2.1
Proses Hidrolisis
2.1.1 Pengertian Hidrolisis
Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisah memisahkan kan ikatan ikatan kimia kimia dari dari substa substansin nsinya ya.. Hidrol Hidrolisi isiss pati pati merupa merupakan kan proses 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 menyimpan kelebihan kelebihan glukosa glukosa (sebagai (sebagai produk produk fotosintesis) fotosintesis) dalam jangka jangka panjang. panjang. Pati dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi kayu), ubi jalar, kentang, jagung, sagu, dan lain-lain (Rahmayanti, !"!). Reaksi Reaksi hidrol hidrolisi isiss ini merupa merupakan kan reaksi reaksi re#ersi re#ersibel bel dan cender cenderung ung lambat lambat sehingga kon#ersinya cenderung rendah. $ntuk itu perlu diupayakan cara-cara untuk meni mening ngkat katka kan n yield (% hasil hasil)) dalam dalam wakt waktu u yang sing singka kat. t. &ptim &ptimal alisa isasi si reaks reaksii dilakukan dengan mem#ariasikan waktu reaksi, konsentrasi katalis, suhu reaksi dan perbandingan reaktan ('i, dkk., !"). !"). Reaksi hidrolisis pati dituliskan sebagai berikut *
+etapi reaksi antara air dan pati jalannya sangat lambat sehingga diperlukan bantuan katalisator untuk memperbesar keaktifan air (astuti dan etyawardhani, !"!). aktor-faktor yang berpengaruh pada hidrolisis pati antara lain * a. uhu uhu Reak Reaksi si /ari kinetika reaksi kimia, semakin tinggi suhu reaksi makin cepat pula jalannya reaksi, seperti yang diberkan oleh persamaan 'rrhenius. +etapi +etapi jika berlangsung pada suhu yang terlalu tinggi kon#ersi akan menurun. Hal ini disebabkan adanya glukosa yang pecah menjadi arang (warna larutan hasil semakin tua). b. 0a 0aktu ktu Reaksi emakin emakin lama lama waktu waktu hidrol hidrolisis isis,, kon#er kon#ersi si yang yang dicapa dicapaii semaki semakin n besar besar sampai pada batas waktu tertentu akan diperoleh kon#ersi yang relatif baik dan apabila waktu tersebut diperpanjang, pertambahan kon#ersi kecil sekali. c. Pencam Pencampu puran ran Reaksi Reaksi
1arena pati tidak larut dalam air, maka pengadukan perlu sekali dilakukan agar persentuhan butir-butir pati dengan air dapat berlangsung dengan baik. d. 1onsentrasi 'sam Penambahan katalisator bertujuan memperbesar kecepatan reaksi, sesuai dengan persamaan 'rrhenius. 2adi makin banyak asam yang dipakai makin cepat reaksi hidrolisis, dan dalam waktu tertentu pati yang berubah menjadi glukosa juga meningkat. +etapi penggunaan asam sebagai katalisator sedapat mungkin terbatas pada nilai terkecil agar garam yang tersisa dalam hasil setelah penetralan tidka mengganggu rasa manis. e. 1adar uspensi 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. ebaliknya, jika pati berlebihan, tumbukan antara pati dan air akan berkurang sehingga mengurangi kecepatan reaksi. (astuti dan etyawardhani, !"!). 2enis hidrolisis ada 3 macam , yaitu * a. Hidrolisis murni (hanya dengan H&) b. Hidrolisis asam (menggunakan asam kuat sebagai katalis) Hidrolisis secara asam memutus rantai pati secara acak (Rahmayanti, !"!).
1atalisator yang biasa digunakan adalah asam klorida, asam nitrat dan asam sulfat. 4ila hidrolisis dilakukan dengan bantuan katalisator asam, hasil reaksi harus dinetralkan dulu dengan basa untuk menghilangkan sifat asamnya. /alam 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 (astuti dan etyawardhani, !"!). c. Hidrolisis basa (dengan katalisator basa) d. Hidrolisis fusion (dilakukan dengan atau tanpa H & pada suhu tinggi) e. Hidrolisis enim (menggunakan katalis enim, sehingga mencegah reaksi samping) Proses pembuatan glukosa dari pati pada umumnya menggunakan hidrolisis enim. 5nim yang banyak digunakan misalnya, amilase, glukosa-
isomerase, papain, bromelin, lipase, dan protease. 5nim dapat diisolasi dari hewan, tumbuhan dan mikroorganisme (uljadi, dkk., !!6). Proses hidrolisis enimatik dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu* enim, ukuran partikel, suhu, pH, waktu hidrolisis, perbandingan cairan terhadap bahan baku (#olume substrat), dan pengadukan. Hidrolisis secara enimatis memutus rantai pati secara spesifik pada percabangan tertentu. Hidrolisis secara enimatis lebih menguntungkan dibandingkan hidrolisis asam, karena prosesnya lebih spesifik, kondisi prosesnya dapat dikontrol, biaya pemurnian lebih murah, dan kerusakan warna dapat diminimalkan (Rahmayanti, !"!). 1elebihan lain hidrolisis enim * (") /apat meningkatkan produk. () 4ekerja pada pH netral dan suhu rendah. () elektif terhadap subtrat. (uljadi, dkk., !!6).
2.1.2 Aplikasi Hidrolisis dalam Industri “Proses Produksi Bioetanol Berbasis Singkong”
alah satu jenis umbi-umbian yang telah lama dikenal dan dibudidayakan adalah singkong yang juga dikenal sebagai ketela pohon (Cassava). ingkong merupakan sumber energi yang kaya karbohidrat namun sangat miskin protein (uljadi, dkk., !!6). 1etela pohon merupakan tanaman berkayu, beruas-ruas dan panjang, ketinggiannya bisa mencapai meter atau lebih. 1etela pohon atau singkong merupakan umbi atau akar pohon yang panjangnya antara ! 7 8! cm dan bergaris tengah 3 7 "! cm tergantung jenis ketela pohon yang ditanam. 1omponen utama ketela pohon adalah karbohidrat (9 %), air (:,3 %) dan sisanya terdiri dari protein, lemak dan abu (astuti dan etyawardhani, !"!). Proses pembuatan glukosa dari pati pada umumnya menggunakan hidrolisis enim (uljadi, dkk., !!6). 5nim yang biasa digunakan untuk proses pembuatan sirup glukosa secara sinergis adalah enim ;-amilase dan enim glukoamilase. 5nim ;-amilase akan memotong ikatan amilosa dengan cepat pada pati kental yang telah
mengalami gelatinisasi. 1emudian enim glukoamilase akan menguraikan pati secara sempurna menjadi glukosa pada tahap sakarifikasi (Rahmayanti, !"!). Reaksi pembentukkan bioetanol ditujukkan pada reaksi (") dan ().
Pati
5tanol
+ahapan proses produksi bioetanol dari pati, yaitu * a. Proses
=, kemudian ditambah enim glukoamilase waktu proses jam.
c. Proses ermentasi /imaksudkan
untuk
mengubah
glukosa
menjadi
alkohol
dengan
menggunakan yeast. Proses fermentasi alkohol terjadi pada kondisi anaerob dengan menggunakan Saccharomyces yang mengubah glukosa menjadi etanol dan =&. 4ioetanol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, berkadar : 7 "! % (kaldu fermentasi).
d. Proses /istilasi /imaksudkan
untuk memurnikan bioetanol hasil fermentasi yang
mempunyai kemurnian sekitar : 7 "! % menjadi > 6! % alkohol. (uljadi, dkk., !!6).
Uraian Proses
ingkong dikupas kulitnya, dibersihkan kemudian diparut dengan mesin pemarut. Hasil parutan diperas untuk memperoleh sari patinya. 4ubur pati dipanaskan sampai "!3 o=. 'pabila larutan sudah mulai mengental tambahkan sejumlah enim ;7amilase sesuai dosis yang dijalankan, dan suhu dijaga 6! o= selama " jam lalu didinginkan sampai mencapai temperatur :! o=. +ambahkan enim glukoamilase sesuai dosis yang di#ariasikan dan temperatur :!
o
= tersebut
dipertahankan selama sekitar jam. Hasil yang telah diperoleh dilanjutkan dengan proses fermentasi dengan menambahkan ragi, dan nutrisi (urea dan ?P1). Proses ini dilakukan dalam fermentor dan berlangsung selama kurang lebih 9 hari. elama fermentasi berlangsung suhu akan naik dan diikuti penggelembungan gas =& . ermentasi selesai ditandai dengan menurunnya suhu hingga suhu sekeliling. 4ioetanol hasil fermentasi (kaldu fermentasi) ini mempunyai kadar alkohol : 7 "! %. elanjutnya, kaldu fermentasi dimurnikan menggunakan alat distilasi dan hasil proses pemurnian dianalisis kadar alkoholnya (uljadi, dkk., !!6).
Diagram Pengolahan
ambar 2.1 Diagram Pengolahan !etela Pohon untuk "nergi Alternati# $%ul&adi' dkk.' 2(()*
DA+,A- PUS,A!A
'i, @salmi., ?urbayti, iti., uwandari, 2uwita. !". Pembuatan Gliserol dengan Reaksi Hidrolisis Minyak Goreng Bekas. Prodi 1imia, akultas ains dan +eknologi, $ni#ersitas @slam ?egeri yarif Hidayatullah * 2akarta. astuti, 5ndang dan etyawardhani, /wi 'rdiana. !"!. Pengaruh Variasi em!eratur dan "onsentrasi "atalis !ada "inetika Reaksi Hidrolisis e!ung "ulit "etela Pohon. 5kuilibrium, Aol. 6, ?o. ", @? * "9"-6"9. 2urusan +eknik 1imia, akultas +eknik, $ni#ersitas ebelas aret * 2awa +engah. uljadi, 5di., 4illah, uBtasim., 1araman, ?o#el. !!6. Proses Produksi Bioetanol Berbasis Singkong . eminar ?asional, @mplementasi +eknologi @nformasi dalam Pengembangan @ndustri Pangan, 1imia dan anufaktur. akultas +eknik @ndustri dan CPP, $P? DAeteranD * 2awa +imur. Rahmayanti, /ian. !"!. Pemodelan dan #!timasi Hidrolisa Pati Men$adi Glukosa dengan Metode %rti&icial 'eural 'et(orkGenetic %lgorithm *%''G%). kripsi. 2urusan +eknik 1imia, akultas +eknik, $ni#ersitas /iponegoro * emarang.
