Perpustakaan Digital ITB

Asam lemak merupakan produk antara yang sangat penting dalam industri oleokimia. Selain menjadi produk turunan minyak nabati, asam lemak juga berpotensi untuk diolah lebih lanjut menjadi bahan bakar nabati drop-in, yaitu jenis bahan bakar yang dapat langsung digunakan pada mesin kendaraan tanpa pencampuran dengan bahan bakar fosil. Selama ini, produksi asam lemak membutuhkan energi dalam jumlah besar serta menyebabkan kerusakan pada sebagian produk asam lemak. Teknologi alternatif yang saat ini dikembangkan adalah hidrolisis trigliserida dengan enzim lipase (dikenal juga dengan lipolisis), yang berpotensi lebih ekonomis karena dapat dilangsungkan pada kondisi operasi di sekitar temperatur kamar dan tidak menyebabkan kerusakan produk. Tingginya biaya produksi lipase dari mikroorganisme memunculkan alternatif sumber lipase lainnya yang lebih mudah diolah dan murah, yaitu biji dan getah tumbuhan. Beberapa sumber lipase nabati telah dilaporkan sebelumnya, namun membutuhkan kondisi tertentu, seperti rasio lipase terhadap substrat yang sangat tinggi, rasio pelarut organik terhadap substrat yang sangat tinggi, atau waktu reaksi yang sangat lama. Tujuan umum penelitian ini adalah mengembangkan teknologi proses produksi asam lemak berkondisi operasi lunak dengan bantuan lipase nabati. Untuk menghasilkan kelayakan proses yang baik, mula-mula dilakukan pengujian kinerja lipase dari berbagai sumber nabati. Pengujian dilakukan terhadap 16 (enam belas) sumber lipase nabati, yaitu biji jarak pagar (Jatropha curcas), biji jarak kepyar (Ricinus communis), biji kapok randu (Ceiba pentandra), biji kepoh (Sterculia foetida), biji mabai (Milletia pinnata), biji bintaro (Cerbera manghas), biji nyamplung (Calophyllum inophyllum), biji buah roda (Hura crepitans), biji saga utan (Adenanthera pavonina), biji karet (Hevea brasiliensis), dedak padi (Oryza sativa), getah patah tulang (Euphorbia tirucalli), getah kemboja (Plumeria rubra), getah bintaro (Cerbera manghas), getah pepaya (Carica papaya) dan getah nangka (Artocarpus heterophyllus). Di antara sumber-sumber lipase yang diuji, getah kemboja menghasilkan derajat hidrolisis tertinggi pada kadar crude enzim rendah (1%-substrat) dan tanpa melibatkan pelarut organik. Untuk meningkatkan kelayakan proses, dilakukan optimasi terhadap variabelvariabel yang diduga memengaruhi reaksi lipolisis dengan lipase getah kemboja. Variabel yang ditinjau adalah pH, temperatur, rasio pelarut organik terhadap minyak, rasio air terhadap minyak, ukuran partikulat lipase, penambahan ion aktivator, dan waktu penyimpanan lipase. Mula-mula dilakukan dengan kuantifikasi pengaruh masing-masing variabel terhadap derajat lipolisis untuk menyeleksi variabel dengan pengaruh terbesar. Selanjutnya, optimasi dengan Response Surface Method. Kinerja lipase getah kemboja optimum pada pH 8,25, yaitu mencapai derajat hidrolisis sebesar 74,5% dalam waktu 10 jam. Untuk meningkatkan efisiensi proses, dilakukan upaya amobilisasi terhadap lipase dari getah kemboja. Amobilisasi merupakan proses pemerangkapan enzim pada permukaan atau di dalam matriks penyangga. Teknik ini bertujuan supaya enzim mudah diperoleh kembali di akhir reaksi dan dapat digunakan kembali. Di dalam penelitian ini, dilakukan amobilisasi lipase getah kemboja dengan metode adsorpsi (pada penyangga berupa serbuk aseton dedak padi, biji polipropilen, dan biji polietilen) serta metode enkapsulasi (dalam matriks kalsium alginat). Amobilisasi dengan metode adsorpsi, meskipun efektif pada lipase mikrobial yang berwujud cair, tidak efektif dilakukan terhadap lipase partikulat getah kemboja. Amobilisasi dengan metode enkapsulasi, meskipun lebih efektif dibandingkan metode adsorpsi, memiliki kelemahan berupa kontaminasi matriks terhadap produk, terutama pada reaktor berpengaduk. Membandingkan kinerja dan ketersediaan lipase bebas (tidak diamobilisasi) dan lipase amobil, bentuk yang direkomendasikan untuk lipase dari partikulat getah kemboja adalah lipase bebas. Tahap terakhir dalam penelitian ini adalah penyusunan model kinetika reaksi lipolisis minyak nabati dengan lipase dari getah kemboja. Model kinetika disusun dengan pendekatan konversi satu tahap: model Michaelis-Menten sederhana, model Michaelis-Menten dengan pengaruh luas permukaan emulsi, model Michaelis- Menten dengan pengaruh fraksi volum air, dan model Michaelis-Menten dengan pengaruh inhibisi asam lemak produk. Dengan mempertimbangkan pembentukan digliserida dan monogliserida, disusun juga model kinetika reaksi dengan pendekatan konversi tiga tahap melalui curve fitting dengan bantuan perangkat lunak MATLAB® Simulink. Meskipun model-model konversi satu tahap melibatkan faktor tambahan seperti luas permukaan emulsi, jumlah air, dan inhibisi produk, namun model konversi tiga tahap yang disusun lebih sesuai dengan profil pembentukan produk dari data eksperimen. Model ini dapat digunakan untuk memperkirakan konversi reaksi lipolisis pada waktu tertentu, atau dikembangkan lebih lanjut dengan bantuan data jumlah digliserida dan monogliserida selama reaksi berlangsung.