PPKS Unit Bogor

Penghilangan klorin sebagai upaya mitigasi pembentukan 3-MCPD pada minyak sawit

2 August 2022

Keamanan pangan pada minyak sawit menjadi penting bagi industri dan konsumen karena 80% produk pabrik kelapa sawit (PKS) berbasis pangan. Salah satu isu yang menjadi perhatian saat ini adalah kandungan 3-monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) dan glycidyl ester (GE) dalam produk minyak sawit. Senyawa 3-MCPD esters merupakan kontaminan yang terbentuk dari proses refinasi minyak mentah, khususnya pada tahapan deodorisasi dengan prekursor utamanya adalah klorin dan asil gliserol [1]. Pada minyak sawit, 3-MCPD ester ditemui pada refined bleached deodorized palm oil (RBDPO), minyak goreng, dan produk turunannya yang mengandung minyak sawit. Berdasarkan studi toksikologi, 3-MCPD mempunyai efek terhadap lambung dan organ reproduksi laki-laki dan bersifat karsinogenik non-genotoksik sedangkan GE bersifat karsinogenik genotoksik (CODEX, 2019). Isu 3-MCPD ester pada minyak sawit terus diangkat oleh negara-negara barat. Per 1 Januari 2021 telah diterapkan regulasi EU baru yang mensyaratkan kandungan 3-MCPDE pada minyak goreng sawit maksimum sebesar 2,5 mg kg-1[2,3]. Kebijakan ini akan dapat mempengaruhi pasar ekspor minyak sawit yang merupakan salah satu sumber devisa negara terbesar.

Pembentukan 3-MCPD melibatkan reaksi antara komponen lemak, reaksinya terjadi dari subtitusi gugus hidroksil dan asam lemak komponen gliserol dengan klorida. Reaksi ini melibatkan klorida sebagai percrusor dalam pembentukan 3-MCPD [4,5]. Berbagai teknik telah dilakukan untuk mitigasi pembentukan 3-MCPD pada minyak sawit, salah satunya adalah penghilangan klorin, dengan penghilangan klorin diharapkan pembentukan 3-MCPD dapat dicegah. Upaya penghilangan klorin telah dilakukan melalui pencucian minyak sawit mentah (CPO) menggunakan air, air alkali, maupun campuran air dan pelarut (etanol, aseton, isopropanol) dengan tingkat pengurangan klorin sebesar 67-75% [6]. Hasil proses pencucian tersebut menghasilkan CPO dengan kadar 3-MCPD 20-80% lebih rendah dibandingkan CPO tanpa proses pencucian. Kadar penurunan klorin dan 3-MCPD yang terbaik dari proses pencucian tersebut dapat mencapai 1 mg kg-1[7]. Namun, penggunaan beberapa pelarut dapat menambah beban untuk penanganan lebih lanjut dalam menghilangkan pelarut, terlebih apabila terdapat dampak negatif terhadap kualitas minyak sawit, seperti meningkatkan asam lemak bebas dan nilai peroksida [7].

Pencucian menggunakan air dengan menggunakan kolom pencuci dilaporkan dapat secara efektif menjerap klorida dalam minyak sawit. Pada uji skala lab menggunakan 5% air pada suhu 90°C dan pengasaman ringan mampu mengurangi kandungan klorida hingga 76% (1,8 mg kg-1) pada RBDPO dan menghasilkan minyak sawit dengan kandungan 3-MCPD sebesar 1,1 mg kg-1 [3]. Alva Laval sebagai provider yang bergerak dalam engineering telah mampu menerjemahkannya dalam sebuah paket teknologi penurunan dan penghilangan kadar klorin dalam CPO, namun memerlukan biaya yang cukup tinggi untuk menambah rangkaian sistem ini ke dalam PKS baik instalasi, operasi maupun maintenancenya (Gambar 1).

Gambar 1. Paket teknologi penurunan dan penghilangan klorin pada CPO (www.alfalaval.com)

Dewasa ini telah dikembangkan rangkaian penetralan kadar klorin dalam air dengan menggunakan filter karbon aktif yang dikombinasikan dengan gas electrochemical chlorin (GEC) yang mengubah Cl– dalam air menjadi Cl2 dalam fase gas menggunakan elektroda Au dan Pt [8]. Gas klorin yang terbentuk sebagai hasil proses elektrokimia ditangkap oleh sensor yang menerjemahkan secara komputerisasi ke dalam sistem sirkulasi, sehingga bila kadar klorin sudah sesuai dengan target maka larutan akan diteruskan dan sebaliknya bila kadar klorin masih belum memenuhi target maka aliran akan dikembalikan ke sistem filtrasi karbon aktif. Sensor gas electrochemical chlorine terbukti selektif dan stabil, diproses pada mikrokontroler Arduino Uno dengan ukuran kolam 250 m3 mampu mengurangi kadar klorin dari 262,5 ppm menjadi 2 ppm dalam waktu 2 jam 56 menit.

Berdasarkan pemaparan diatas, upaya-upaya penghilangan klorin melalui pencucian CPO terbukti dapat menurunkan kandungan 3-MCPD yang terbentuk pada RBPDO. Namun, penerapan teknologi ini perlu mempertimbangkan teknik dan biaya yang diperlukan untuk menghilangkan pelarut dan pengaruhnya terhadap kualitas minyak sawit yang dihasilkan. Pemanfaatan teknologi filter karbon aktif yang dikombinasikan dengan GEC sebagai upaya penghilangan klorin pada CPO menarik untuk diteliti lebih lanjut sebagai alternatif dalam upaya mitigasi penghilangan 3-MCPD.

Referensi

  1. Arris, F. A., Thai, V. T. S., Manan, W. N., & Sajab, M. S. (2020). A Revisit to the Formation and Mitigation of 3-Chloropropane-1,2-Diol in Palm Oil Production. Foods, 9(12), 1769. https://doi.org/10.3390/foods9121769
  2. Shevchenko, A. (2020). 3-MCPD and GE mitigation in palm oil processing. May.
  3. Lakshamanan, S and YL Yung. 2021. Chlorine reduction by water washing of crude palm aoi to assist in 3-monochloropropane-1,2 diol ester (3-MCPD) mitigation. J Food Add Cont, 38(3):371-387
  4. Zhao Y, Zhang Y, Zhang Z, Liu J, Wang Y-L, Gao B, Niu Y, Sun X, Yu L. 2016. Formation of 3-MCPD fatty acid esters from monostearoyl glycerol and the thermal stability of 3-MCPD monoesters. J Agric Food Chem. 6446):8918–8926. doi:10.1021/acs.jafc.6b04048.
  5. Yao Y, Cao R, Liu W, Zhou H, Li C, Wang S. 2019. Molecular reaction mechanism for the formation of 3-chloripropanediol esters in oils and fats. J Agric Food Chem. 67(9):2700–2708. doi:10.1021/acw.jafc.8b06632.
  6. Betrand M. 2012. Organic or not organic – that is the question: how the knowledge about the origin of chlorinated compounds can help to reduce formation of 3-MCPD esters. Eur J Lipid Sci Technol. 114(12):1333–1334. doi:10.1002/e.
  7. Sergio BO, van der Fels-klerx VHJ, van Leeuwen SPJ. 2019. Mitigation strategies for the reduction of 2- and 3- MCPD esters and glycidyl esters in the vegetable oil processing industry. Compr Rev Food Sci Food Saf. 18(2):349–361. doi:10.1111/1541-4337.12415.
  8. Rachim S, M. Rivai, and F. Budiman, “Implementasi Sensor Gas Elektrokimia sebagai Penetralisir Kadar Klorin pada Kolam Ikan Air Tawar,” J. Tek. ITS, vol. 10, no. 1, pp. F25–F31, 2021.