Sirup Glukosa

download Sirup Glukosa

of 48

description

Tentang Pengolahan Syrup Glukosa

Transcript of Sirup Glukosa

  • NIKEN AYU PERMATASARIF351080131

    PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANSEKOLAH PASCASARJANAINSTITUT PERTANIAN BOGOR2008

  • TAPIOKA

    Tapioka adalah tepung pati ubi kayu. Produk ini banyak digunakan untuk produk makanan, pakan, kosmetika, industri kimia, dan pengolahan kayu.

    Tapioka yang diolah menjadi sirup glukosa dan dekstrin sangat diperlukan oleh berbagai industri antara lain industri kembang gula, pengalengan buah, pengolahan es krim, minuman, bahan pengisi dan pengikat dalam industri makanan. Sedangkan ampas tapioka dapat digunakan untuk campuran makanan ternak.

  • POHON INDUSTRI UBI KAYU

  • SIRUP GLUKOSA

    Sirup glukosa adalah suatu larutan jernih dan kental termasuk monosakarida yang diperoleh dari proses hidrolisis pati. Pati hasil hidrolisis selanjutnya dipucatkan dan diuapkan sampai diperoleh kekentalan tertentu. Sirup glukosa mempunyai sifat higroskopis, kekentalan yang lama dan tidak mudah mengkristal.

    Sirup glukosa sudah dikenal sejak abad ke 19 yaitu ketika terjadi penyekatan Benua Eropa oleh tentara Inggris terhadap beberapa komoditi termasuk gula. Sirup glukosa pertama kali ditemukan oleh seorang ahli kimia berkebangsaan Jerman bernama Kirchoff pada tahun 1811 secara hidrolisis dengan menggunakan katalis asam. Tahun 1960 dikembangkanlah pembuatan sirup glukosa secara hidrolisis dengan menggunakan katalis enzim.

  • Sirup glukosa terdiri dari dekstrosa (D-glukosa), maltosa dan dekstrin. Dekstrosa adalah nama yang umum untuk gula yang padat atau bentuk kristal dari glukosa. Maltosa adalah disakarida yang tersusun atas dua unit molekul glukosa yang dihubungkan melalui ikatan -(1,4) glikosida. Dekstrin adalah polisakarida yang terdiri dari lebih dari 10 monomer monosakarida.

    Pada industri pengolahan pangan dan farmasi, sirup glukosa merupakan bahan pemanis sebagai pengganti gula tebu (sukrosa) kristal. Dengan menggunakan sirup glukosa berarti tidak dibutuhkan energi untuk melarutkan gula, akibatnya dapat mengurangi ongkos produksi dan meningkatkan efisiensi proses.

    Tingkat mutu sirup glukosa ditentukan oleh tingkat konversi pati menjadi komponen glukosa, maltosa dan dekstrin atau yang dikenal dengan derajat kemanisan atau DE (dextrose equivalent).

  • DE (dextrose equivalent) didefinisikan sebagai satuan massa dari glukosa murni yang dibutuhkan untuk mereduksi sejumlah larutan Fehling standar yang sama banyaknya dengan 100 satuan massa bahan kering suatu hasil hidrolisa.

    Semakin tinggi nilai derajat kemanisannya, semakin tinggi kandungan glukosa dan maltosanya dan semakin rendah kandungan dekstrinnya.

    Sirup glukosa yang baik adalah yang mempunyai DE setinggi mungkin, kadar abu serendah mungkin dan warna bening serta jernih.

    Bahan pemanisTingkat intensitas kemanisan (sukrosa = 1)Sukrosa1Maltosa0.5D-glukosa0.7

  • BAHAN BAKU UTAMA DAN PENUNJANG

    Tapioka kering

    Tapioka digunakan sebagai bahan baku industri sirup glukosa dan bukan menggunakan bahan baku singkong dikarenakan, rendemen pati yang dihasilkan dari singkong hanya sekitar 20%. Selain itu limbah yang dihasilkan sangat tinggi dengan jumlah sekitar 80% dari total bahan baku singkong.

    SpesifikasiSatuan JumlahKotoranPersen1.00 2.50Kadar airPersen14.00 15.50pH4.15 5.50Warna larutanKuning muda - putih

  • Enzim-amilase dan glukoamilase sebagai bahan pengkatalis reaksi perubahan polisakarida menjadi monosakarida dan disakarida.

    Karbon AktifDigunakan dalam bentuk serbuk.

    Filter AidsBerasal dari jenis tanah diatomae.

    Resin Penukar IonDigunakan untuk menghilangkan logam yang terdapat dalam larutan gula.

    Bahan kimiaDitambahkan dalam jumlah kecil untuk proses pengaturan pH, regenerasi resin dan bahan pengawet. Antara lain NaOH, Natrium bisulfit dan NH4OH.

  • ALAT DAN MESIN PRODUKSI

    Tangki pencampur (mixing tank) berfungsi menghomogenkan larutan tapioka agar terjadi hidrolisis sempurna. Tangki likuifikasi berfungsi sebagai tempat hidrolisis pati menjadi dekstrin.Tangki sakarifikasi sebagi tempat untuk mengkonversi dekstrin menjadi dekstrosa dan sakarida lain.Tangki dekolorisasi berfungsi untuk menjernihkan larutan gula cair.Alat filtrasi berfungsi untuk menyaring karbon dan sisi kotoran dari larutan gula sehingga diperoleh cairan gula cair yang jernih. Tangki ion exchange berfungsi untuk menghilangkan ion-ion logam yang terdapat dalam larutan gula. Alat evaporasi berfungsi untuk memekatkan sirup glukosa.

  • TEKNOLOGI PROSES PRODUKSI

    Proses produksi sirup glukosa meliputi 3 tahap utama yaitu, proses awal, proses hidrolisis (tahap likuifikasi dan sakarifikasi secara asam ataupun enzim), dan proses pengolahan akhir (dekolorisasi, filtrasi, ion exchanger, evaporasi).

    Proses pembuatan sirup glukosa dapat dilakukan dengan menggunakan hidrolisis pati dengan sistem enzim dan sistem asam.

    Keuntungan hidrolisis dengan katalis asam antara lain menghasilkan derajat konversi yang lebih tinggi daripada hidrolisis enzimatis, katalis asam lebih mudah didapatkan, harganya lebih murah dibandingkan katalis enzim dan memerlukan penanganan yang lebih mudah. Keuntungan hidrolisis dengan katalis enzimatis adalah dapat mempertahankan (mencegah) kehilangan warna dan bau. Sedangkan kerugiannya adalah mempunyai resiko kegagalan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan hidrolisis secara asam.

  • DIAGRAM ALIR PROSES PRODUKSI SIRUP GLUKOSA

  • TAHAP PENGOLAHAN AWAL

    Pati + air dalam mixing tank berpengaduk Bubur pati 33% dan pH 4 5 Alirkan ke tangki pencampuran asam dan enzimSistem asam Bubur pati + HCl 5% pH 1.8 2.1 dan kekentalan 20.50Be

    Sistem enzim Bubur pati kekentalan 18 20.5oBe

    Atur pH 6 6.5

    Penambahan enzim - amilase Penambahan NaOH 5%Jika pH lebih dari 6.5 ditambahkan HCl 5% Proses curah, suhu kamar, tekanan atmosfer

  • TAHAP HIDROLISISKonversi asam Suspensi pati dalam tangki konvertor dimasak dengan steam suhu 1350C, tekanan 3 kg/cm2, 30 menit

    Pati terhidrolisis oleh asam menjadi glukosa

    Pengaturan suhu 800C, pH 4.5 dengan penambahan NaOH 5% dalam tangki netralisasi penetralan pH, menghentikan reaksi hidrolisis dan menghentikan degradasi pati menjadi sakarida

    Konversi enzim

    Likuifikasi proses konversi pati menjadi gula lebih sederhana tapi masih mengandung oligosakarida dalam jumlah yang cukup banyak

    Suspensi pati dipompakan ke holding tank tekanan 4.5 bar, suhu 1200C, tekanan udara 4 kg/cm2

  • Skema pemecahan zat pati pada hidrolisis dengan katalis asam

  • Suspensi pati teraduk dan suhu suspensi pati menjadi 980C suhu naik untuk aktivasi enzim -amilase selama 2 jam

    Suhu diturunkan 80 900C pada tangki penyimpanan

    Cek amylum dan DE DE 15 20 dan cairan berwarna coklat kemerahan bila direaksikan dengan iodium tidak ada amilosa dalam larutan

  • Sakarifikasi hidrolisis lebih lanjut dengan penambahan enzim glukoamilase. Glukoamilase mengkonversi sirup maltosa menjadi dextrose dengan nilai DE yang lebih tinggi.

    Suspensi pati hasil proses likuifikasi + enzim glukoamilase

    Atur suhu 600C, pH 5.2 5.5 selama 24 72 jam suhu > 600C kerja enzim terganggu

    Penambahan HCl untuk menstabilkan nilai DE

  • Mekanisme hidrolisis enzim -amilaseMekanisme hidrolisis enzim glukoamilase

  • TAHAP PENGOLAHAN AKHIRTahap Dekolorisasi proses penjernihan larutan gula melalui penambahan karbon aktif. Karbon aktif menyerap warna, kotoran, bau (berasal dari pecahan gula dan non gula pada proses sebelumnya karena pengaruh pH, waktu dan suhu), protein dan lemak terlarut, membunuh bakteri dan menghentikan aktivitas enzim.Dekolorisasi berlangsung pada pH 4.2 4.5 dengan penambahan HCl 5%, suhu 70 800C selama 30 menit.

    Tahap Filtrasi memisahkan padatan karbon aktif yang telah menyerap warna dan bau pada larutan gula. Filter aids bahan berbentuk tepung dari jenis diatome, dilarutkan dalam air sebagai pelapis kain filter. Campuran air dan filter aids dialirkan ke kain saring untuk memperkecil poripori kain agar karbon tidak terlewatkan. Proses dihentikan jika air yang di-recycle berwarna jernih.

  • Tahap Ion Exchanger mengurangi kandungan logam berat dalam larutan gula. Proses berlangsung dalam tangki kation (mengikat ion bermuatan positif), tangki anion (mengikat ion bermuatan negatif), tangki campuran kation-anion (mengikat ion logam yang tidak terikat sebelumnya). Perlu regenerasi resin terlalu lama digunakan atau jumlah ion yang terikat melewati ambang batas.Regenerasi mengalirkan NaOH 5% dan HCl 5% ion H+ pada HCl menggantikan ion logam yang terikat pada resin, ion logam berikatan dengan Cl- membentuk senyawa klorida. Reaksi yang berlangsung : (R2SO3)2Ca + 2HCl 2R2SO3H + CaCl2Regenerasi resin penukar anion terjadi menurut reaksi : RNR3Cl + NaOH RNR3OH + H2O

  • NERACA MASSA PROSES PEMBUATAN SIRUP GLUKOSA

  • Sirup glukosa glukosa zat makanan penting bagi mikroorganisme sumber karbon dalam industri bioteknologi Kebutuhan Utama Zat Makanan Bagi Mikroorganisme Dan Bentuk Yang Dimanfaatkan

    Zat makananBentuk yang dimanfaatkanSumber karbon Glukosa atau sukrosa

    Lemak

    Sumber nitrogen N anorganik N organik

    Sumber mineral Glukosa atau sukrosa murni sebagai hasil penguraian molase, pati dan selulosa

    Minyak, lemak tumbuhan, lemak hewan, golongan hidrokarbon

    Garam nitrat, amoniumTepung kedelai, pepton, ekstrak khamir, cairan jagung, limbah

    Garam-garam anorganik

  • INDUSTRI BIOTEKNOLOGIDEFINISI BIOTEKNOLOGI :

    Penerapan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan bahan dan jasa (Indrawati, 1983)

    Teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk membuat atau memodifikasi suatu produk dan meningkatkan/memperbaiki sifat tanaman atau hewan atau mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus (Purwo, 1983)

    Penggunaan terpadu biokimia, mikrobiologi, dan ilmu-ilmu keteknikan dengan bantuan mikroba, bagian-bagian mikroba atau sel dan jaringan organisme yang lebih tinggi dalam penerapannya secara teknologis dan industri (Wulf and Anneliese, 1982 )

  • OVERVIEW PROSES BIOTEKNOLOGI

  • MEDIA FERMENTASI Media padat Media semi padatpertumbuhan mikrobial dan pembentukan produk terjadi pada atau dekat permukaan substrat tempe dan oncom (padat)tape (semi padat)Kelemahan : pemakaian substrat tidak efisien butuh ruangan yang luas

    Keuntungan : cara operasi sederhana

  • PRODUK BIOTEKNOLOGI MSG (MONOSODIUM GLUTAMAT) PRODUK HIDROLISAT PATI KECAP ASAM SITRAT NATA DE COCO ROTI ETANOL ANTIBIOTIK HIGH FRUCTOSE SYRUP (HFS) GUM XANTHAN

  • GAMBARAN BEBERAPA INDUSTRI BIOTEKNOLOGI Proses produksi MSG dengan proses fermentasi secara umum

  • INDUSTRI HIDROLISAT PATI Tahapan Proses Hidrolisis Pati Secara Enzimatis

  • Beberapa gula pati dan metode penyiapannyaStarch Syrup SolidStarch Syrup PATIMaltooligosakaridaSiklodekstrinHidrogenasiMaltitolMaltosaCoupling sugarGlukosaFruktosaSorbitolHidrogenasiManitolEnzim :(1) -amilase (2) -amilase (3) Glukoamilase (4) CGT-ase (cyclodextrin glukanotransferase) (5) Glukosa-Fruktosa, Isomerase(4)Asam/ (1)Amilase Khusus(2)(4)(1) & (3)Hidrogenasi(5)

  • INDUSTRI KECAPKecap bahan penyedap makanan yang berguna untuk meninggikan rasa, mengubah keadaan bahan dan memperbaiki tampilan bahan makanan serta menambah aroma makanan.

    Bahan baku kedelai Industri kecap cukup potensial memiliki pasar yang cukup luas kecap manis merupakan produk indigenous Indonesia

  • Proses Produksi Kecap

  • OnggokBekatul/Dedak dllFungi AspergillusnigerAir Asam/KapurPencampuran Bahan BakuPemasakan Bahan BakuProses FermentasiPenyaringanPencampuranPenyaringanPengeringanKristalisasiPengeringanCa-sitratAsam SitratPemisahan Cairan & PadatanAsam SulfatPencampuranPenyaringanPengeringanKristalisasiPengeringanPengemasanDiagram alir proses produksi asam sitrat

  • ETANOLSpesies ragi yang mempunyai daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi adalah Saccaromyces cerevisiae.

    Saccaromyces cerevisiae menghasilkan enzim zimase dan invertase. Enzim zimase berfungsi sebagai pemecah sukrosa menjadi monosakarida (glukosa dan fruktosa). Enzim invertase selanjutnya mengubah glukosa menjadi etanol.

    Reaksinya adalah sebagai berikut : (1) Inversi C6H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

    (2) Fermentasi C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 Zimase

  • ANTIBIOTIK Antibiotik adalah suatu senyawa organik yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme yang terdapat pada cairan dalam jumlah yang kecil, menghambat pertumbuhan atau membunuh mikroorganisme lain

    Beberapa contoh antibiotik antara lain :Penisilin Paromomisin BasitrasinSefalosporin Kanamisin NeomisinStrepptomisin Spektinomisin FramisetinTetrsiklin Colistin TobramisinEritromisin Gramisidin GentamisinKloramfenikol Lincomisin VionisinPolimiksin Clindamisin ThiostreptonTiamulin Novobiosin Virginiamisin

  • Contoh antibiotik PenisilinPada pH di bawah 2,5 penisilin akan terdekompoisi cukup tinggi. Penisilin akan relatif stabil strukturnya dalam larutan netral antara pH 5,8. Di luar pH tersebut, penisilin akan mengalami degradasi. Pada pH rendah penisilin bereaksi dengan H+ membentuk asam penisilenat yang kemudian berkesetimbangan membentuk asam penilat dan pada pH tinggi penisilin membentuk asam penisiloat dan diikuti dengan dekarboksilasi membentuk asam peniloat.

  • STRUKTUR PENISILIN O R C NH CH CH C(CH3)2 CO NCHCOOH

  • Diagram Pembuatan Penisilin

  • GUM XANTHANDiagram alir proses pembuatan gum xanthan

  • KESIMPULAN

    Proses pembuatan sirup glukosa dapat dilakukan dengan proses hidrolisis menggunakan katalis asam maupun enzim

    Keuntungan hidrolisis dengan katalis asam antara lain menghasilkan derajat konversi yang lebih tinggi daripada hidrolisis enzimatis, katalis asam lebih mudah didapatkan, harganya lebih murah dibandingkan katalis enzim dan memerlukan penanganan yang lebih mudah

    Keuntungan hidrolisis dengan katalis enzimatis adalah dapat mempertahankan (mencegah) kehilangan warna dan bau. Sedangkan kerugiannya adalah mempunyai resiko kegagalan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan hidrolisis secara asam

  • Sirup glukosa dapat digunakan sebagai bahan pemanis pengganti gula tebu (sukrosa) kristal. Dengan menggunakan sirup glukosa berarti tidak dibutuhkan energi untuk melarutkan gula, akibatnya dapat mengurangi ongkos produksi dan meningkatkan efisiensi proses

    Untuk menguji keberhasilan proses produksi sirup glukosa dilakukan uji Iod. Apabila timbul warna coklat maka proses likuifikasi telah berjalan optimal dan dilanjutkan ke proses sakarifikasi. Sedangkan bila timbul warna biru berarti pati belum terhidrolisis sempurna menjadi dekstrin sehingga perlu pemanasan kembali.

  • Glukosa sebagai sumber karbon dalam proses fermentasi penghasil produkproduk bioteknologi merupakan zat makanan utama bagi pertumbuhan mikroorganisme selain nitrogen dan mineral.

    Fermentasi dapat dilakukan dengan berbagai media antara lain media padat, semi padat dan cair. Contoh fermentasi media padat adalah pembuatan tempe dan oncom, fermentasi semi padat contohnya pembuatan tape dan fermentasi cair contohnya pembuatan alkohol. Contoh lain industri bioteknologi adalah industri MSG, hidrolisat pati, kecap, asam sitrat, nata de coco, roti, etanol, antibiotik, HFS dan gum xanthan.

  • TERIMA KASIH

  • Pencoklatan dalam sirup glukosa reaksi browning non enzimatis Pementukan warna coklat karena pemanasanReaksi MaillardDitentukan oleh konsentrasi prekursor warna seperti 5 hidroksometil furfural dan senyawa amino serta kadar gula pereduksi dari sirup glukosaTahapan tahapan reaksi Maillard : Aldosa bereaksi bolak balik dengan gugus amino dari protein menghasilkan basa Schiff Perubahan terjadi menurut reaksi Amadori membentuk amino ketosaDehidrasi hasil reaksi Amadori membentuk turunan furfuraldehida, misalnya dari heksosa diperoleh hidroksimetil furfural

  • 4. Dehidrasi menghasilkan metil -dikarbonil yang diikuti penguraian menghasilkan reduktor dan -dikarbonil seperti metilglioksal, asetol dan diasetil5. Aldhida aktif dari hasil nomor 3 dan 4 diatas terpolimerisasi tanpa mengikutsertakan gugus amino atau dengan gugus amino membentuk senyawa berwarna coklat yang disebut melanoidin

  • Untuk mengurangi pencoklatan dilakukan proses pemucatan dengan menggunakan arang aktif seoptimal mungkin. Pada saat penyaringan, arang aktif dan protein serta kotoran lainnya tidak ikut tersaring.