TEKNOLOGI PENGOLAHAN DAN PENGAWETAN PANGAN (TPG 630) Dr. Ir. Sugiyono, M.AppSc. Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta IPB Kampus IPB Darmaga PO Box 220 Bogor 16002 Telp/Fax. 0251-8626725 Email : ssugiyono@yahoo.com.au

Processing Technology of Fats/Oils Fats : solid at room temperature Oils : liquid at room temperature Sources : vegetables and animals Chemically, fats and oils are mainly triacylglycerols (triglycerides) which are composed of glycerol and fatty acids.

H2C - OH R1 - COOH | H C - OH R2 - COOH H2C - OH R3 - COOH Glycerol Fatty acid

Triacylglycerol (triglyceride) C - O - C - R1 | O C - O - C - R2 C - O - C - R3

General Properties of Fats and Oils Energy source (9 Cal/g) Nutrition source (essential fatty acids and oil soluble vitamins) Functional properties : melting point, emulsion, creamy, flavour, etc. Properties determined by fatty acid compositions

Unsaturated, short chain fatty acids : low melting point Saturated, long chain fatty acids : high melting point Unsaturated fatty acids : believed to be healthier, some of them are essentials, but vulnerable to be oxidized. Susceptible to oxidation and hydrolysis to become rancid

Fatty acid composition (%) Cocoa Corn Olive Soybean Butter Tallow C8 C10 C12 C14 10 C16 24 13 13 12 26 28 C18 35 4 2 2 15 23 C18 : 1 39 29 75 24 29 40 C18 : 2 2 54 9 54 2

Melting point (oC) Butter 36 Cocoa butter 29 Coconut 26 Lard 43 Palm oil (CPO) 39 Palm kernel oil (PKO) 29 Tallow 48

Melting point (oC) Shortenings (cake) 48-51 Margarine (table) 37-38 Margarine (cake) 46 Margarine (pastry) 50 - 51

Crude Palm Oil (CPO) 94% triglyceride, 3-5% free fatty acid, 1% carotene, tocopherol, sterol, etc. Carotene 500 –700 ppm Tocopherol 500 – 800 ppm Consisted of 2 fraction : stearin (solid) 30% and olein (liquid) 70%.

Fatty acid composition CPO PKO Lauric 1 41 - 55 Miristic 1 - 2 14 - 19 Palmitic 32- 47 6 - 10 Stearic 4 - 10 1 - 4 Oleic 38 - 50 10 - 20 Linoleic 5 - 14 1 - 5 Linolenic 1 1 - 5

Fatty acid composition PKO CPO Olein Stearin Lauric 38.3 0.2 0.2 0.3 Miristic 15.6 1.1 1.0 1.5 Palmitic 7.8 44.0 39.8 65.0 Stearic 2.0 4.5 4.4 5.0 Oleic 15.1 39.2 42.5 21.3 Melting point (OC) 21.6 44.5

Coconut oil Melting point 24 – 27oC Freezing point 5oC Iodine value 7 - 10 Saponification value 251 - 264

Fatty acid composition (%) of coconut oil C8 5.4 – 9.5 C10 4.5 – 9.7 C12 44.3 – 52.1 C14 13.3 – 18.5 C16 7.5 – 10.5 C18 1.0 – 3.2 C18 : 1 5.0 – 8.2 C18 : 2 1.0 – 2.6

Processing of fats and oils Extraction (rendering, mechanical expression or expelling, solvent extraction) Degumming : removal of gums Refining : removal of free fatty acids Bleaching : removal of colour using absorbent Deodorizing: removal of odor

Fats/oils Modifications To change their functional properties for specific uses Modification through fractionation, winterization, interesterification, hydrogenation,

Fractionation Separation of fats/oils based on melting point or solubility No chemical changes To obtain fats/oils with required melting point Example : olein, stearin, salad oil

Palm oil Fractionation Fractionation through 4 steps : melting or solubilizing, conditioning, cristalization, separation Example : fractionation 1 cicle Palm oil Fractionation GS3, GS2U GSU2, GU3 High melting point Low melting point G= glycerol, S = saturated, U = unsaturated

Palm oil Fractionation Example : fractionation 2 cicles Factionation GS3 GS2U GSU2, GU3

Separation of factions by filtration, centrifugation, decanting Method of fractionation : dry (based on melting point), Lanza (with addition of wetting agent), wet (based on solubility in solvent)

Fraksionasi Kering Minyak/lemak dipanaskan sampai di atas titik leleh, didinginkan, separasi fraksi. Contoh minyak sawit dipanaskan sampai 80 – 90oC, didinginkan sampai 15oC kemudian difiltrasi Kristalisasi dipercepat dengan pemberian kristal lemak (seeding)

Fraksionasi Lanza Minyak/lemak dipanaskan sampai di atas titik leleh, didinginkan, permukaan kristal lemak dibasahi dengan wetting agent spt sodium lauril sulfat sehingga kristal lemak (stearin) menjadi hidrofilik dan mengendap pada bagian aqueous, sehingga bagian minyak (olein) bebas dari kristal lemak. Campuran dipisahkan dengan sentrifugasi. Bagian olein dicuci dan disentrifugasi. Bagian stearin dicairkan, diseparasi, dicuci dan disentrifugasi.

Fraksionasi Basah Minyak/lemak dilarutkan dalam solven, didinginkan, kristal lemak (stearin) yang mengendap dipisahkan dengan filter, dicairkan, solven dievaporasi. Campuran olein dan solven didinginkan untuk difraksinasi lebih lanjut. Pemisahan solven dari olein dengan cara dievaporasi. Solven yang digunakan misalnya heksan, benzena.

Winterisasi Seperti proses fraksionasi, tetapi hanya komponen minor yang dipisahkan, mis : gum, wax, trigliserida titik leleh tinggi Proses : minyak didinginkan (5 – 15oC) sehingga gum, wax, trigliserida titik leleh tinggi mengkristal, kemudian difilter Terutama untuk produk minyak yang akan disimpan di lemari es, misalnya minyak salad Proses batch atau kontinyu, kering atau basah Jika hanya gum dan wax yang dipisahkan, filtrasi agak sulit sehingga perlu penambahan bleaching earth

Interesterifikasi Redistribusi asam lemak pada trigliserida Keseluruhan komposisi asam lemak tidak berubah Menyebabkan peningkatan titik leleh pada minyak/lemak nabati, penurunan titik leleh lemak hewani Secara kimia, digunakan katalis anionik kuat mis sodium (metal), sodium hidroksida, sodium etilat, sodium metilat Secara enzimatis menggunakan enzim lipase

Interesterifikasi Interesterifikasi secara kimia memiliki kekurangan tidak selektif sehingga kemungkinan tidak menghasilkan produk yang memiliki sifat fisik dan kimia yang dikehendaki. Interesterifikasi enzimatis bersifat spesifik mengkatalisa hidrolisis ikatan ester trigliserida pada posisi tertentu, berlangsung perlahan, suhu relatif rendah, enzim tidak stabil dan harganya mahal. Dapat digunakan enzim imobil yang dipakai berulang.

Random interesterifikasi : dilakukan pada kondisi vakum atau atmosfir nitrogen pada suhu 70 -100oC. Setelah penambahan katalis (0.01 – 0.1%), reaksi berlangsung secara spontan. Deaktivasi katalis dengan penambahan air atau uap. Directed interesterifikasi : suhu dikontrol sehingga trigliserida dengan titik leleh tinggi mengkristal dan mengendap, tidak ikut bereaksi, sehingga trigliserida tersebut terbentuk terus dan mengendap (karena keseimbangan reaksi). Setelah kristal lemak dipisahkan, proses dapat diulang pada suhu yang lebih rendah untuk mengkristalkan trigliserida lain dengan titik leleh tinggi.

GA3 (33.3%) + Random interesterifikasi : GA3 + GB3 GA2B, GBA2, GBAB, GBBA, GABB,GA3, GB3 Directed interesterifikasi : A = titik leleh tinggi B = titik leleh rendah GBAB Suhu tinggi GA3 (33.3%) + Suhu rendah GB3 (66.7%)

Transesterifikasi Redistribusi asam lemak dalam trigliserida yang berasal dari lemak yang berbeda Dilakukan pencampuran 2 jenis lemak atau lebih, mis. minyak sawit dan minyak kelapa Digunakan katalis kimia atau enzim. Katalis kimia bekerja secara acak, katalis enzim bekerja spesifik.

Hidrogenasi Penjenuhan ikatan rangkap asam lemak dg hidrogen Meningkatkan titik leleh - C = C - - C – C - katalis hidrogen Linolenat  linoleat  oleat  stearat Katalis : nikel, besi, kobalt, platinum, kromium, copper

Faktor yang mempengaruhi proses : waktu, suhu, tekanan hidrogen, transfer massa, katalis, substrat Proses : minyak dipanaskan, ditambah katalis, ditambah hidrogen, didinginkan, filtrasi katalis

biasa dilakukan untuk produksi margarin dari minyak kedelai dapat mengubah asam lemak tidak jenuh essensial bentuk cis menjadi trans dan kehilangan aktivitas biologis C==C C==C Trans Cis H H C H C C H C

Lemak Tiruan Mentega kokoa terutama (>75%) mengandung trigliserida dengan asam oleat pada posisi 2 (POP, POS, SOS), mempunyai titik leleh 32-35oC (meleleh pada suhu mulut), harganya mahal Dibuat tiruan mentega kokoa dari lemak lain melalui fraksionasi, interesterifikasi, transesterifikasi atau hidrogenasi. Mis. Cocoa butter substitutes (karakteristik fisik serupa), cocoa butter equivalents (karakteristik fisik dan kimia serupa) dengan harga lebih murah (dan mungkin titik cair lebih tinggi, cocok untuk tropis)

Specialty fats

CBE (Cocoa Butter Equivalent) An equivalent to cocoa butter Based on vegetables oils/fats Cheaper

CBE in chocolate Milk chocolate with 5% CBE Dark chocolate with 5% CBE Milk (super coating) Dark (super coating) Cocoa liquor 9 40.5 Cocoa butter 18 7 - CBE 5 23 12 Sugar 45 47.5 Milk powder Fat content 33.9 (15% CBE) 34.3 (24.5% CBE) 33.9 (68% CBE) 34.3 (35% CBE)

Healthier ice cream fat Low levels of saturated fats-only 30% No trans fats- the trans fat level is less than 1% Creates creamy ice cream with a great taste experience

Specialty fats for infant Quality similar to mother milk Gives significant increase of energy intake and calcium absorption Gives calm digestion and optimal skeleton development

Healthier filling fat 30% less saturated fatty acids High content of unsaturated fat Excellent melting properties

Terima Kasih