Judul: Process engineering of mono-diglyceride production from palm fatty acid distillate and its application as an emulsifier in the manufacture of margarine made from red palm oil
Abstrak: Kebutuhan dunia industri terhadap produk emulsifier pada tahun 2017 cukup tinggi yaitu sebesar 2,7 juta ton, dimana 70% emulsifier yang digunakan, terlebih pada industri pangan adalah mono-digliserida (MDG). MDG merupakan ester dari alkohol trihidroksi (gliserol) dengan satu atau dua gugus hidroksil diesterifikasi dengan asam lemak rantai panjang. MDG merupakan surfaktan non-ionik, memiliki gugus hidrofobik asil panjang dan gugus hidrofilik. MDG berstatus Generally Recognized as Safe (GRAS) dan termasuk kedalam jenis pengemulsi pada bahan tambahan pangan (BTP). MDG dapat diproduksi dari palm fatty acid distillate (PFAD) dan gliserol melalui reaksi esterifikasi yang bersifat reversible. Berbagai upaya untuk memperoleh MDG dengan kemurnian dan rendemen tinggi perlu dilakukan, seperti mempelajari kondisi reaksi, pengaruh waktu reaksi, dan proses pemurnian produk hasil esterifikasi. Selain itu, peningkatan skala produksi perlu dilakukan melalui penggunaan reaktor kontiniu, serta aplikasi MDG pada produk hilir berbasis pangan perlu untuk dikaji lebih lanjut. Aplikasi MDG dari PFAD pada produk hilir yang sangat berpotensi untuk dikembangkan adalah margarin. Margarin adalah produk pangan berbentuk plastis yang merupakan emulsi air dalam minyak (water in oil (w/o)) dengan penambahan emulsifier. Selain itu, warna kuning margarin dapat diperoleh dari kandungan karoten pada minyak sawit merah (MSM). MSM mengandung karoten (pro-vitamin A), tokoferol dan tokotrienol (vitamin E) tinggi. Sehingga, dalam pembuatan margarin berbahan MSM dapat meminimalisasi biaya produksi karena tidak memerlukan penambahan pewarna (dari karoten) dan vitamin E (dari tokoferol dan tokotrienol). Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk melakukan review terhadap sintesis MDG dengan bahan baku PFAD, mereview tentang minyak sawit dan minyak sawit merah, serta melakukan rekayasa proses produksi MDG dari PFAD pada reaktor batch berpengaduk dan reaktor kontiniu static mixer serta sirkulasi campuran bahan baku pada design reaktor kontiniu dan aplikasi MDG sebagai emulsifier dalam pembuatan margarin berbahan minyak sawit merah, yang kemudian diaplikasikan pada pembuatan bolu kukus. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap. Pada tahap pertama, sintesis MDG dari PFAD dan gliserol dilakukan menggunakan reaktor berpengaduk kapasitas 20 kg/batch pada rasio mol substrat 1:6 katalis para-toluena sulfonic acid (PTSA) sebanyak 1,5% dari berat PFAD, suhu 150 °C, kecepatan pengadukan 400 rpm, serta lama reaksi 15, 30, 45, 60, dan 75 menit. Produk esterifikasi pada lama reaksi terbaik dimurnikan menggunakan metode ekstraksi pelarut heksana dan etanol. Residu fraksi heksana (dari proses pemurnian heksana) di analisis komposisi MG, DG, TG, dan ALB, kemudian dimanfaatkan kembali melalui pemurnian sebagai upaya peningkatan rendemen, dan di esterifikasi menggunakan gliserol sisa esterifikasi PFAD untuk melihat kemampuannya digunakan secara langsung di dalam reaksi tanpa proses pemurnian terlebih dahulu, sebagai dasar untuk sintesis MDG secara kontiniu. Pada tahap kedua, sintesis MDG dilakukan menggunakan reaktor kontiniu static mixer pada kondisi lama reaksi terbaik pada proses batch dengan variasi residence time (60, 75, dan 120 menit), dan sintesis MDG menggunakan design pada reaktor kontiniu melalui sirkulasi campuran bahan baku pada lama reaksi (60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, dan 300 menit). Pada tahap ketiga, MDG dari PFAD digunakan sebagai emulsifier dalam pembuatan margarin berbahan minyak sawit dan minyak sawit merah (MSM), yang kemudian diaplikasikan pada pembuatan bolu kukus. Margarin diformulasi dengan mencampurkan lemak 81,8%, MDG 0,1-0,9% (sebagai kontrol digunakan lesitin 0,35%), antioksidan 0,01%, garam 2%,
Keyword: emulsifier, esterification, margarine, mono-diglyceride, palm fatty acid distillate