pembuatan gula

5/14/2018 pembuatan gula

1/9

btl :t.~;\lJ )_ / / , } ( . 1if I

L A PO RA N P EN EL IT IA N

TRANSMISI PATI. GLUKOS~ DAN FKUKTOSAN E L A L U I M EM BR A N M IK RO FIL T R A SI

Oleh:I N yom an W idiasaR a tr i N u gr ah en i

Dibiayai o leh P ro ye k P engemb anga n P endid ik an S 1 (DUE - QUE)D irektorat Jendral P endidikan T inggi, D epartem an Pendidikan N asionalsesua i dengan S ura t Petjanjian Pelaksa naan P enelitian D osen Muda,Nomor : 0 5IDUE - QUEIDMN 12000 tanggal 22 M ei 2000


2/9

LEMBAR PENGESAHAN

KategoriUn iv . Ilns .l AkademiN ama Pen eH ti: Teknik: Un iv . D iponegoro: I Nyom ao W idiasa, ST,M TRatri Nugraheni,ST

TahunFakultas : 2000: Teknik

I. Keterangan Umum1. Judul T ransm isi Pati, G lukosa, dan Fruktosa mela lu iMembran M ikrof iltr as i

P en gemb an ga n Pen didik an T in gg l 51 (OUE-QUE), DEPDIKNASOS41XX1II/4/-/200017 April 200022 Mei 2000Rp. 5.000.000,00(lima [uta rupiah)6 (eoam ) butan, m utai tanggal 22 M ei sam pai dengan22 Desember 2000

2. D ib ia ya i me la lu i p ro ye k~Nomo r- Taoggal(d alam kotra k penelitia n)3 . J um la h b ia ya p eo etitia n4 . J an gka Wa ktu P en elitia n5. Persona lia Penelit ianNo Nama Asa l Fak ulta s /Kelembagaan TugasPenelitian1 INyoman W idiasa, ST,MT Teknik Ketua2 Ratn Nugraheni,ST Teknik Anggota

6 . Lokas i Pene litia nLokasi/Laboratorium Alamat Pem ilikiPengelo lanLaboratorium Penelitian Teknik K im ia Undip, Ju ru sa n Tekn ik K im iaJI. Prof. Soedarto UndipTembeta nq . Sema ra ng

Semarang, 19 D esember 2000Ke tua Peneliti,-2:~N y m a n Widias8. S T , M TNIP. 132132751


3/9

RINGKASAN

Pembuatan sirup glukosa dan fruktosa mempunyai prospek yang sangat menjanjikan seiringdengan peningkatan kebutuhan gula di Indonesia. Fruktosa adalah salah satu janis gula yang memilikitingkat kemanisan 1,5 kali tingkat kemanisan gula kristal (sukrosa). Frulctosa dapat dibuat denganhidrolisis pati menggunakan enzim ami lase dan glukoamilase. Lebih lanjut, glukosa yang dihasilkandiisomerisasi dengan enzim glukoisomerase. Produk komersial mengandung 42, 45, atau 90%fruktosa. Ketersediaan sirup fruktosa juga akan mendukung pengembangan agroindustri sebagaisalah satu pnor i tas pembangunan nasional. Untuk mendapat ststem yang efisien, pemanfaatanbioreaktor membran hollow fiber (HFBR ) me rupak an alternatif yang sangat menjanjikan.

Pemahaman tentang karakter isnk perpindahan pati, glukosa, dan fruktosa mutlak diperlukanuntuk pengembangan proses pembuatan gula cair secara enzimatik dengan sistem HFBR. Secaralogika. spesies yang ukurannya jauh lebih keel! daripada ukuran pori-pori membran mikrofiltrasi dapatmelewati pori-pori membran dengan mudah. Namun, pada kebanyakan kasus didapatkan bahwa f1ukspermeat menurun secara signifikan dalam waktu yang sangat singkat akibat dan terjadinya fouling.Jonsson dkk. [9] manemukan bahwa pada proses mikrofiltrasi, janis fouling berupa panyumbatan pori(pore blocking) lebih dominan daripada deposisi pada permukaan membran (surface deposition). Halini dibuktikan kembali oleh Wenten [10} dengan menggunakan kaldu fermerttasi sebagai foulant.Terjadinya fouling menyebabkan fluks terus menurun sampai mencapai harga minimum (fluks kritik)dimana pada kondisi ini kecepatan konveksi fou/ant ke permukaan membran diimbangi dengan difusibalik ke arah fasa ruah umpan [111-

Penelitian ini bertujuan untuk mampelajari transmisi pail. glukosa, dan fruktosa melaluimembran mikrafiltrasi. Berbagai pengaruh parameter operas i yang ditinjau rnefiputi laju aliran silang(cross flow), beda tekanan sntar muka membran (TMP), dan konsentrasi umpan. Evaluasi kinerjasistem didasarkan pada prosentase transmisi dan fluks permeat. Hasil yang diperoleh menunjukkanbahwa transmisi glukosa dan fruktosa melalui membran mikrofiltrasi hampir 100%. Sementarat itu,transmisi pati adalah sekitar 10 - 80% bergantung pada komposisi amilopektin dan amilosa. Hal iniberarti bahwa glukosa dan fruktosa yang merupakan produk dari hidrolisis pati dapat dipisahkandengan patio Lebih.lanjut, studi tentang hidrolisis pati secara enzimatik menunjukkan bahwe padakonsentrasi enzim yang rendah, deposisi enzim pada permukaan membran tidak cukup kuat untukmemberikan efek terhadap penyumbatan pori. Perolehan mobilisasi maksimum sekitar 85 % (100.000unit aktivitas/rrr') diperoleh dengan waktu amobilisasi selarna 50 menit pada TMP 30 psig (fluks 19LMH). Unit akvilas enzim per satuan luas membran yang lInggi sangai penting untuk memperolehkonversi yang tinggi. Selain itu, peningkatan konversi dapat dilakukan dengan mengorbankan flukssampai batas yang masih layak. Konversi yang tinggi sangat penting untuk menekan biaya pemisahanlebih lanjut (downstream processing cost) dan jumlah substrat tidak terkonversi yang terbawabersama aliran produk.


4/9

,~

KATA PENGANTAR

Laporan penentiandengan judul "Transmisi Pati, Glukosa, dan Fruktosa melaluiMembran Mikrofiltrasi" ini didanai metalui projek Pengembangan Pendidikan Tinggi S1(DUE - QUE), DEPDtKNAS dalam kontrak, No. 0641XXJIU41-/2000. laporan ini didasarkanpada kajian secara teoritik dan eksperimental di laboratorium selama periode 22 Mei sampaidengan 22 Desember 2000. Secara garis besar, laporan disusun menjadi 6 bab, yaitu: BabI Pendahuluan, Bab IITinjauan Pustaka, Bab III Tujuan dan Manfaat Penelitian, Bab IVMetodologi Penelitian, Bab V Hasil dan Pembahasan, Bab VI Kesimpulan dan Saran.

Ucapan terima kasih kaml sampaikan kepada Kantor Depdiknas sebagai pengelola danapenelitian, Jurusan Teknik Kim;a UNOIP atas segala fasilitas laboratorium yang tersedia, danDr. Ir. I Gede Wenten yang banyak membantu berupa modul membran maupun saran-saranilmiah.

Akhir kata, semoga laporan inl dapat memberikan kontribusi bagi pengembangan ilmupengetahuan khususnya untuk pengembangan pendidikan 1inggi 81.

Semarang, 22 Desember 2000Peneliti,

I Nyoman WidiasaRatri Nugraheni

I V


5/9

DAFTAR lSI

Halaman JudulHalaman Pengesahan iiRingkasan iiiKata Pengantar ivDaftar lsi vDaftar Gambar VIDaftar Tabel viiBASI PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 11.2. Perumusan Masalah 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 32.1. Glukosa dan Fruktosa 32.2. Proses Membran 4

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 73.1. Tujuan Penelitian 73.2. Kontribusi Penelitian 7

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 84.1. Rancangan Kerja 84.2. Materi dan Metode 8

BABV HASIL DAN PEMBAHASAN 105.1. Karakterisasi Membran Hollow Fiber 105.2. Uji Stabilitas Membran 105.3. Studi Pengaruh Parameter Operasi 115.4. Reaksi Hidrolisis Pati 13

BAS VI KESIMPULAN DAN SARAN 166.1. Kesimpulan 166.2. Saran 16

DAFTAR PUSTAKA 17LAMPI RAN 18

v


6/9

Gambar 1. D iagram S kematik P eralatan E ksperim enGambar 2. Hasil toto SEMGamba r 3 . Kara kte ris tik tra nsm is i pati te rta ru t me ta .lu i memb ran m ik ro fiitra siGambar 4. Peru ba ha n k on ve rs i te rh ad ap wak tuGambar 5. Penga lu ran L ineweaver -Bu rk , 1/8 vs 1/r ..Gambar 6. P engaruh kons. enzim aw al thd % amobil isasiGambar 7. P engaruh w aktu thd % amobil isasiGambar 8. D in am ik a flu ks d an ko nve rs i u ntu k k on se ntra si pati 1,25 g Il

910121313151515

D A F T A R GAM BAR

vi


7/9

DAFlAR lABEL

Tabel1. Sifat-sifat fisi\


8/9

BABIPENDAHULUAN

1.1.Latar BelakangPembuatan sirup glukosa dan fruktosa mempunyai prospek yang sangat menjanjikan

seiring dengan peningkatan kebutuhan gula di Indonesia. Fruktosa adalah salah satu _jenisgula yang memiliki tingkat kemanisan 1,5 kali tingkat kemanisan gula kristal (sukrosa).Fruktosa dapat dibuat dengan hidroUsis pati menggunakan enzim amilase dan glukoamilase.Lebih lanjut, glukosa yang dihasilkan diisomerisasi dengan enzim glukoisomerase. Produkkomersial mengandung 42, 45, atau 90% fruktosa. Ketersediaan sirup fruktosa juga akanmendukung pengembangan agroindustri sebagai salah satu prioritas pembangunannasiona!. Untuk mendapat sistem yang efisien, perfu dilakukan penefitian secara mendasardan komprehensif.

Belakangan ini, aplikasi teknologi membran dalam reaksi enzimatik banyak mendapatperhatian. Secara umum, peman faa tan membran dalam reaksi enzimatik dapat dibedakanmenjadi dUB yaitu membran bioreaktor (MBR) dan bioreaktor hollow fiber (HFBR). Dalamsistem MBR, membran berfungsi sebagai unit pemisahan enzim dari ali ran produk. Untukaplikasi ini, tipe yang tepat adalah membran ultrafiltrasi.{f-6} Namun persoalan kJasik yangsering muncul dalam proses fittrasi membran adalah polarisasi konsentrasi yangmenyebabkan te~adinya fouling dan penurunan fluks secara drastis.I: 6 - 8 J Sementara itu,dalam sistem HFBR, membran berfungsi sebagai reaktor dan separator sekaligus, yangmemungkinkan pemisahan enzim, substrat, dan produk secara in situ. Dalam sistem ini,enzim dapat teramobilisasi pada matriks antara dua lapisan membran yang tidak permeabelterhadap enzim atau pada struktur pori asimetrik membran.

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari transmisi patio glukosa, dan fruktosa melaluimembran mikrofiltrasi. 8erbagai pengaruh parameter operasi yang ditinjau mefiputi laju ariransilang (cross flow). beda tekanan antar muka membran (TMP). dan konsentrasl umpan.Evaluasi kineria sistem didasarkan pada prosentase transmisi dan fluks permeat. Hasil yangdiperoleh d iharapkan dapat memberik an landasan bagi pengembangan p roses pembua tansirup fruktosa delam sistem bioreaktor hollow fiber. Selain itu, pendekatan masalah danmetodologi yang digunakan dalam peneUtian ini diharapkan dapat dipakai untuk konversienzimatik yang lain.

1


9/9

1.2. Perumusan MasalahPemahaman tentang karakteristik perpindahan pati, glukosa, dan fruktosa mutlak

diperlukan untuk pengembangan proses pembuatan gula cair secara enzima1ik dengansistem HFBR Secara logika, spesies yang ukurannya jauh lebih keeii daripada ukuran pori-pori m em bran m ikrofiltrasi dapat m elewati pori-pori m em bran dengan m udah. N am un, padakebanyakan kasus didapatkan bahwa fluks permeat menurun seeara signifikan dalam waktuyang sangat singkat akibat dari terjadinya fouling. Jonsson dkk. (9] menemukan bahwa padaproses mikrofiltrasi, jenis fouling berupa penyumbatan pori (p ore b lo ck in g) lebih dominandaripada deposisi pada permukaan membran (sur face depos it ion). Hal ini dibuktikan kembalioleh Wenten [10) dengan menggunakan kaldu fermentasi sebagai tou/ant. Terjadinya foulingmenyebabkan fluks terus menumn sampai mencapai harga minimum (fluks kritik) dimanapada kondisi ini kecepatan konveksi fou/ant ke permukaan membran diimbangi dengan difusibalik ke arah fasa ruah umpan.{11}

Salah satu konfigurasi membran yang sangat populer untuk apllkasi skala komersialadalah ho i/ow f ibe r. KonflQurasi ini memiliki rasio luas tehadap volume yang jauh Iebih besardibandingkan konfigurasi fla t a nd frame, Meskipun konfigurasi spir al wound memberikan luaspermukaan kantak yang lebih tinggi, tetapi pemakaian konfigurasi ini terbatas untuk kasus-kasus yang tidak melibatkan partikel, suspensi dan koloid serta memberikan pressure dropyang lebih besar. Disamping itu, membran dengan konftgurasi h ollow fibe r lebih mudahdiregenerasi.

Documents

pembuatan gula