< Previous 235 e) Pemisahan asam (de-acidification) dengan cara Penyulingan Proses pemisahan asam dengan cara penyulingan adalah proses penguapan asam lemak bebas, langsung dari minyak tanpa mereaksikannya dengan larutan biasa, sehingga asam lemak yang terpisah tetap utuh. Minyak kasar yang akan disuling terlebih dahulu dipanaskan dalam alat penukar kalor (heat exchanger). Selanjutnya minyak tersebut dialirkan secara kontinu ke dalam alat penyuling, dengan letak horizontal. Gambar 64. Gambar skema alat penyulingan asam lemak bebas. f) Contoh aplikasi netralisasi minyak ada pada: (1) Netralisasi pada proses pembuatan minyak ikan Proses netralisasi dilakukan dengan menambahkan larutan alkali atau pereaksi lainnya untuk membebaskan asam lemak bebas dengan membentuk sabun dan membentuk koagulasi bahan-bahan yang tidak diiinginkan. Penambahan larutan alkali ke dalam minyak mentah akan menyebabkan reaksi kimia maupun fisik, yaitu: 236 (a) Alkali akan bereaksi dengan asam lemak bebas dan membentuk sabun, (b) Gum menyerap air dan menggumpal melaliu reaksi hidrasi, (c) Bahan-bahan warna terdegradasi, terserap oleh gum atau larutan oleh alkali, (d) Bahan-bahan yang tidak terlatur yang terdapat dalam minyak akan menggumpal. Selanjutnya minyak yang telah dinetralkan dibiarkan beberapa saat supaya terjadi pemisahan sabun yang terbentuk. Lapisan sabun berada pada lapisan bawah dan lapisan minyak pada bagian bawah. Kemudian sabun tersebut diambil. Untuk menghilangkan sabun-sabun yang masih tersisa, pada minyak ikan ditambahkan air panas sambil diaduk dan kemudian dibiarkan supaya terjadi pemisahan minyak dan air. Setelah itu air yang terpisah dibuang. (2) Netralisasi pada proses pembuatan minyak sawit Proses netralisasi konvensional dengan penambahan soda kaustik merupakan proses yang paling luas digunakan dan juga proses purifikasi terbaik yang dikenal sejauh ini. Penambahan larutan alkali ke dalam CPO menyebabkan beberapa reaksi kimia dan fisika sebagai berikut: (a) Alkali bereaksi dengan Free Fatty Acid (FFA) membentuk sabun. (b) Fosfatida mengabsorb alkali dan selanjutnya akan terkoagulasi melalui proses hidrasi. (c) Pigmen mengalami degradasi, akan terabsorbsi oleh gum. (d) Bahan-bahan yang tidak larut akan terperangkap oleh material terkoagulasi. 237 Efisiensi pemisahan sabun dari minyak yang sudah dinetralisasi, yang biasanya dilakukan dengan bantuan separator sentrifugal, merupakan faktor yang signifikan dalam netralisasi kaustik. Netralisasi kaustik konvensional sangat fleksibel dalam memurnikan minyak mentah untuk menghasilkan produk makanan. (http://lordbroken.wordpress.com/2010/10/31/1159/, 17-11-2013, jam 13.00) 2) Hidrolisis Glukosa merupakan alternatif pemanis selain sukrosa walaupun tingkat kemanisannya hanya 0,7 kali dari tingkat kemanisan sukrosa (Hendrickson, 1988). Sirup glukosa adalah sejenis larutan yang amat kental dihasilkan dari hidrolisis pati/amilum (starch) yaitu sejenis karbohidrat yang memiliki bobot molekul tinggi dengan menggunakan katalisator enzim, asam atau gabungan antara enzim dan asam. Secara umum hidrolisis dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu secara enzimatis dan kimiawi. Hidrolisis enzimatis yaitu hidrolisis dengan bantuan enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu, sedangkan hidrolisis kimiawi menggunakan asam sebagai katalis. Menurut Hartono dan Wahyudi (1999), keuntungan serta kerugian hidrolisis kimiawi dan enzimatis terdapat pada Tabel 11. Tabel 11. Keuntungan serta kerugian hidrolisis kimiawi dan enzimatis Jenis Hidrolisis Keuntungan Kerugian Kimiawi Kapasitas Produksi besar Investasi relatif lebih kecil Rantai pati dipotong secara acak sehingga kemurnian produk rendah Butuh energi panas yang lebih banyak (suhu 75 – 135oC) 238 Jenis Hidrolisis Keuntungan Kerugian Enzimatis Rantai pati dipotong secara spesifik sehingga kemurnian produk tinggi Butuh energi panas yang lebih rendah (suhu 50 -90oC) Investasi Mahal Ditinjau secara proses, hidrolisis secara enzimatis kurang praktis sehingga tidak cocok untuk skala kecil karena agak sulit diterapkan kepada masyarakat umum, selain itu investasi yang diperlukan besar. Hidrolisis secara kimiawi relatif lebih praktis, dengan kapasitas produksi yang besar hanya memerlukan investasi yang lebih kecil. Namun bila akan diproduksi dengan skala/industri besar yang mengsyaratkan kemurnian tinggi, proses secara enzimatis lebih disarankan. Hidrolisis adalah mekanisme reaksi penguraian suatu senyawa oleh air atau asam dan basa. Dalam hal ini molekul air (H2O) menguraikan molekul pati yang tersusun atas 2 fraksi. Kedua fraksi tersebut dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Amilosa mempunyai struktur lurus dengan ikatan ? - (1,4) - D - glukosa, berat molekulnya antara beberapa ribu sampai 500.000. Amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan ? – (1,4) – D – Glukosa. Berat molekul amilopektin dapat mencapai 100 juta. Pada rantai utama, residu-residu glukosa berhubungan melalui ikatan glikosidik ?-1,4 sedang pada titik percabangannya melalui ikatan glikosidik ?-1,6. Peranan perbandingan amilosa dan amilopektin terlihat pada serelia. Pada beras, semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektinnya, semakin lengket nasi yang terjadi. 239 Menurut Saut dan Kurnianto (2004) terdapat 250 satuan glukosa atau lebih per molekul amilosa. Hidrolisis lengkap amilosa hanya menghasilkan D-glukosa, sedangkan hidrolisis parsial manghasilkan maltosa sebagai satu-satunya disakarida. Amilopektin mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul. Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-glukosa. Tetapi hidrolisis tak lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltosa dan isomaltosa. Pati tapioka (hasil ekstraksi di pabrik pengolahan tepung tapioka) dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan glukosa (sirup glukosa). a) Hidrolisis dalam Suasana Asam Proses hidrolisis pati dalam suasana asam pertama kali ditemukan oleh kirchoff pada tahun 1812, namun produksi secara komersial mulai terjadi sejak tahun 1850. Pada proses ini sejumlah pati diasamkan hingga pH = 2, kemudian dipanaskan dengan uap pada tangki bertekanan (converter) pada suhu 120 – 140°C. Derajat konversi yang diperoleh bergantung pada konsentrasi asam, waktu konversi, suhu, dan tekanan selama reaksi. Beberapa ilmuwan mencoba untuk mengembangkan parameter-parameter reaksi guna mendapatkan hasil reaksi yang lebih baik dan lebih efisien, misalnya, merekomendasikan untuk menghidrolisis pati dengan HCl atau H2SO4 pada suhu 100°C paling lama selama 75 menit. Percobaan ini dikembangkan lagi oleh Somogy dengan cara menentukan parameter konsentrasinya. Pada penemuannya diketahui bahwa campuran antara 0,5% larutan pati dengan larutan H2SO4 4N pada suhu 100°C selama 75 menit dapat menghasilkan yield 96% D-glukosa. 240 Sementara itu, Bourne menemukan bahwa hidrolisis pati dengan asam oksalat 1 gr/cm3 pada suhu 100°C selama 4 jam akan menghasilkan glukosa sebagai produk utama. (Hartono dan Wahyudi, 1999) Hidrolisis secara asam merupakan proses likuifaksi, yakni berupa pemutusan rantai-rantai molekul pati yang lemah sehingga perolehan glukosanya belum maksimal. Untuk menurunkan energi aktivasi (menurunkan suhu reaksi) dan mempercepat jalannya reaksi hidrolisis pati dibutuhkan suatu katalis. Secara mikro, mekanisme kerja katalis dapat dijelaskan sebagai terjadinya tumbukan antar elektron yang mengakibatkan adanya perubahan konfigurasi elektron sehingga didapat unsur baru yang pada akhirnya menghasilkan zat (senyawa) baru. Penambahan katalis asam dapat menciptakan kondisi asam dan pH yang sesuai. Efektivitas dari kerja katalis juga sangat dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi pati. Salah satu katalis asam yang dapat digunakan adalah HCl. Menurut Hartono dan Wahyudi (1999), HCl digunakan sebagai katalis dengan pertimbangan antara lain : (1) HCl merupakan salah satu jenis oksidator kuat (2) Harganya relatif murah dan mudah diperoleh (3) Lebih aman jika dibandingkan dengan jenis asam yang lain seperti: (a) HNO3 : dapat terbentuk gas NO2 selama proses hidrolisis berlangsung yang dapat membahayakan kesehatan dan keselamatan (b) H2SO4 : laju reaksi hidrolisisnya lebih lambat dibandingkan HCl 241 Hidrolisis dengan menggunakan asam menyebabkan gelatinisasi sempurna dari semua pati, dan menghasilkan hidrolisat yang mudah disaring, tetapi didapat juga produk reversi, garam-garam dan timbulnya warna akibat kerja katalitik yang tidak spesifik. Pati yang derajat kemuriannya kurang, mengandung kontamin protein yang akan ikut terhidrolisis bila digunakan asam, hal ini merupakan penyebab timbulnya warna coklat pada produk. Gambar 65. Contoh produk hasil hidrolisis pati. b) Hidrolisis secara Enzimatis Hidrolisis dengan menggunakan asam sudah sejak lama berusaha digantikan dengan hidrolisis menggunakan enzim. Enzim dapat memecah ikatan polimer dari pati. Enzim bekerja secara spesifik, sehingga diharapkan bahwa kandungan bahan penyusun glukosa yang dihasilkan dapat diatur perbandingannya sesuai dengan spesifikasi yang telah ditetapkan terlebih dahulu. Enzim yang banyak digunakan di industri pengolahan pati antara lain Þ-amilase, ß-amilase, glukoamilase, pullanase, dan isoamilase. 242 Hidrolisis pati secara enzimatis merupakan proses sakarifikasi, yaitu proses pemutusan seluruh rantai molekul pati sehingga didapatkan perolehan glukosa yang maksimal. Karena itu pada proses pembuatan glukosa secara asam biasanya diikuti oleh proses enzim dengan tujuan agar produk yang dihasilkan benar-benar murni glukosa. c) Hidrolisis secara Mikrobiologis Proses hidrolisis lain yang mulai digunakan adalah hidrolisis secara mikrobiologi. Proses ini terutama bertujuan untuk mengkonversikan pati menjadi glukosa dengan menggunakan mikroorganisme tertentu dari golongan jamur, yaitu jenis Rhizopus delemar atau Rhizopus boulard. Proses secara mikrobiologi dibagi dalam 4 tahap, yaitu tahap di laboratorium, pilot plant pertama, pilot plant kedua dan tahap pemurnian. d) Hidrolisis secara Basa Selain ketiga cara diatas, proses hidrolisis dapat juga dilakukan secara basa, tetapi produk yang dihasilkan bukan glukosa melainkan saccharinate (sakarin), salah satu zat pemanis sintetis. Pada proses secara asam, larutan asam berfungsi sebagai katalis, tetapi pada proses basa, larutan basa ikut sebagai pereaksi bersama pati. Jika basa yang digunakan adalah NaOH maka terbentuk natrium sakarin, jika yang digunakan Ca(OH)2, maka produknya adalah kalsium sakarin. Reaksi pembentukan sakarin akan menjadi lambat jika dalam pereaksi terdapat oksigen terlarut, karena dengan adanya oksigen ini akan terbentuk asam-asam volatile seperti asam asetat dan asam format. Commented [RH94]: nama MOdimiringkan Commented [RH95]: nama MO dimiringkan 243 Untuk menghitung besarnya konversi reaksi dari pati menjadi glukosa, maka pati yang digunakan haruslah mempunyai kemurnian yang tinggi. Untuk itu dapat dilakukan penghilangan glukosa dari pati dengan cara pencucian (penyaringan). Selain glukosa, senyawa-senyawa terlarut lainnya yang mungkin ada terutama senyawa golongan karbohidrat seperti oligosakarida dan monosakarida lainnya diharapkan juga dapat terpisahkan dari pati. Proses pencucian ini didasarkan atas adanya beda kelarutan antara senyawa polisakarida (pati) dengan senyawa monosakarida (glukosa) dan disakarida. Senyawa-senyawa monosakarida dan disakarida dapat larut dalam air sedangkan senyawa polisakarida tidak larut. Melalui proses pencucian ini diharapkan reaktan yang mengalami hidrolisis nantinya hanyalah pati tanpa senyawa karbohidrat yang lain. Walaupun demikian, proses pencucian ini belum tentu dapat memisahkan pati dari senyawa-senyawa karbohidrat terlarut lainnya secara keseluruhan. Namun setidaknya dengan proses ini senyawa-senyawa terlarut tersebut sebagian besar dapat dipisahkan. Tanyakan kepada guru Anda, hal-hal yang belum Anda pahami dari materi yang telah dipelajari 244 Lakukan praktik sesuai perintah guru Anda, dengan lembar kerja yang sudah tersedia secara berkelompok ! Bagi semua peserta didik menjadi 6 kelompok ! Bandingkan hasil praktik kelompok Anda dengan kelompok lainnya. Buat kesimpulan dari praktik yang dilakukan, kemudian presentasikan di muka kelas ! Next >