Hidrolisis Dan Aplikasinya

10
2.1 Proses Hidrolisis 2.1.1 Pengertian Hidrolisis Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa. Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi kayu), ubi jalar, kentang, jagung, sagu, dan lain-lain (Rahmayanti, 2010). Reaksi hidrolisis ini merupakan reaksi reversibel dan cenderung lambat sehingga konversinya cenderung rendah. Untuk itu perlu diupayakan cara-cara untuk meningkatkan yield (% hasil) dalam waktu yang singkat. Optimalisasi reaksi dilakukan dengan memvariasikan waktu reaksi, konsentrasi katalis, suhu reaksi dan perbandingan reaktan (Aziz, dkk., 2013). Reaksi hidrolisis pati dituliskan sebagai berikut : Tetapi reaksi antara air dan pati jalannya sangat lambat sehingga diperlukan bantuan katalisator untuk memperbesar keaktifan air (Mastuti dan Setyawardhani, 2010).

description

gchgdttdy

Transcript of Hidrolisis Dan Aplikasinya

Page 1: Hidrolisis Dan Aplikasinya

2.1 Proses Hidrolisis

2.1.1 Pengertian Hidrolisis

Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk

memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses

pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih

sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa. Pati atau amilum adalah

karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan

tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk

menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang.

Pati dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi kayu), ubi jalar, kentang, jagung,

sagu, dan lain-lain (Rahmayanti, 2010).

Reaksi hidrolisis ini merupakan reaksi reversibel dan cenderung lambat

sehingga konversinya cenderung rendah. Untuk itu perlu diupayakan cara-cara untuk

meningkatkan yield (% hasil) dalam waktu yang singkat. Optimalisasi reaksi

dilakukan dengan memvariasikan waktu reaksi, konsentrasi katalis, suhu reaksi dan

perbandingan reaktan (Aziz, dkk., 2013).

Reaksi hidrolisis pati dituliskan sebagai berikut :

Tetapi reaksi antara air dan pati jalannya sangat lambat sehingga diperlukan

bantuan katalisator untuk memperbesar keaktifan air (Mastuti dan Setyawardhani,

2010).

Faktor-faktor yang berpengaruh pada hidrolisis pati antara lain :

a. Suhu Reaksi

Dari kinetika reaksi kimia, semakin tinggi suhu reaksi makin cepat pula

jalannya reaksi, seperti yang diberkan oleh persamaan Arrhenius. Tetapi jika

berlangsung pada suhu yang terlalu tinggi konversi akan menurun. Hal ini

disebabkan adanya glukosa yang pecah menjadi arang (warna larutan hasil

semakin tua).

b. Waktu Reaksi

Semakin lama waktu hidrolisis, konversi yang dicapai semakin besar

sampai pada batas waktu tertentu akan diperoleh konversi yang relatif baik dan

apabila waktu tersebut diperpanjang, pertambahan konversi kecil sekali.

Page 2: Hidrolisis Dan Aplikasinya

c. Pencampuran Reaksi

Karena pati tidak larut dalam air, maka pengadukan perlu sekali dilakukan

agar persentuhan butir-butir pati dengan air dapat berlangsung dengan baik.

d. Konsentrasi Asam

Penambahan katalisator bertujuan memperbesar kecepatan reaksi, sesuai

dengan persamaan Arrhenius. Jadi makin banyak asam yang dipakai makin

cepat reaksi hidrolisis, dan dalam waktu tertentu pati yang berubah menjadi

glukosa juga meningkat. Tetapi penggunaan asam sebagai katalisator sedapat

mungkin terbatas pada nilai terkecil agar garam yang tersisa dalam hasil

setelah penetralan tidka mengganggu rasa manis.

e. Kadar Suspensi Pati

Perbandingan antara air dan pati yang tepat akan membuat reaksi hidrolisis

berjalan cepat. Penggunaan air yang berlebihan akan memperbesar penggunaan

energi untuk pemekatan hasil. Sebaliknya, jika pati berlebihan, tumbukan

antara pati dan air akan berkurang sehingga mengurangi kecepatan reaksi.

(Mastuti dan Setyawardhani, 2010).

Jenis hidrolisis ada 5 macam , yaitu :

a. Hidrolisis murni (hanya dengan H2O)

b. Hidrolisis asam (menggunakan asam kuat sebagai katalis)

Hidrolisis secara asam memutus rantai pati secara acak (Rahmayanti, 2010).

Katalisator yang biasa digunakan adalah asam klorida, asam nitrat dan asam

sulfat. Bila hidrolisis dilakukan dengan bantuan katalisator asam, hasil reaksi

harus dinetralkan dulu dengan basa untuk menghilangkan sifat asamnya.

Dalam industri umumnya digunakan asam klorida sebagai katalisator.

Pemilihan ini didasarkan bahwa garam yang terbentuk setelah penetralan hasil

merupakan garam yang tidak berbahaya, yaitu garam dapur (Mastuti dan

Setyawardhani, 2010).

c. Hidrolisis basa (dengan katalisator basa)

d. Hidrolisis fusion (dilakukan dengan atau tanpa H2 O pada suhu tinggi)

Page 3: Hidrolisis Dan Aplikasinya

e. Hidrolisis enzim (menggunakan katalis enzim, sehingga mencegah reaksi

samping)

Proses pembuatan glukosa dari pati pada umumnya menggunakan

hidrolisis enzim. Enzim yang banyak digunakan misalnya, amilase, glukosa-

isomerase, papain, bromelin, lipase, dan protease. Enzim dapat diisolasi dari

hewan, tumbuhan dan mikroorganisme (Muljadi, dkk., 2009).

Proses hidrolisis enzimatik dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: enzim,

ukuran partikel, suhu, pH, waktu hidrolisis, perbandingan cairan terhadap

bahan baku (volume substrat), dan pengadukan. Hidrolisis secara enzimatis

memutus rantai pati secara spesifik pada percabangan tertentu. Hidrolisis

secara enzimatis lebih menguntungkan dibandingkan hidrolisis asam, karena

prosesnya lebih spesifik, kondisi prosesnya dapat dikontrol, biaya pemurnian

lebih murah, dan kerusakan warna dapat diminimalkan (Rahmayanti, 2010).

Kelebihan lain hidrolisis enzim :

(1) Dapat meningkatkan produk.

(2) Bekerja pada pH netral dan suhu rendah.

(3) Selektif terhadap subtrat.

(Muljadi, dkk., 2009).

2.1.2 Aplikasi Hidrolisis dalam Industri “Proses Produksi Bioetanol Berbasis

Singkong”

Salah satu jenis umbi-umbian yang telah lama dikenal dan dibudidayakan

adalah singkong yang juga dikenal sebagai ketela pohon (Cassava). Singkong

merupakan sumber energi yang kaya karbohidrat namun sangat miskin protein

(Muljadi, dkk., 2009).

Ketela pohon merupakan tanaman berkayu, beruas-ruas dan panjang,

ketinggiannya bisa mencapai 3 meter atau lebih. Ketela pohon atau singkong

merupakan umbi atau akar pohon yang panjangnya antara 20 – 80 cm dan bergaris

tengah 5 – 10 cm tergantung jenis ketela pohon yang ditanam. Komponen utama

ketela pohon adalah karbohidrat (34 %), air (62,5 %) dan sisanya terdiri dari protein,

lemak dan abu (Mastuti dan Setyawardhani, 2010).

Page 4: Hidrolisis Dan Aplikasinya

Proses pembuatan glukosa dari pati pada umumnya menggunakan hidrolisis

enzim (Muljadi, dkk., 2009). Enzim yang biasa digunakan untuk proses pembuatan

sirup glukosa secara sinergis adalah enzim α-amilase dan enzim glukoamilase.

Enzim α-amilase akan memotong ikatan amilosa dengan cepat pada pati kental yang

telah mengalami gelatinisasi. Kemudian enzim glukoamilase akan menguraikan pati

secara sempurna menjadi glukosa pada tahap sakarifikasi (Rahmayanti, 2010).

Reaksi pembentukkan bioetanol ditujukkan pada reaksi (1) dan (2).

Pati Glukosa

Glukosa Etanol

Tahapan proses produksi bioetanol dari pati, yaitu :

a. Proses Gelatinasi

Dilakukan terhadap bahan baku pati (singkong), yaitu bahan dihancurkan

dan dicampur air. Slurry diperkirakan mengandung pati 30 % dipanaskan

sehingga berbentuk gel. Proses gelatinasi tersebut dapat dilakukan dengan cara

bubur pati dipanaskan sampai 110 oC selama 30 menit, kemudian didinginkan

sampai mencapai temperature 90 oC tambah enzim α-amilase. Suhu 90 oC

dipertahankan selama 1 jam.

b. Proses Sakarifikasi

Dilakukan terhadap hasil gelatinasi yang didinginkan sampai mencapai 60 oC, kemudian ditambah enzim glukoamilase waktu proses 3 jam.

c. Proses Fermentasi

Dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi alkohol dengan

menggunakan yeast. Proses fermentasi alkohol terjadi pada kondisi anaerob

dengan menggunakan Saccharomyces yang mengubah glukosa menjadi etanol

dan CO2. Bioetanol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, berkadar 6 – 10

% (kaldu fermentasi).

d. Proses Distilasi

Page 5: Hidrolisis Dan Aplikasinya

Dimaksudkan untuk memurnikan bioetanol hasil fermentasi yang

mempunyai kemurnian sekitar 6 – 10 % menjadi > 90 % alkohol.

(Muljadi, dkk., 2009).

Uraian Proses

Singkong dikupas kulitnya, dibersihkan kemudian diparut dengan mesin

pemarut. Hasil parutan diperas untuk memperoleh sari patinya. Bubur pati

dipanaskan sampai 105 oC. Apabila larutan sudah mulai mengental tambahkan

sejumlah enzim α–amilase sesuai dosis yang dijalankan, dan suhu dijaga 90 oC

selama 1 jam lalu didinginkan sampai mencapai temperatur 60 oC. Tambahkan enzim

glukoamilase sesuai dosis yang divariasikan dan temperatur 60 oC tersebut

dipertahankan selama sekitar 3 jam. Hasil yang telah diperoleh dilanjutkan dengan

proses fermentasi dengan menambahkan ragi, dan nutrisi (urea dan NPK). Proses ini

dilakukan dalam fermentor dan berlangsung selama kurang lebih 4 hari. Selama

fermentasi berlangsung suhu akan naik dan diikuti penggelembungan gas CO2.

Fermentasi selesai ditandai dengan menurunnya suhu hingga suhu sekeliling.

Bioetanol hasil fermentasi (kaldu fermentasi) ini mempunyai kadar alkohol 6 – 10 %.

Selanjutnya, kaldu fermentasi dimurnikan menggunakan alat distilasi dan hasil

proses pemurnian dianalisis kadar alkoholnya (Muljadi, dkk., 2009).

Diagram Pengolahan

Page 6: Hidrolisis Dan Aplikasinya

Gambar 2.1 Diagram Pengolahan Ketela Pohon untuk Energi Alternatif

(Muljadi, dkk., 2009)

DAFTAR PUSTAKA

Page 7: Hidrolisis Dan Aplikasinya

Aziz, Isalmi., Nurbayti, Siti., Suwandari, Juwita. 2013. Pembuatan Gliserol dengan

Reaksi Hidrolisis Minyak Goreng Bekas. Prodi Kimia, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah : Jakarta.

Mastuti, Endang dan Setyawardhani, Dwi Ardiana. 2010. Pengaruh Variasi

Temperatur dan Konsentrasi Katalis pada Kinetika Reaksi Hidrolisis

Tepung Kulit Ketela Pohon. Ekuilibrium, Vol. 9, No. 1, ISSN : 1412-9124.

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret : Jawa

Tengah.

Muljadi, Edi., Billah, Mu’tasim., Karaman, Novel. 2009. Proses Produksi Bioetanol

Berbasis Singkong. Seminar Nasional, Implementasi Teknologi Informasi

dalam Pengembangan Industri Pangan, Kimia dan Manufaktur. Fakultas

Teknik Industri dan LPPM, UPN ”Veteran” : Jawa Timur.

Rahmayanti, Dian. 2010. Pemodelan dan Optimasi Hidrolisa Pati Menjadi Glukosa

dengan Metode Artificial Neural Network-Genetic Algorithm (ANN-GA).

Skripsi. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro :

Semarang.