Sintesis Monoasilgliserol dan Diasilgliserol dari Refined Bleached Deodorized Palm Stearin dengan Cara Gliserolisis Kimia dalam Stirrer Tank Reactor Sistem Batch

AYU PUSPITA ARUM, Dr. Ir. Chusnul Hidayat.;Dr. Ir. Supriyanto, Ms.

2016 | Tesis | S2 Teknologi Hasil Perkebunan

Pasar global produk emulsifier diperkirakan akan meningkat sekitar 2,7 juta ton pada tahun 2017. Emulsifier yang paling banyak digunakan dalam industri makanan dan minuman adalah mono dan diasilgliserol yaitu sekitar 70%. Mono dan diasilgliserol dihasilkan dari reaksi gliserolisis antara trigliserida dengan gliserol. Stearin sawit merupakan salah satu sumber trigliserida. Hal ini disebabkan jumlahnya melimpah, nilai ekonomi rendah dan belum banyak digunakan sebagai bahan dasar produk turunan. Sintesis mono dan diasilgliserol dapat dipercepat dengan katalis. Ada 2 jenis katalis yaitu katalis kimia (homogenous dan heterogenous) dan katalis enzimatis. Dari kedua jenis katalis tersebut yang diperkirakan dapat diaplikasikan dalam industri adalah katalis kimia yaitu homogenous dan heterogenous karena waktu reaksi yang cepat, konversi reaktan tinggi dan biaya murah sehingga lebih efisien untuk level komersial. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh produk dengan konsentrasi monoasilgliserol dan diasilgliserol yang tinggi. Oleh karena itu, tahap pertama dilakukan pemilihan katalis terbaik yaitu katalis homogenous basa NaOH dan katalis heterogenous asam Amberlyst-15. Tahap kedua adalah mencari kondisi reaksi terbaik meliputi waktu reaksi (1-12 jam), konsentrasi katalis (1%, 2%, 3% & 4%) (b/b) dan penambahan water adsorben (penambahn moleculer sieve 12% (b/b) & tanpa). Tahap ketiga adalah mendapatkan produk yang murni dengan mencari suhu fraksinasi terbaik (40 C, 30 C, 20 C dan 10 C). Hasil Penelitian menunjukkan bahwa katalis homogenous basa NaOH merupakan katalis terbaik karena menghasilkan konsentrasi mono dan diasilgliserol yang lebih tinggi dan konversi lebih cepat daripada katalis heterogenous asam Amberlyst-15. Kondisi terbaik untuk sintesis mono dan diasilgliserol dalam Batch Stirrer Tank Reactor yaitu waktu reaksi 6 jam, katalis NaOH dengan konsentrasi 3% (b/b), moleculer sieve 12% (b/b), suhu 90 C, penambahan pelarut tert-butanol 20 ml /10 gr minyak, rasio molar stearin sawit : gliserol (1:5), kecepatan putar stirrer 400 rpm dan suhu fraksinasi produk 30 C. Komposisi produk adalah monoasilgliserol 43,26 %, diasilgliserol 34,46 %, asam lemak bebas 11,17 % dan trigliserida 10,71%. Setelah produk di fraksinasi didapatkan rendemen 61,43% yang hanya terdiri dari 91,00 % monoasilgliserol dan 9,00 % diasilgliserol. Karakter emulsifikasi produk mono dan diasilgliserol yaitu kapasitas emulsi 95,55%, stabilitas emulsi 90,44 %, nilai HLB 10,25 , jenis emulsi o/w dan titik leleh 62,67C - 70,33 C.

Emulsifier global market is expected to increase approximately 2.7 million tons in 2017. The emulsifier is most widely used in the food and beverage industry. About 70% of the use emulsifier in industry is a mixture of mono- and diacylglycerol. They are produced from the reaction between triglycerides and glycerol through glycerolysis reaction. Palm stearin is one of triglyceride sources. It is containing of abundant triglycerides, still has low economic value and not yet utilized as source of derivative products. Mono and diacylglycerol synthesis can be accelerated by the catalyst. There are two types of catalysts namely chemical catalysts (homogenous and heterogeneous) and enzymatic catalysts. Until now, chemical catalyst (homogenous and heterogeneous) is more favorable used in the chemical industry due to fast reaction time, high reactant conversion and low cost. Thus, it is more efficient for use in the commercial level. This objective of this research was to obtain high concentration of mono- and diacylglycerol product. Therefore, the first step of the research was to choose the best catalysts (homogenous base catalyst NaOH and heterogeneous acid catalyst Amberlyst-15). The second step was to the best reaction conditions, including reaction time (1-12 h), the catalyst concentration (1%, 2%, 3% and 4%) (W / w) and the addition of water adsorbent (adding molecular sieve 12% (w/w) and without). The third step was to obtain a pure product by evaluating the best fractionation temperature (40 C, 30 C, 20 C and 10 C). Results show that the homogenous catalyst NaOH was the best catalyst because it produced a product that had higher concentration of mono and diacylglycerol higher and faster reaction than heterogeneous acid catalyst Amberlyst-15. The best conditions for the synthesis of mono- and diacylglycerol in Batch Stirrer Tank Reactor was a reaction time of 6 h, NaOH concentration of 3% (w / w), molecular sieve 12% (w / w), reaction temperature of 90 C, the addition of tert-butanol solvent 20 ml / 10 g of oil, palm stearin molar ratio: glycerol (1: 5), stirrer rotational speed of 400 rpm. Best temperature for fractionation of products was 30C. The compositions of the product mixture were monoacylglycerol 43.26%, diacylglycerol 34.46 %, free fatty acids 11.17% and 10.71% triglycerides. After fractionation the obtained product yield was 61.43%, which only consists of 91.00 % monoacylglycerol and 9.00% diacylglycerol. Characteristics of mono- and diacylglycerol product were emulsion capacity of 95.55 %, emulsion stability 90.44%, HLB value of 10.25, the type of emulsion o / w and a melting point of 62.67 C - 70.33 C.

Kata Kunci : Mono dan Diasilgliserol, Gliserolisis, Amberlyst-15, NaOH, Palm Stearin