengan baik

2. Minyak Jagung

2.1. Sifat - Sifat

a) Susunan : minyak jagung tersusun dari asam palmitat 7,5%, asam stearat 3,5%, asam oleat 46,3%, asam linoleat 42%, asam arachidat 0,5% dan asam lignoserat 0,2%

b) Berat jenis 0,92

c) Indeks bias 1,477

d) Titik setting -10o - 15oC

e) Titik asap 227oC

f) Titik nyala 294 oC

g) Titik bakar 346 oC

h) Angka penyabunan 188 - 193

i) Angka yod 117 – 130

2.2. Bahan Baku

Biji jagung , air dan SO2

2.3. Data Kuantitatif

Untuk 1 ton minyak jagung diperlukan:

- Kopra 22 ton

- Uap air 1,4 ton

- Air 800 m3

- Listrik 14 KWh

- Petroleum eter ⅟4 kg

2.4. Diagram Alir 

2.5. Uraian

Jagung dibersihkan dan ditumbuk, kemudian dimasukka dalam steep tank dialiri gas SO2 dan diberi air. Hasil dipindahkan ke steep corn tank. Di steep corn tank dipisahkan gula, tepung dan dekstrosa. Hal ini tak dibicarakan disini. Dari steep corn tank bahan yang telah bebas gula, tepung dan dekstrosa pindah ke alat pemisah lembaga (germ). Pemisah germ ini ada dua tingkat. Dari pemisah germ pindah ke alat saring tekanan dan kesaringan minyak. Minyak terus direfine. Dari refiner didapat sabun dan minyak yang telah direfine diputihkan dan dihilangkan baunya. Kemudian didinginkan dengan cepat dan disaring dengan tekanan, didapat minyak.

2.6. Industri Minyak Jagung

Jagung dapat diolah menjadi berbagai macam hasil, agar dapat memberi manfaat yang lebih banyak, dengan memperhatikan selera dan permintaan konsumen.

2.6.1. Proses Pengolahan Jagung

Proses pengolahan terhadap jagung untuk memperoleh minyaknya terdiri dari :

1. Bagian karbohydrat, diproses menjadi hasil hasil produksi antara lain: beras jagung, tepung jagung, semolina (bahan baku pembuatan bier) dan lain lain.
2. Bagian Germ ( lembaga ), diproses menjadi minyak jagung, dipakai untuk minyak goreng.

Jagung sebagai bahan baku

Butir jagung mempunyai kadar minyak rata rata 3 %, tetapi jika diambil lembaganya saja, maka kadar minyak dalam lembaga itu rata rata antara 22 – 28%. Minyak jagung adalah ester dari glyserol dengan asam lemak, dimana semua radikal ( OH ) dari glyserol sudah di esterifikasi, karenanya disebut : Tri Glyserida Ester.

Struktur molekulnya :

§ Asam oleat: C17H33COOH merupakan komponen yang paling banyak terdapat dalam minyak jagung sekitar 20 – 70%. Dan asam linoleat: C17H31COOH sekitar 16 – 67%, yang keduanya merupakan asam-asam lemak yang tidak jenuh.

Minyak jagung merupakan minyak yang kaya akan poly unsaturated fat, yaitu lemak tak jenuh yang justru aktif menurunkan kadar cholesterol dalam darah. Cholesterol adalah sterol yang terdapat dalam fat, dan bersifat dapat membuat kerak dalam pembuluh darah, sehingga akan terjadi penyempitan dalam pembuluh darah tersebut akibatnya orang yang terkena akan menderita penyakit “ tekanan darah tinggi “.

Rumus molekul Cholesterol: C27H46O yang umumnya banyak terdapat dalam Lemak hewan.

2.6.2. Proses Pembuatan Minyak Jagung Dalam Industri

Prinsip operasi dalam industri ini adalah: Ekstraksi minyak jagung dengan solvent organik dan hasilnya didestilasi atas dasar perbedaan titik didih untuk memisahkan minyak jagung dengan solventnya.

Bahan baku dan bahan bahan pembantu lainnya yang dipakai dalam memproduksi minyak jagung adalah :

Bahan utamanya adalah jagung dari segala macam jenis jagung kuning dengan kualitas baik dan mengandung 14% air (optimal moisture content).

Bahan bahan pembantu :

1. n – Hexane ( C6H14 ): Berfungsi sebagai solvent organik yang dapat melarutkan minyak jagung.
2. Garam NaCl dan NaOH: Berfungsi untuk menghilangkan Free Fatty Acid dan impurities dari crude oil.
3. Bleaching earth dan Carbon Active: berfungsi menyerap warna dari crude oil melalui proses bleaching.
4. Ascorbyl Palmitat: Berfungsi sebagai penyerap bau melalui Deodorizer process. Tetapi pada kondisi tekanan vacuum 10 kg/cm2 dan suhu 200oC, bau dan rasa yang tidak diinginkan dalam minyak bisa hilang.

2.6.3. Proses Pengolahan Minyak Jagung

Proses operasi pengolahan ini dilaksanakan melalui 2 unit pengolahan yaitu :

1) Unit Corn Mill

Mengolah bagian karbohydrat dari jagung, sehingga menghasilkan bermacam macam hasil : beras jagung, lembaga jagung, tepung jagung, dan dedak jagung.

Unit Corn Mill ini meliputi 3 tingkat proses, yaitu :

a) Proses Pengeringan ( drying process ).

Unit ini bertugas untuk menurunkan kadar air dalam jagung apabila lebih dari 14%, pada suhu 70 – 90 oC dengan sistim udara panas yang mengadakan kontak langsung dengan jagung yang dikeringkan.

b) Proses Pemecahan ( Degerminating Process ).

Butir butir jagung yang kadar airnya telah dipenuhi dan bersih, dikenakan proses pemecahan dalam degerminator, yaitu sebuah alat yang terdiri dari lempengan plat berbentuk silinder, bagian pinggirnya diberi potongan plat yang dilekatkan miring dan berfungsi sebagai penghancur dan bagian luarnya diselubungi dengan plat lebar yang berlubang lubang dan berfungsi sebagai screen. Dari proses ini butir butir jagung yang halus diangkut ke Roller Mill (penggiling), sedang yang masih kasar direcycle ke degerminator. Butir butir jagung halus berukuran maksimum 5.000 micron.

c) Proses Penggilingan ( milling ).

Roller Mill merupakan alat untuk menggiling campuran butir butir kasar dan medium supaya memperoleh butir butir jagung yang lebih halus, kemudian dipisahkan melalui screen yang bergerak secara longitudinal. Partikel partikel yang tidak tersaring dikembalikan ke Roller Mill untuk penggilingan ulang, sedang partikel partikel yang menembus saringan berukuran maksimum 2.400 micron merupakan finished product dari proses Corn Mill.

2) Unit Oil Mill

Mengolah lembaga jagung untuk menghasilkan minyak jagung yang bersih dari segala impurities sampai siap untuk dikonsumsi. Unit ini mengolah product yang diperoleh dari Unit Corn Mill sampai diperoleh minyak jagung (Corn Oil), disamping hasil sampingnya: Soap Stock dan Maize Cake Meal.

Proses pengolahan pada Unit Oil Mill ini meliputi 3 tingkatan proses,yaitu :

a) Unit Persiapan dan Ekstraksi

b) Unit Refinery

c) Canning

Lembaga jagung berkadar minyak 24%, dan karena lembaga jagung ini termasuk biji-bijian yang kandungan minyaknya rendah, maka pengambilan minyaknya ini akan lebih efficient melalui proses extractie dengan solvent organik. Kecuali kadar airnya 14%, maka penyimpanan lembaga jagung jangan terlalu lama, sebab bisa terjadi proses fermentasi yang bisa menyebabkan kadar Free Fatty Acid akan naik. Asam lemak sebagai free fatty acid yang tergolong paling banyak dalam minyak jagung adalah asam oleat : C17H33COOH dan juga asam Linoleat: C17H31COOH.

a) Unit Persiapan dan Ekstraksi

(1)Unit Persiapan:

Lembaga jagung dikenakan proses pemasakan dalam cooker pada suhu 90 oC dan proses penghalusan dalam alat penggumpal sehingga dicapai kehalusan 0,2 mm. Tujuan dari flaker process (proses penggumpalan) adalah untuk memperluas permukaan lembaga, sehingga kontak antara solvent dan sel sel minyak akan lebih besar, sehingga proses ekstraksi mencapai hasil yang maksimal. Hasilnya disebut Flaker Germ.

Cooker berpengaduk untuk memasak lembaga, pemanasannya dapat dengan indirect atau direct steam, dan suhu yang diperlukan adalah 80 – 90 oC. Kadar air maksimum harus 11% agar prose ekstraksi berjalan baik, jika kadar air kurang dari 11% perlu ditambah air secara imbibisi.

Tujuan dari proses pemasakan (cooking process) ini, adalah :

- Untuk mempermudah pecahnya sel sel minyak, sehingga minyak cepat keluar dari bahannya, apabila dikenakan process ekstraksi nanti.

- Melunakan dan mengatur kadar air serta memperbesar pori-pori.

(2)Unit Extraction :

Proses extractie dilakukan dalam extractor dengan solvent organik, yaitu: n – hexane ( C6H14 ). Extractor extractor terdiri dari buckets (ember ) sebanyak 55 buah yang disusun 4 tingkat secara paralel, dan setiap buckets berkapasitas 25 kg dan bergerak melingkari roda yang berputar, yang digerakkan oleh “Piston Pump“ yang kecepatannya diatur oleh electric timer.

Susunan buckets pada rantai diletakkan dalam ruangan tertutup untuk menghindari hilangnya solvent karena menguap. Atas dasar kapasitas masing masing buckets, jumlah buckets dan pengaturan waktu dengan electric timer, maka dapat ditentukan kapasitas produksi setiap harinya.

b) Unit Refinery

Unit refinery melakukan proses refining terhadap crude oil hasil extractie terutama untuk membersihkan asam lemak bebas (Free Fatty Acid) disamping kotoran kotoran lain. Free Fatty Acid ini sangat besar pengaruhnya terhadap minyak, disebabkan karena asam asam lemak ini adalah asam-asam yang tidak jenuh sehingga karena proses oksidasi dengan O2 dari udara, akan pecah menjadi senyawa senyawa lain yang diantaranya juga aldehyda dan keton, yang menyebabkan minyak berbau tengik/lekak. Salah satu usaha untuk menghilangkan FFA ini adalah dengan proses Neutralisasi.

Unit refinery dibagi menjadi 3 tingkatan proses, yaitu :

1. Proses Neutralisasi

2. Proses Pemucatan (Bleaching)

3. Proses Deodorisasi

Hasil yang diperoleh dari refinery ini antara lain :

- Corn Oil ( minyak jagung ) = minyak goreng

- Soap Stock : bahan pembuat sabun kasar (waste product ).

(1)Proses Neutralisasi

Proses ini dilakukan untuk menghilangkan/menetralkan Free Fatty Acid (FFA) dan impurities lainnya pada Crude Corn Oil dengan reaksi penyabunan (saponifikasi). Crude Oil dipompa ke tangki netralisasi, kemudian dipanaskan pada suhu 60 oC, selanjutnya ditambah larutan NaCl 20 Be sambil diaduk dan disemprotkan air melalui sprayer dari atas. Settling dikenakan selama 4 jam sampai membentuk lapisan antara minyak hasil netralisasi dibagian bawah dan soap stock dibagian atas. Soap Stock dipisahkan dari minyaknya dipompa ke dalam tangki penampung, yaitu Neutralized oil tank. Dalam proses neutralisasi terjadi reaksi penyabunan.

Sabun yang terbentuk dapat mengabsorbsi lendir, sebagian zat zat warna serta kotoran kotoran lain yang terdapat dalam minyak jagung. Dari proses dengan NaOH Ini dapat mengurangi FFA sampai 0,03%.

(2)Proses Pemucatan

Proses ini bertujuan untuk menghilangkan zat warna , karena diantara zat warna memiliki daya larut yang tinggi sehingga sukar dihilangkan selama proses netralisasi, maka zat warna ini perlu diserap dengan absorbence. Warna kuning dan warna merah pada minyak jagung ini disebabkan adanya pigment pigment dan pigment pigment ini hanya dapat dihilangkan dengan cara diserap. Bleaching earth dapat menyerap warna merah sedang karbon aktif menyerap warna kuning. Proses ini dilakukan dalam bleacher yang bekerja dalam suasana vacum ( 60 cm Hg ), pada suhu 110 oC sambil diaduk selama 30 menit. Kemudian didinginkan pada suhu 70oC dan dipompa ke filter press dan filtrat yang keluar adalah bleached oil dan dikenakan proses deodorisasi.

(3)Proses Deodorisasi

Tujuan dari proses ini adalah untuk menghilangkan bau dan rasa yang tidak diinginkan yang terdapat dalam minyak jagung, dan proses ini dilakukan dalam tangki deodorizer yang bekerja pada tekanan vacuum 74 cm Hg, suhu 200 oC.

Pada suhu 200 oC dan tekanan rendah, maka komponen komponen bau dan rasa yang tidak diinginkan (volatile matter), akan keluar bersama sama uap panas. Proses ini berlangsung selama 3 – 6 jam dan ini masih tergantung keadaan FFA-nya. Minyak dari hasil proses deodorisasi dibawa ke refined oil tank dan siap diangkut ke canning department.

3. Margarin

Margarin ialah bahan makanan berasal dari lemak tumbuh-tumbuhan yang dapat dimakan sebagai pengganti mentega.

3.1. Sifat - Sifat

a) Margarin bersifat padat pada suhu kamar dan cair pada suhu badan (mulut)

b) Susunan margarin adalah sebagai berikut: 

- Lemak 80 - 90 %
- Air 9 - 15 %
- Dadih susu (curd) 0,5 - 1,5 %
- NaCl  0,5 - 5 %

3.2. Bahan Baku

Minyak tumbuh-tumbuhan  (minyak kelapa, minyak kapas, minyak kacang tanah, minyak kacang kedele dan lain lain) yang telah diekstraksi dengan baik, direfine dengan NaOH dan dihilangkan baunya, susu skim asam (sebagai pengemulsi dan pembau), garam dapur dan dalam jumlah tertentu zat warna, vitiamin A.

3.3. Data Kuantitatif

a) Pembuatan minyak yang dikeraskan (hidrogenasi)

Untuk 1 ton minyak yang dikeraskan diperlukan:

- Minyak kelapa                  999,85 kg

- H2                                     750 kg

- Ni katalis (yang hilang)    0,5 kg

- Uap                                    0,5 ton

- Air pendingin                    4 - 5 ton

b) Pembuatan margarin

- Minyak yang dikeraskan    800 - 900 kg

- Susu skim asam                   5 - 15 kg

- Air                                        90 - 150 kg

- NaCl                                    5 - 30 kg

3.4. Diagram Alir 

a) Hidrogenasi

 

 

b) Pembuatan margarin

3.5. Uraian

a) Reaktor :

Secara batch antara 1 - 2 jam tergantung pada suhu dan tekanan reaksi dan putaran pengadukan.  Satu batch hidrogenasi berkapasitas 5 - 30 ton dilengkapi koil untuk pemanas dan pendingin, turbin sebagai pengaduk dan menyebarkan H2 yang dimasukkan.  Tekanan antara 2 - 3 atm dan suhu 170 o - 180 oC.  Minyak dimasukkan ke dalam reaktor yang telah dipanaskan dan dikosongkan dari udara dan uap air.  Katalis yang dilarutkan dalam minyak dipompa masuk dan konsentrasi katalis dalam minyak antara 0,5 - 1 % berat minyak.  Hidrogen dimasukkan dan uap pemanas dihentikan jika suhu reaksi telah tercapai karena reaksi sedikit eksoterm dan apabila terlalu panas diganti dengan air pendingin.  Sesudah hidrogenasi dianggap selesai maka diperiksa angka yod dan konsistensinya.  Batch didinginkan dan massa disaring tekanan untuk mendapatkan katalis.  Minyak yang telah dihidrogenasi kemudian dihilangkan baunya dalam alat penghilang bau vakum (vacuum deodorizer).  Seterusmya dihilangkan warna nya dengan menambah fuller earth, karbon dan filter aid.  Kemudian disaring tekan.  Zat padat dibuang dan didapat minyak yang telah dihidrogenasi sebagian yang memenuhi syarat untuk pembuatan margarin.

b) Pembuatan margarin

Minyak yang telah dihidrogenasi dicampur dengan susu skim asam (susu skim asam ini dibuat dari susu skim dengan membiarkan terjadinya proses pengasaman atau souring).  Proses berlangsung oleh hasil asam laktat murni selama 12 - 24 jam sampai derajat keasaman tertentu, lalu dimasukkan ke dalam emulsikator dan diaduk sampai terjadi emulsi.  Emulsinya dimasukkan dalam silinder yang bersuhu 30 oC dan dijatuhkan ke dalam air ber-es yang dingin atau melalui lubang pipa di antara 2 silinder yang diatur dan dipasang sedemikian sehingga teejadi kontak sedikit.  Silinder-silinder ini berputar berlawanan arah.  Silinder ini diisi larutan garam dapur dan bersuhu di bawah 0 oC.  Emulsinya jatuh ke dalam air dingin dan terjadi pembekuan serentak yang berbentuk halus sekali.  Hasilnya dimasukkan ke dalam tempat penyimpanan yang bersuhu 17 oC ; karenanya basil asam laktat menjadi aktif dan bau bertambah baik.  Kemudian diaduk dan ditambah garam sampai maksimum 3% berat dan maksimum air 15% dan sedikit pewarna.  Hasil kemudian dimasukkan ke dalam kaleng.

3.6. Kesukaran Teknik

a) Panas reaksi

Reaksi hidrogenasi sedikit eksoterm, karenanya reaktor harus diatur pendingin dan pemanasannya  agar tidak terjadi pirolisa.  

b) Suhu

Suhu yang terbaik adalah antara 170 oC - 180 oC  

c) Penyimpanan H2

H2 adalah gas yang mudah terbakar dan meledak  

d) Merancang emulsikator

Emulsikator harus yang baik karena bisa terjadi butir-butir kristal pada pendinginan.