Sterilisasi Sawit: Durasi & Tekanan Optimal untuk Menjaga Mutu CPO (FFA Rendah, DOBI Tinggi)

Sterilisasi tandan buah segar (FFB) pada dasarnya adalah “memasak uap bertekanan” untuk melunakkan buah dan mematikan enzim lipase (enzim pemecah trigliserida yang memicu asam lemak bebas). Hasil akhirnya diukur lewat dua metrik: FFA (free fatty acid, indikator keasaman) dan DOBI (Deterioration of Bleachability Index, proksi kandungan karoten/oksidasi). Standar Indonesia SNI 01‑2901‑2006 membatasi FFA ≤5% dan kadar air/kotoran 0,25% (js.bsn.go.id); DOBI belum tercantum, namun banyak penyuling mensyaratkan DOBI ≥2–3. Rata-rata DOBI CPO Indonesia masih rendah (<2), dan usulan perbaikan mendorong ambang DOBI ≥2,2 (js.bsn.go.id).

DOBI berkorelasi kuat dengan karoten (kesegaran) dan berbanding terbalik—meski lemah—dengan FFA (js.bsn.go.id). Di pabrik berkelas, target mutu lazimnya FFA ≲2–3% dan DOBI ≳3. Contoh operasi konvensional 75 menit pada ~132 °C (≈1,5 bar) menghasilkan CPO dengan ~2,1% FFA dan DOBI ~3,4 (researchgate.net).

Parameter mutu dan standar pasar

Intinya sederhana, eksekusinya tidak: FFA harus rendah, DOBI harus tinggi, dan waktu siklus harus singkat. SNI mengizinkan FFA sampai 5% (js.bsn.go.id), tetapi pasar ekspor umumnya menghendaki FFA <3% dengan DOBI ≳3. Usulan standar DOBI ≥2,2 (mengacu pada wacana peningkatan mutu, bandingkan MS 814:2007) dinilai realistis—CPO musim matang yang segera disterilkan lazimnya melampaui angka ini (researchgate.net).

Durasi sterilisasi dan kualitas minyak

Tambahan menit meningkatkan pemisahan buah dan rendemen—sampai titik tertentu. Pada 1,5 bar, menaikkan waktu dari 30→60 menit menaikkan pemisahan dan rendemen; di 45 menit, rendemen mencapai ~26,7% dari FFB dan pemisahan brondolan ~90,4%, dengan FFA ≤1,25% (akademiabaru.com).

Namun kualitas minyak membayar mahal untuk durasi berlebih: satu studi menunjukkan DOBI ambles drastis saat durasi naik—dari ~4,5 turun ke ~0,5 pada rentang percobaan (researchgate.net). Setiap menit ekstra di atas kebutuhan inaktivasi lipase mempercepat oksidasi karoten (DOBI turun) (researchgate.net). Secara empiris, 30–45 menit adalah “sweet spot” pemisahan pada uji pilot (researchgate.net); melampaui ≈60 menit lipase praktis sudah tidak aktif, tetapi DOBI terus memburuk. Uji steam‑bath butuh >90 menit pada 80–105 °C untuk menurunkan FFA <1%—menegaskan proses batch konvensional memang lambat (researchgate.net). Kesimpulan operasional: untuk memaksimalkan throughput, jangan panaskan lebih lama dari perlu; waktu berlebih (≳75–90 menit) memberi manfaat FFA yang menipis tetapi sangat menurunkan DOBI (researchgate.net).

Tekanan uap, temperatur, dan kompromi

Tekanan uap menentukan temperatur; makin tinggi, makin cepat enzim mati dan jaringan lunak—tetapi risiko over‑heating naik. Praktik industri lazimnya 2,0–3,0 atm (~120–130 °C) selama ~60–90 menit. Contoh standar: 132 °C (1,5 bar gauge) × 75 menit menghasilkan FFA ≈2,1% dan DOBI ≈3,4 (researchgate.net).

Tekanan dinaikkan, waktu bisa dipangkas: pada sterilizer uap terintegrasi, 2,5 bar × 60 menit memberi FFA/DOBI “acceptable” sambil memangkas konsumsi air; kinerja setara sterilisasi konvensional tetapi air hanya ~0,0587 kg/kg FFB (≈4,3× lebih sedikit) (researchgate.net). Eksperimen yang sama menunjukkan waktu uap lebih dominan ketimbang tekanan untuk pemisahan buah—rentang 30–45 menit membawa dampak besar, variasi tekanan efeknya lebih kecil (researchgate.net). Model RSM (response surface methodology, pemodelan statistik untuk mencari kombinasi optimum) mengonfirmasi: pada waktu tetap, menaikkan temperatur memberi hasil yang kian menurun terhadap mutu; durasi konsisten lebih berpengaruh pada DOBI dibanding temperatur (localcontent.library.uitm.edu.my).

Tekanan sangat tinggi (>3 bar) atau durasi panjang dapat mempercepat hidrolisis (FFA naik) dan oksidasi (DOBI turun). Hasil RSM menemukan DOBI optimum pada temperatur relatif rendah (100–109 °C) dengan waktu singkat (20–80 menit, tergantung kematangan) (researchgate.net), sedangkan kondisi FFA rendah untuk buah matang menuntut 100–120 °C dengan waktu moderat (researchgate.net). Tak heran banyak pabrik memilih ~2–2,5 bar (≈130–140 °C) selama ~60 menit sebagai kompromi; di kondisi ini FFA sekitar 1–3% dan DOBI ≈3–4 lazim ditemui—uji integrated‑steam 2,5 bar/60 menit dengan mudah memenuhi FFA <3% dan DOBI >3 (researchgate.net).

Variasi kematangan buah dan hasil campuran

Kondisi buah menentukan baseline. RSM menunjukkan: buah kurang matang bisa mencapai FFA ~0,62% pada 100 °C/20 menit (researchgate.net); buah terlalu matang perlu 120 °C/20 menit untuk ~1,75% (researchgate.net). Buah lepas (loose fruits) menghasilkan ~3,16% bahkan pada 120 °C/20 menit (researchgate.net)—cerminan hidrolisis pra‑panen. Dalam praktik, batch pabrik umumnya campuran, sehingga parameter “buah matang” sering jadi titik pusat optimasi (researchgate.net).

Trade-off throughput dan mutu

• FFA (free fatty acid): Sterilisasi menonaktifkan lipase, sehingga makin lama/makin panas umumnya menurunkan FFA pasca steril. Namun di atas durasi tertentu manfaatnya menipis; bahkan FFA bisa sedikit naik karena hidrolisis termal/oksidasi. Prinsip praktis: bidik waktu terpendek yang memberi FFA mendekati target (mis. 2–3%, daripada memaksa <1%) (researchgate.net) (researchgate.net).
• DOBI (Deterioration of Bleachability Index): Panas merusak karoten; makin lama/makin panas → DOBI makin rendah. Model DOBI memprediksi nilai mendekati maksimum (~5) bila waktu dan temperatur dijaga minimal (researchgate.net), dan data eksperimen menunjukkan penurunan tajam (mis. ~4,5→~0,5) saat durasi memanjang (researchgate.net).
• Benchmark industri: CPO ekspor lazim menerima FFA hingga ~3% dan DOBI ≳3; sebagai rujukan peningkatan mutu, DOBI ≥2,2 (MS 814:2007) sering dicapai bila sterilisasi segera (researchgate.net). Bagi pabrik Indonesia: jaga DOBI >2,2 dan FFA <5% (SNI), idealnya FFA <3% (js.bsn.go.id).

Panduan optimasi operasional

• Tekanan dan waktu efektif: Tekanan sterilizer sekitar 2,0–2,5 bar (≈130–140 °C) memberi proses stabil. Pada 2,5 bar, 60 menit menghasilkan mutu sangat baik (researchgate.net). Jika kapasitas terjepit, kenaikan dari ~1,5 ke ~2,5 bar bisa memangkas 10–15 menit.
• Batas bawah durasi: ~60 menit pada ~130 °C/2,0 bar umumnya memberi ~2–3% FFA dan DOBI ~3 (researchgate.net) (researchgate.net). Uji 50–55 menit pada tekanan penuh patut dicoba bila FFA ≲3% dan DOBI >2,5 tetap tercapai. Durasi <45 menit jarang digunakan karena pemisahan/rendemen turun dan FFA bisa naik.
• Pemantauan mutu in‑process: Ambil sampel CPO tiap shift; korelasikan FFA dan DOBI dengan setelan waktu/tekanan. Jika FFA di atas spesifikasi atau DOBI <~2,2, naikkan sedikit waktu atau tekanan. Jika jauh di bawah batas, siklus bisa dipersingkat.
• Desain sistem sterilisasi: Desain terintegrasi atau continuous (screw/tower sterilizer) mengurangi kehilangan panas dan penggunaan air, sehingga pemanasan lebih cepat dan hold‑time bisa dipendekkan (researchgate.net).
• Penanganan pasca‑sterilisasi: Tunda press, FFA naik. Gerakkan buah ke digester/press segera dan pertahankan suhu tinggi untuk menekan pembentukan FFA.
• Kepatuhan standar: SNI membolehkan FFA sampai 5% (js.bsn.go.id), tetapi target pasar ideal: FFA <3% dan DOBI ≥2,2 (atau ≥3 untuk premium) (js.bsn.go.id).

Contoh setelan dan kalibrasi

Praktik khas: ~2–2,5 bar selama 60–75 menit. Desainer dapat menetapkan 60 menit pada ~2,0 bar sebagai titik awal; untuk buah matang, ini biasanya menghasilkan FFA ≈2% dan DOBI ≈3–3,5 (researchgate.net). Jika perlu throughput lebih tinggi, uji 50 menit pada 2,5 bar—verifikasi FFA/DOBI. Sebaliknya, untuk buah sangat kurang matang atau berminyak, durasi dapat diperpanjang hingga 80 menit agar FFA terjaga. Prinsipnya: sesuaikan durasi ke “minimum yang tetap memenuhi target FFA dan DOBI”.

Ringkasan angka kunci

• Kevin relationships: Waktu sterilisasi adalah pengungkit utama pemisahan buah dan mutu minyak. Sampai ~45 menit, tambahan menit menaikkan rendemen (akademiabaru.com); setelahnya, terutama menggerus DOBI (researchgate.net). Tekanan/temperatur mempercepat, tetapi efeknya lebih subtil.
• Throughput vs mutu: Tekanan/temperatur lebih tinggi memangkas waktu namun berisiko over‑heating (DOBI turun/FFA naik). Kisaran seimbang (≈2 bar, 60–75 menit) memaksimalkan rendemen sambil menjaga FFA <3% dan DOBI >3.
• Optimasi berbasis data: Gunakan hasil RSM sebagai panduan (mis. [29], [21]); uji setiap perubahan pada rendemen dan mutu. Perubahan bertahap (±5–10 menit atau ±0,5 bar) memudahkan fine‑tuning (localcontent.library.uitm.edu.my).
• Target mutu: Pastikan FFA jauh di bawah 5% (ideal <3%) dan DOBI di atas 2–3. Usulan D‑lab Indonesia: DOBI ≥2,2 (js.bsn.go.id).
• Contoh praktik: Start di 132 °C (1,5 bar) × 75 menit menghasilkan ~2,1% FFA/3,4 DOBI (researchgate.net). Di pabrik yang ditingkatkan, dipendekkan ke 2,5 bar × 60 menit tanpa kehilangan mutu (researchgate.net).

Sumber data dan referensi

Sumber: studi empiris dan ulasan proses pengolahan sawit, termasuk Hanifarianty dkk. (2020) (akademiabaru.com), Wae‑Hayee dkk. (2021) (researchgate.net), Mat Jusoh dkk. (2015; 2013) (researchgate.net) (researchgate.net), Hasibuan (2014) (js.bsn.go.id), Sarah dkk. (2014) (researchgate.net), serta ringkasan teknis terkait (researchgate.net) (researchgate.net).

Referensi: artikel riset asli dan SNI sebagaimana dicantumkan di atas, termasuk Hanifarianty dkk. 2020; Wae‑Hayee dkk. 2021; Mat Jusoh dkk. 2015; Mat Jusoh dkk. 2013; Hasibuan 2014 (Jurnal Standardisasi); Sarah dkk. 2014 (Jurnal Teknologi); dengan data relasi sterilisasi vs mutu minyak.