49
W ORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA 1.LatarBelakang 2. PotensiSum berdaya M IG AS (Bahan Baku U tam a) 3. PotensiPengem bangan IndustriPetrokim ia di Indonesia 4. Prospek Pengem bangan IndustriPetrokim ia D alam M enggunakan Sum berdaya Alam Untuk M eningkatkan D aya Saing 5. Kesim pulan dan Saran KERANG KA PRESENTASI KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Oleh RETNO GUMILANG DEWI TK- 3003/3005 LAB TK I

KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

  • Upload
    dara

  • View
    164

  • Download
    8

Embed Size (px)

DESCRIPTION

TK- 3003/3005 LAB TK I. KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim. Oleh RETNO GUMILANG DEWI. PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG . Glucose Syrup dan Proses Pembuatannya - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASI

KONVERSI ENZYMATICPengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

OlehRETNO GUMILANG DEWI

TK- 3003/3005 LAB TK I

Page 2: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASI

1. Glucose Syrup dan Proses Pembuatannya

2. Pengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup dari Bahan Baku Pati

3. Proses Produksi Glucose Syrup Menggunakan Enzym

4. Flow Sheet Sistem Produksi Glucose Syrup Menggunakan Enzym

5. Kondisi Operasi dan Pengaruhnya Terhadap Produk

Page 3: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIGlucose Syrup dan Proses Pembuatannya

1. Glucose Syrup adalah glukosa dalam bentuk sirop yang mengandung padatan ± 80% berupa glukosa dengan bermacam-macam oligosakarida Syrup ini dapat dimurnikan untuk menghasilkan konsentrat monosakarida nutritif dengan kadar sakarida tinggi. Glukosa padat adalah produk sirop glukosa yang memiliki kadar air ± 5% berat.

2. Glucose Syrup dapat dihasilkan dari pati melalui hidrolisis. Sumber pati : – di USA, pati diproduksi dari jagung; – di Eropa, pati diproduksi dari jagung dan kentang; – di Jepang, pati diproduksi dari ubi jalar; dan – di negara-negara tropis sperti Indonesia/Thailand/Vietnam/Brazil, pati

diproduksi dari ubi kayu dan dinamakan Tapioka.

3. Glucose Syrup yang dihasilkan dari hidrolisis pati banyak mengandung dekstrosa, maltosa, dan dekstrin dan dapat digunakan sebagai pemanis.

Page 4: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIProses Konversi Pati Menjadi Glucose Syrup

1. PATI: cadangan karbohidrat berbentuk granula dan karakteristik spesifik

Diameter Granula Pati (µ m) Jenis Pati

Jangkauan Rata-rata Bentuk Letak Granula

Ubi Kayu 4 - 35 25 Oval, berkerucut Umbi batang

Kentang 5 - 100 40 Oval, bulat, lonjong Umbi batang

Jagung 2 - 30 15 Bulat, poligonal Biji Gandum 1 - 45 25 Bulat, lentikular Biji

Waxy Maize 3 - 26 15 Bulat, poligonal Biji Ubi jalar 4-40 19 Oval, berkerucut Umbi akar Ararut 9-40 23 Oval, lonjong Batang Sagu 15-50 33 Lentikular, poligonal Batang

Tabel 2 Karakteristik granula pati

Page 5: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

AmilosaAmilosa

Amilosa

Amilopektin

Page 6: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Amilosa

AmilosaAmilosa

Page 7: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

2. Pati merupakan polimer yang tersusun atas unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4-glikosidik dan ikatan alfa-1,6-glikosidik. Polimer pati terdiri atas dua tipe polimer polisakarida, yaitu amilosa dan amilopektin [Marchal, 2005].

3. Pati umbi-umbian memiliki lebih sedikit amilosa daripada pati yang berasal dari biji-bijian. Ubikayu memiliki 17% amilosa dan 83% amilopektin; Gandum memiliki 28% amilosa dan 82% amilopektin. Perbandingan komponen polisakarida ini mempengaruhi sifat fisik pati (viskositas, kelarutan dalam air, pembentukan gel, temperatur gelatinisasi, dan pembentukan lapisan film). [Flickinger, 1999]

4. Amilosa merupakan polimer rantai lurus yang terdiri atas anhidroglukosa yang dihubungkan ikatan α-1,4-glikosidik. Di dalam air, amilosa membentuk struktur helix. Bila iodin ditambahkan pada larutan yang mengandung amilosa, maka iodin akan terperangkap dalam helix sehingga terjadi perubahan warna larutan menjadi biru/ungu (tergantung panjang molekul amilosa). [Chaplin, 2005]

5. Amilopektin merupakan polimer bercabang yang terdiri atas unit anhidroglukosa (glukopiranosil) yang dihubungkan oleh ikatan α-1,6-glikosidik (percabangan) dan ikatan α-1,4-glikosidik yang membentuk rantai lurusnya [Chaplin, 2005]

Page 8: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

AmilopektinAmilopektin

Page 9: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

1. Hidrolisis pati dapat dilakukan melalui proses likuifaksi dan sakharifikasi. Berdasarkan katalis yang digunakan pada proses likuifaksi dan sakharifikasi metoda pembuatan glukosa melalui hidrolisis pati dikelompokkan menjadi:

– proses hidrolisis asam, – proses asam – enzim, dan – proses enzim – enzim.

2. Pada proses hidrolisis asam, konversi pati menjadi glucose syrup dapat dilakukan secara kontinyu pada kondisi oerasi yang cukup ekstrim, yaitu temperatur 140 - 160oC dan pH 1,8 - 2,0. Proses ini banyak digunakan di masa lampau dan saat ini sudah mulai ditinggalkan walaupun masih ada beberapa industri kecil yang masih memanfaatkan teknologi ini.

3. Kemudian dikembangkan proses konversi pati untuk perbaikan proses, yaitu melalui proses hidrolisis asam–enzim maupun enzim–enzim.

Page 10: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

1. Hidrolisis dilakukan secara konvensional menggunakan HCl sebagai katalis melalui dua tahap hidrolisis, yaitu

• Tahap I: Dilakukan relatif singkat (5–8 menit) pada temperatur 140–160oC, 9 bar, dan pH 1,5–2,0. Tahap ini menghasilkan produk dengan DE 0,5–1,5%.

• Tahap II: Dilakukan dalam waktu 90–120 menit pada kondisi seperti Tahap I. Tahap ini menghasilkan produk dengan DE 10–15%.

2. Proses hidrolisis asam tidak dapat menghasilkan produk Glucose syrup yang memuaskan tetapi hanya syrup dengan DE maksimum 10-15%, berwarna keruh, dan kadar abu tinggi. Sirop dengan nilai DE sangat rendah sulit atau bahkan tidak dapat dikristalkan sehingga harga jualnya rendah.

Proses Hidrolisis Asam:

Page 11: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses Hidrolisis Asam Proses Hidrolisis Asam

Menggunakan katalis asam, biasanya HCl sekitar 0,12% dari berat pati

Temperatur operasi 140-160oC dengan menggunakan steam bertekanan tinggi (9 bar)

pH dijaga pada nilai 1,5-2,0

Perlu agen penetral soda abu

Page 12: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

1. Pada proses asam–enzim, proses konversi pati menjadi glucose syrup dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu:• Pada tahap I: proses likuifaksi untuk menghidrolisis pati (batch atau

kontinyu) dengan menambahkan asam seperti halnya hidrolisis asam. • Pada tahap II: proses sakharifikasi dengan menambahkan enzim untuk

melanjutkan pemutusan ikatan polimer yang dihasilkan proses Tahap I.

2. Syrup yang dihasilkan melalui proses ini tidak dapat atau sulit dikristalkan. Nilai DE dari glucose syrup yang dihasilkan juga masih relatif rendah seperti halnya pada proses asam.

3. Kemudian, mulai dikembangkan proses enzim–enzim yang menghasilkan glucose syrup dengan kualitas lebih baik dengan DE yang lebih tinggi dibandingkan dengan kedua proses sebelumnya. .

Proses Hidrolisis Asam - Enzim:

Page 13: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses Asam EnzimProses Asam Enzim

Pada tahap awal dilakukan penambahan asam

proses dapat dilakukan batch atau kontinu

Dilanjutkan dengan penambahan enzim

Enzim yang digunakan:

α-amilase

β-amilase

Glukoamilase

Page 14: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

1. Pada proses enzim-enzim dihasilkan glucose syrup dengan kualitas cukup baik. Kadar glukosa pada syrup sangat tinggi (DE 96-98%) sehingga mudah untuk dikristalkan. Glucose syrup dengan kualitas seperti ini memiliki nilai jual tinggi.

2. Konversi pati menjadi glukosa pada proses ini dilakukan melalui dua tahap, yaitu likuifaksi dan sakharifikasi secara batch pada kondisi yang tidak ekstrim. • Tahap likuifaksi dilakukan pada tekanan atmosferik, temperatur 95 - 105oC,

dan pH 6-6,5 selama selama 1-2 jam. • Tahap sakarifikasi dilakukan pada tekanan atmosferik dan temperature 55–

60oC selama 8 jam untuk mendapatkan DE cukup tinggi. 3. Perbandingan kualitas sirop glukosa yang dihasilkan melalui hidrolisis enzim–

enzim terhadap kualitas yang dihasilkan melalui hidrolisis asam dan hidrolisis asam–enzim disampaikan pada Tabel 1.

Proses Enzim - Enzim:

Page 15: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

4. Di beberapa industri, terutama industri besar, saat ini banyak menggunakan proses enzimatik untuk proses hidrolisis pati daripada proses hidrolisis asam dengan pertimbangan:

– operasi dilakukan pada pH netral (6,0-7,5) dan temperatur yang tidak ekstrim pada tahap likuifaksi (95-105oC) dan tekanan atmosferik,

– konversi pati menjadi glukosa lebih tinggi dan kualitas produk lebih murni,– pengendalian proses lebih mudah karena hanya perlu mengatur

temperatur operasi reaktor pada kondisi tidak ekstrim, dan – limbah cair yang dihasilkan relatif lebih sedikit dengan kualitas lebih baik

dari pada menggunakan proses asam.

5. Hasil hidorlisis pati menjadi glucose syrup sangat bergantung pada enzim yang digunakan, umumnya enzim α-amilase atau β-amilase untuk proses likuifaksi dan enzim glukoamilase untuk proses sakharifikasi

Page 16: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Enzim Hidrolisis PatiEnzim Hidrolisis Pati

Dapat diperoleh dari tanaman, hewan dan mikroorganisme

Lima kelompok enzim:

1.Endoenzim amilase

2.Eksoenzim glukoamilase

3.Enzim pemutus percabangan pullulanase

4.Enzim isomerisasi glukosa isomerase

5.Enzim Cyclodextrin Glikosiltransferase

Page 17: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Enzim α-amilase Enzim α-amilase

Termasuk endoenzim yang memutuskan ikatan α-1,4-glikosidik yang berlangsung secara acak

Dihasilkan dari bakteri (Bacillus) dan jamur (Aspergillus)

Kondisi optimum proses enzim bergantung pada mikroorganisme penghasil enzim

Enzim yang dihasilkan B. subtilis memiliki kondisi optimal: 90oC dengan kandungan kalsium 300 ppm

B. licheniformis enzyme memiliki kondisi optimal: 105-110oC dengan kandungan Kalsium 3,4 ppm

Page 18: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Enzim Glukoamilase Enzim Glukoamilase

Termasuk eksoenzim yang memutuskan ikatan

α-1,6-glikosidik yang berada pada ujung rantai

Dihasilkan oleh jamur Aspergillus sp. Dan Rhizopus sp.

Kondisi optimum enzim ini adalah temperatur pada rentang 55-60oC dan pH = 4,2 sampai 4,5

Page 19: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Mekanisme Kerja Enzim Mekanisme Kerja Enzim

Mekanisme hidrolisis pati oleh enzim bergantung pada jenis enzimnya

Page 20: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIPengenalan Teknologi Proses Pengolahan Glucose Syrup

Perlu dicatat bahwa hanya sirop glukosa dengan DE > 80% saja yang dapat dikristalkan dengan mudah dalam bentuk granula atau serbuk

Proses (Katalis) Hidrolisis Asam Asam-Enzim Enzim-Enzim

DE 38 42 28 % 63 % 98

Glukosa 12 % 18 % 5 % 37 % 96 %

Maltosa 10 % 13 % 8 % 34 % 2 %

Maltotriosa 10 % 12 % 16 % 16 % 1 %

Oligosakarida 68 % 57 % 71 % 13 % 1 %

Tabel 1 Perbandingan kualitas glucose syrup pada berbagai proses

Page 21: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIProses Pengolahan Pati Menjadi Glucose Syrup Dengan Enzim

Tahapan-tahapan Proses

– proses penyiapan bubur pati dan gelatinisasi, – proses likuifaksi, – proses sakarifikasi, – proses filtrasi/klarifikasi, – proses penghilangan atau penyisihan warna, – proses penghilangan ion-ion (deionisasi), – proses pemekatan (evaporasi) sirop glukosa yang meruapakan

produk akhir

Page 22: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASIProses Pengolahan Pati Menjadi Glucose Syrup Dengan Enzim

Penyiapanbubur pati

Likuifaksi

Sakarifikasi

Penyisihanwarna

Tapioka

Air proses

CaCl 2

Karbon aktif

Klarifikasi(Filter Press)

Deionisasi(Resin Penukar Ion)

Filter aid

SirupGlukosa

Pemekatan(Evaporator)

Enzimalfa-amilase

Enzimglukoamilase

Page 23: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Penyiapan Bubur Pati Penyiapan Bubur Pati

Menurut literatur, hasil yang optimal dicapai dengan menggunakan umpan sebesar 30-40% berat bubur pati

Produk akhir pada tahap ini adalah bubur pati yang memiliki viskositas tinggi.

Setelah itu, pati mengalami tahap gelatinisasi

Page 24: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASI

Proses Gelatinisasi– Granula pati mempunyai kapasitas penyerapan air dingin yang terbatas secara

reversible, tetapi hidrasi lanjut dimungkinkan dengan peningkatan temperatur. – Granula pati memiliki ketahanan tinggi terhadap penetrasi baik oleh air maupun

enzim-enzim hidrolitik (ada ikatan hidrogen intra/inter-molekul). Ikatan hidrogen ini akan melemah dengan kenaikan temperatur terjadi gelatinisasi

– Gelatinisasi adalah proses pembengkakan/swelling molekul secara ireversible karena molekul air masuk ke dalam struktur molekul (pati menjadi gel/pasta).

– Tahapan gelatinasi sangat menentukan keberhasilan hidrolisis pati secara enzimatik. Proses hidrolisis jauh lebih cepat jika dilakukan pada temperatur di atas temperatur gelatinasinya, yaitu 105–110oC.

– Selain temperatur, perbandingan air dan pati minimum harus terpenuhi untuk memperoleh gelatinasi yang sempurna

Proses Pengolahan Pati Menjadi Glucose Syrup Dengan Enzim

Page 25: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Fenomena GelatinasiFenomena Gelatinasi

Page 26: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASI

Keunggulan Pati Tapioka untuk Proses Gelatinisasi

1. kandungan pati tinggi (20-30%w/w),

2. kandungan protein dan mineral rendah,

3. Temperatur gelatinasi relatif rendah, dan

4. kelarutan amilosa lebih tinggi.

Pembuatan pati tapioka dari ubikayu atau singkong melalui proses pencucian, pemarutan, penyaringan suspensi pati, pengeringan, dan penggilingan. Kualitas produk ditentukan oleh warna, kandungan air, dan kandungan serat dan aditif

Proses Pengolahan Pati Menjadi Glucose Syrup Dengan Enzim

Page 27: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Tahap LikuifaksiTahap Likuifaksi

Proses pengenceran sampai terjadi hidrolisis parsial.

Untuk menurunkan viskositas larutan yang telah mengalami gelatinisasi dan mencegah terjadinya retrogradasi

Penambahan ion kalsium (Ca2+) bertujuan sebagai stabilisator pH serta menciptakan kondisi optimum bagi kerja enzim

Produk yang dihasilkan: dekstrin, maltosa, maltotriosa, glukosa, dsb.

Page 28: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Tahap Sakarifikasi Tahap Sakarifikasi

Proses pembentukan sakarida

Menggunakan enzim glukoamilase

Kondisi Operasi → pH 4,2-4,5 dan T=55-60oC

Enzim glukoamilase dapat mempolimerisasi glukosa yang sudah terbentuk dengan reaksi balik membentuk maltosa atau isomaltosa dengan laju yang lebih rendah daripada reaksi hirolisis

Reaksi balik bergantung pada konsentrasi substrat dan keaktifan enzim pada tahap akhir sakarifikasi

Page 29: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses HilirProses Hilir

Produk harus memenuhi spesifikasi tertentu. Standar produk yang berlaku sangat bervariasi, bergantung pada kebutuhan setiap konsumen

Tahapan proses:

Penghilangan padatan tersuspensi

Penghilangan warna

Penghilangan pengotor anorganik

Pemekatan

Page 30: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses Hilir KonvensionalProses Hilir Konvensional

Terdiri dari 3 tahap:

1.Penghilangan Padatan Tersuspensi

Padatan tersuspensi terdiri dari lemak, protein, dan serat yang tidak terkonversi saat hidrolisis

Penghilangan mud ini tidak dapat dilakukan dengan proses filtrasi biasa

Teknologi: rotary vaccum filter press (RVFP) atau pressure leaf filter dengan menggunakan diatomite (diatomaceous earth) sebagai filter aid. Kedua teknologi ini membutuhkan banyak filter aid dan menghasilkan limbah padat

Page 31: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses Hilir KonvensionalProses Hilir Konvensional

2.PenghilanganWarna

Warna ini berasal dari larutan enzim, selain itu juga berasal dari beberapa reaksi:

Reaksi Lobry de Bruyn-van Ekenstein → degradasi glukosa menjadi senyawa polimer berwarna yang disebut melanoidins

Reaksi Maillard → terjadi antara glukosa dengan asam amino, peptida, atau protein

Metode: penggunaan material (karbon aktif)

Page 32: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses Hilir KonvensionalProses Hilir Konvensional

3.Penghilangan Ion

Resin penukar kation dan anion

Kapasitas pertukaran ion sangat terbatas → regenerasi dengan larutan asam dan basa pekat secara periodik (enam jam sekali)

Kurang praktis, membutuhkan banyak bahan kimia, dan menghasilkan banyak limbah

Page 33: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Proses Hilir ModernProses Hilir Modern

Teknologi berdasarkan pemisahan molekular tekanan tinggi (nanofiltrasi) → ramah lingkungan dan tekanan tinggi

Proses hilir (menyatu dengan proses utama) → daur ulang enzim → membran biorektor (kombinasi kelebihan hidrolisis enzimatik dan perpindahan massa selektif melalui membran) → beban pemurnian produk menjadi lebih ringan sebab tahap pemurnian produk menjadi

lebih sederhana → modul hollow fiber

Page 34: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Analisis Produk HidrolisisAnalisis Produk Hidrolisis

Ada dua tipe analisis → kualitatif & kuantitatif

Analisis kualitatif

1.Tes Molisch → α-naftol & H2SO4 → cicin

ungu kompleks (furfural)

2.Tes Benedict → reagen benedict → warna jingga-merah

3.Reaksi Anthrone → reagen anthrone → warna biru-hijau

Page 35: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Analisis Produk HidrolisisAnalisis Produk Hidrolisis

Analisis kualitatif

Hasil hidrolisis pati dikarakterisasi oleh nilai DE (dextrose equivalent) yang terkait dengan derajat hidrolisis

DE (Dextrose Equivalent) merupakan persentase dari ikatan glikosidik yang telah terhidrolisis

jumlah ikatan glikosidik yang putusDE =100 x

jumlah ikatan glikosidik mula- mula

gula pereduksi, dinyatakan sebagai glukosaDE =100 x

karbohidrat total

Page 36: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Analisis Produk HidrolisisAnalisis Produk Hidrolisis

1.Metode Somogyi-Nelson

Larutan uji dipipet ke dalam tabung reaksi sebanyak 1 ml dan ditambahkan 1 ml reagensia alkalis → dimasukkan dalam air mendidih, tepat 20 menit diangkat dan dimasukkan dalam air dingin. Kemudian ditambahkan 1 ml reagen warna arsennomolibdat, diaduk sampai homogen, dan ditambahkan 7 ml air distilasi. Serapan cahaya dibaca pada panjang gelombang 510 atau 660 nm

Page 37: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Analisis Produk Hidrolisis Analisis Produk Hidrolisis

2.Metode dengan HPLC

Konsentrasi glukosa, maltosa, dan oligosakarida diukur dengan Krauer HPLC yang menggunakan kolom metacarb 67C, detektor RI 2000, fasa bergerak air, laju alir 0,5 ml/menit, temperatur 90oC, dan tekanan 725 psig. Derajat brix larutan diukur dengan refraktometer

3.Metode Osmometri

metode yang akurat untuk mengukur nilai DE → mengukur penurunan titik beku larutan (sifat koligatif) → molalitas → Mr rata-rata

Page 38: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Analisis Produk HidrolisisAnalisis Produk Hidrolisis

4.Titrasi Konvensional (Lane-Eynon)

Larutan uji di tambahkan reagen Fehling A dan B kemudian dipanaskan → dititrasi dalam keadaan panas dengan larutan glukosa standar yang sudah diketahui konsentrasinya

Keuntungan: mudah dilakukan di laboratorium, alat-bahan mudah didapat dan sederhana, biaya analisis murah, metode sederhana dan mudah dilakukan, dapat dilakukan untuk pengambilan banyak sampel. Kelemahan: keakuratan kurang

berat molekul glukosa (=180)DE =100 x

berat molekul relatif rata- rata

Page 39: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Pengaruh Parameter HidrolisisPengaruh Parameter Hidrolisis

Konsentrasi SubstratKonsentrasi EnzimJenis EnzimTemperatur OperasiPenambahan Ion KalsiumpH LarutanKecepatan PengadukKeberadaan Komponen Minor

Page 40: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Konsentrasi Substrat Konsentrasi Substrat

Saat konsentarsi substrat ↑ maka konsentrasi glukosa (g/l) akan semakin ↑

Saat konsentrasi substrat ↑ maka peluang enzim untuk melakukan kontak dengan molekul substrat membentuk kompleks substrat enzim makin ↑

Dalam praktek, viskositas larutan makin ↑ saat konsentrasi substrat awal meningkat ↑ sehingga glukoamilase tidak akan berfungsi secara efektif

Page 41: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Konsentrasi Substrat Konsentrasi Substrat

Konsentrasi substrat pati yang tinggi akan memberikan efek kestabilan pada enzim, namun dapat menyebabkan proses gelatinisasi tidak sempurna dan timbul permasalahan pada proses filtrasiKonsentrasi substrat 30-35% memberikan kestabilan enzim yang cukup dan membuat proses gelatinisasi berlangsung sempurna

Page 42: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Konsentrasi EnzimKonsentrasi Enzim

Konsentrasi enzim rendah → tahap likuifaksi tidak berlangsung sempurna dan menyebabkan reaksi positif pati setelah proses dekstrinasi

Konsentrasi enzim tinggi → nilai DE melebihi dari yang kita inginkan dan mahal

Jumlah enzim α-amilase yang sering digunakan 0,6-1,0 liter/ton pati kering

Jumlah enzim glukoamilase yang sering digunakan 0,5 -1,1 liter/ton pati kering

Page 43: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Jenis Enzim Jenis Enzim

• Kinetika reaksi dipengaruhi oleh spesifitas enzim

• Pemilihan enzim yang tepat memberikan hasil yang baik

• α-amilase dari Bacilus licheniformis atau Bacilus stearothermophillus memberikan keunggulan: jenis enzim termostabil, memberikan efisiensi pemutusan ikatan α-1,4-glikosidik yang lebih besar, dan pH proses menjadi lebih rendah (5,8-6,2) → pH yang lebih rendah akan mengurangi pembentukan produk ikutan dan pembentukan warna

Page 44: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Pengaruh Pemakaian Enzim Pengaruh Pemakaian Enzim

Page 45: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Temperatur dan pH OperasiTemperatur dan pH Operasi

Setiap jenis enzim mempunyai rentang temperatur dan pH optimum

α-amilase (Termamyl)→ pH 6,0-7,0 & 90-105oC

Glukoamilase (AMG)→ pH 4,5-5,0 & 55-60oC

Temperatur tidak hanya mempengaruhi kinerja enzim namun juga mempengaruhi proses hidrolisis pati secara keseluruhan

Page 46: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Penambahan Ion KalsiumPenambahan Ion Kalsium

Ion kalsium mempengaruhi kestabilan enzim α-amilase

Setiap enzim dari spesies bakteri tertentu membutuhkan ion kalsium dalam jumlah yang berbeda-beda

Proses hidrolisis berlangsung dengan baik bila penambahan ion kalsium diperhatikan

Page 47: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Kecepatan PengadukKecepatan Pengaduk

Proses pengadukan mempengaruhi keberhasilan hidrolisis pati

Bila pengaduk tidak berfungsi dengan baik maka ada kemungkinan proses hidrolisis gagal sebab pati akan membentuk gumpalan yang sulit dihidrolisis oleh enzim

Sehingga kecepatan pengaduk harus diusahakan konstan pada kecepatan tertentu yang tidak mengakibatkan pati menggumpal

Page 48: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

Keberadaan Komponen MinorKeberadaan Komponen Minor

α-amilase menunjukkan afinitas lebih tinggi untuk substrat yang mengandung jumlah protein lebih tinggi. Sebaliknya, penyisihan protein menghasilkan aktivitas enzim glukoamilase lebih tinggi

Protein berfungsi sebagai mediator hidrolisis pati, bergantung pada tipe enzimnya

Selama proses keberadaan protein, lemak, dan hemiselulosa menyebabkan proses flokulasi dan sulit untuk dihilangkan sehingga mengganggu tahapan proses selanjutnya

Page 49: KONVERSI ENZYMATIC Pengolahan Pati Menjadi Sirop Glukosa Melalui Hidrolisis Enzim-Enzim

WORKING GROUP INDUSTRI PETROKIMIA

1. Latar Belakang

2. Potensi Sumberdaya MIGAS (Bahan Baku Utama)

3. Potensi Pengembangan Industri Petrokimia di Indonesia

4. Prospek Pengembangan Industri Petrokimia Dalam Menggunakan Sumberdaya Alam Untuk Meningkatkan Daya Saing

5. Kesimpulan dan Saran

KERANGKA PRESENTASI SEKIAN

Terima Kasih