Praktikum Hidrolisa Pati

Tujuan:

1. Mempelajari pengaruh variable suhu terhadap reaksi hidrolisa.
2. Menghitung konstanta laju reaksi dan pengaruh variable suhu terhadap konstanta kecepatan reaksi.

Gula merupakan kebutuhan pokok bagi manusia, selama ini kebutuhan gula dipenuhi oleh industri gula (penggilingan tebu). Industri kecil seperti gula merah, gula aren. Gula dapat berupa glukosa, sukrosa, fruktosa, sakrosa. Gukosa dapat digunakan sebagai pemanis dalam makanan, minuman, dan es krim.

Glukosa dibuat dengan jalan fermentasi dan hidrolisa. Pada proses hidrolisa biasanya menggunakan katalisator asam seperti HCl, asam sulfat. Bahan yang digunakan untuk proses hidrolisis adalah pati. Di Indonesia banyak dijumpai tanaman yang menghasilkan pati. Tanaman-tanaman itu seperti padi, jagung, ketela pohon, umbi-umbian, aren, dan sebagainya

Hidrolisis merupakan reaksi pengikatan gugus hidroksil / OH oleh suatu senyawa. Gugus OH dapat diperoleh dari senyawa air. Hidrolisis dapat digolongkan menjadi hidrolisis murni, hidrolisis katalis asam, hidrolisis katalis basa, gabungan alkali dengan air dan hidrolisis dengan katalis enzim. Sedangkan berdasarkan fase reaksi yang terjadi diklasifikasikan menjadi hidrolisis fase cair dan hidrolisis fase uap.

Hidrolisis pati terjadi antara suatu reaktan pati dengan reaktan air. Reaksi ini adalah orde satu karena reaktan air yang dibuat berlebih, sehingga perubahan reaktan dapat diabaikan. Reaksi hidrolisis pati dapat menggunakan katalisator ion H⁺ yang dapat diambil dari asam. Reaksi yang terjadi pada hidrolisis pati adalah sebagai berikut:

(C₆H₁₀O₅)x + x H₂O → x C₆H₁₂O₆

Berdasarkan teori kecepatan reaksi:

-r_A = k C_pati C_air …..(1)

karena volume air cukup besar, maka dapat dianggap konsentrasi air selama perubahan reaksi sama dengan k’, dengan besarnya k’ :

k‘ = k C_air …..(2)

sehingga persamaan 51 dapat ditulis sebagai berikut -r_A = k C_pati . Dari persamaan kecepatan reaksi ini, reaksi hidrolisis merupakan reaksi orde satu.

Jika harga -r_A = – mmenjadi akan persamaan (2) menjadi:

- = k’ C_A ………………………………….(3)

Apabila C_A = C_Ao (1- X_A) dan diselesaikan dengan integral dan batas kondisi t₁ ; C_Ao dan t₂ ; C_A akan diperoleh persamaan :

ln = k’ (t₂ – t₁)

ln = k’ (t₂ – t₁)………………………..(4)

Dimana X_A= konversi reaksi setelah t detik. Persamaan 59 dapat diselesaikan dengan menggunakan pendekatan regresi y = mx +c, dengan y = ln 1/(1- X_A) dan x = t_2.

Variabel-variabel yang berpengaruh terhadap reaksi hidrolisa :

1. Katalisator

Hampir semua reaksi hidrolisa memerlukan katalisator untuk mempercepat jalannya reaksi. Katalisator yang dipakai dapat berupa enzim atau asam sebagai katalisator, karena kerjanya lebih cepat. Asam yang dipakai beraneka ragam mulai dari asam klorida (Agra dkk, 1973; Stout & Rydberg Jr., 1939), Asam sulfat sampai asam nitrat. Yang berpengaruh terhadap kecepatan reaksi adalah konsentrasi ion H, bukan jenis asamnya. Meskipun demikian di dalam industri umumnya dipakai asam klorida. Pemilihan ini didasarkan atas sifat garam yang terbentuk pada penetralan gangguan apa-apa selain rasa asin jika konsentrasinya tinggi. Karena itu konsentrasi asa dalam air penghidrolisa ditekan sekecil mungkin. Umumnya dipergunkan larutan asam yang mempunyai konsentrasi asam lebih tinggi daripada pembuatan sirup. Hidrolisa pada tekanan 1 atm memerlukan asam yang jauh lebih pekat.

2. Suhu dan tekanan

Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi mengikuti persamaan Arhenius.makin tinggi suhu, makin cepat jalannya reaksi. Untuk mencapai konversi tertentu diperlukan waktu sekitar 3 jam untuk menghidrolisa pati ketela rambat pada suhu 100°C. tetapi kalau suhunya dinaikkan sampai suhu 135°C, konversi yang sebesar itu dapat dicapai dalam 40 menit (Agra dkk,1973). Hidrolisis pati gandum dan jagung dengan katalisator asam sulfat memerlukan suhu 160°C. karena panas reaksi hampir mendekati nol dan reaksi berjalan dalam fase cair maka suhu dan tekanan tidak banyak mempengaruhi keseimbangan.

3. Pencampuran (pengadukan)

Supaya zat pereaksi dapat saling bertumbukan dengan sebaik-baiknya, maka perlu adanya pencampuran. Untuk proses batch, hal ini dapat dicapai dengan bantuan pengaduk atau alat pengocok (Agra dkk,1973). Apabila prosesnya berupa proses alir (kontinyu), maka pencampuran dilakukan dengan cara mengatur aliran di dalam reaktor supaya berbentuk olakan.

4. Perbandingan zat pereaksi

Kalau salah satu zat pereaksi berlebihan jumlahnya maka keseimbangan dapat menggeser ke sebelah kanan dengan baik. Oleh karena itu suspensi pati yang kadarnya rendah memberi hasil yang lebih baik dibandingkan kadar patinya tinggi. Bila kadar suspensi diturunkan dari 40% menjadi 20% atau 1%, maka konversi akan bertambah dari 80% menjadi 87 atau 99% (Groggins, 1958). Pada permukaan kadar suspensi pati yang tinggi sehingga molekul-molekul zat pereaksi akan sulit bergerak. Untuk menghasilkan pati sekitar 20%.

II. 1. Klasifikasi Hidrolisa

a) Hidrolisa fase gas

Sebagai penghidrolisa adalah air dan reaksi berjalan pada fase uap.

b) Hidrolisa fase cair

Pada hidrolisa ini, ada 4 tipe hidrolisa, yaitu :

• Hidrolisa murni

Efek dekomposisinya jarang terjadi, tidak semua bahan terhidrolisa. Efektif digunakan pada :

• Reaksi Grigrard dimana air digunakan sebagai penghidrolisa.
• Hidrolisa bahan-bahan berupa anhidrid asam Laktan dan laktanida.
• Hidrolisa senyawa alkyl yang mempunyai komposisi kompleks.
• Hidrolisa asam berair

Pada umumnya dengan HCl dan H₂SO₄, dimana banyak digunakan pada industri bahan pangan, misal :

• Hidrolisa gluten menjadi monosodium glutamate.
• Hidrolisa pati menjadi glukosa.

Sedangkan H₂SO₄ banyak digunakan pada hidrolisa senyawa organik dimana peranan H₂SO₄ tidak dapat diganti.

• Hidrolisa dengan alkali berair

Penggunaan konsentrasi alkali yang rendah dalam proses hidrolisa diharapkan ion H⁺ bertindak sebagai katalisator sedangkan pada konsentrasi tinggi diharapkan dapat bereaksi dengan asam yang terbentuk.

• Hidrolisa dengan enzim

Senyawa dapat digunakan untuk mengubah suatu bahan menjadi bahan hidrolisa lain. Hidrolisa ini dapat digunakan :

• Hidrolisa molase
• Beer (pati → maltosa/glukosa) dengan enzim amylase

Aplikasi Hidrolisa Pati

- Industri makanan dan minuman menggunakan sirup glukosa hasil hidrolisis pati sebagai pemanis

- Produk akhir hidrolisa pati adalah glukosa yang dapat dijadikan bahan baku untuk produksi fruktosa dan sorbitol

- Banyak digunakan dalam industri obat-obatan

- Glukosa yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioethanol