Degradasi Struktur Pati Singkong Dengan Metode High Intensity Energy Method Untuk Aplikasi Pada Industri Pangan

Airlangga, Bramantyo (2021) Degradasi Struktur Pati Singkong Dengan Metode High Intensity Energy Method Untuk Aplikasi Pada Industri Pangan. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211860010003-Disertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2023. Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Degradasi pati singkong membuka peluang untuk menghasilkan banyak produk turunan pati yang bermanfaat seperti soluble starch, low-molecular weight starch, gula reduksi, dan gula non-reduksi. Ketidaklarutan pati banyak diyakini peneliti dikarenakan oleh kukuhnya struktur semicrystalline yang tersusun dalam bentuk granula. Kukuhnya struktur semicrystalline yang dibentuk hasil interaksi inter- dan intra-molekul dari amilopektin dan amilosa sehingga mereka berhasil membentuk struktur ketat yang membatasi penetrasi likuida untuk dapat masuk ke dalam granula. Hal ini mendasari perusakan struktur granula pati menjadi penting dilakukan untuk memperluas penggunaan pati pada industri pangan. High ntensity Energy Process (HIEP) merupakan metode mutakhir dengan memanfaatkan energi fisika yang dilepaskan secara intensif sehingga dapat mendegradasi suatu senyawa polimer secara struktur ataupun secara molekuler. Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah melakukan pengembangan kemampuan degradasi struktur pati dari proses berbasis HIEP sehingga dapat menghasilkan produk turunan pati dengan baik. Pada penelitian ini digunakan 3 metode berbasis HIEP yaitu high shear mixing (HSM), sonikasi, dan hidrotermal. Bagian penelitian ini secara garis besar dibagi menjadi 3 yakni: (1) Studi faktor yang mempengaruhi setiap proses berbasis HIEP, (2) Simulasi model degradasi setiap proses berbasis HIEP, (3) Pengembangan melalui kombinasi antar metode berbasis proses berbasis HIEP. Eksperimen HSM dilakukan menggunakan pengaduk rotor-stator dengan daya motor 2.2 kW dan variasi kecepatan rotor 5.000-15.000 rpm. Proses degradasi pati melalui HSM dievaluasi dengan model degradasi Swollen Solid Particle dan Solid Liquid Mixing. Percobaan sonikasi dilaksanakan dengan ultrasonic probe berdaya 500 W dengan variasi amplitudo 34.2-79.8 µm (30%-70% dari amplitudo maksimal alat). Model Free-radical Degradation dan Keller-Miskis Bubble Dynamics digunakan untuk mensimulasikan proses degradasi pati dengan sonikasi. Penelitian hidrotermal dilakukan dengan suhu reaktor 100ºC dan 100 bar menggunakan gasCO2 sebagai gas penekan. Simulasi dengan menggunakan model sequential firstfirst order reaction dikorelasikan dengan proses hidrotermal yang dilakukan. Pengembangan dari metode yang diteliti juga dilakukan untuk meningkatkan degradasi struktur pati. Dilakukan pengembangan metode sonikasi dengan penambahan garam 5%wt pada campuran pati-air dengan bertujuan untuk menambahkan zat yang bisa mengganggu ikatan hydrogen sehingga dapat memodifikasi struktur pati singkong. Pengembangan melalui kombinasi dilakukan dengan kombinasi sekuensial HSM dengan sonikasi (HSM-SON) dan sonikasi dengan hidrotermal (SON-HYD). Dari hasil eksperimen didapatkan perlakuan HSM telah dilakukan pada suspensi pati singkong air selama 15 menit dengan variasi kecepatan putar. HSM tidak memiliki efek signifikan terhadap degradasi morfologi dan daerah kristal namun memiliki efek pada degradasi komponen karbohidrat. Permodelan perubahan sifat reologi pada juga dilakukan dengan model Swollen Solid Particle dan Solid-Liquid Mixing sehingga didapatkan prediksi fraksi volume pati 0,277, solubility index 34,162% dan Sauter Mean Diameter (d32) 26,891 µm. Metode HSM dapat memproduksi pati dengan struktur yang mendekati Slow Digestible Starch. Perlakuan sonikasi dapat memberikan degradasi yang cukup baik pada morfologi, daerah kristalin dan komponen karbohidrat. Penambahan NaCl dalam proses sonikasi suspensi pati-air dapat merubah struktur pati dengan meningkatkan distribusi elemen Na dan Cl pada pati hingga mencapai total sekitar 15%. Simulasi bubble dynamics mendapat hasil OH* dengan nilai 6.62x 10-18 M melalui variabel amplitudo 60%. Metode sonikasi dapat memproduksi pati dengan struktur yang mendekati Rapidly Digestible Starch. Pengembangan hidrotermal denganvii menambah sonikasi sebagai pre-treatment telah dilakukan. Didapatkan hasil bahwaperlakuan ini dapat merusak struktur granula menjadi lamela tipis dan menghasilkan gula pereduksi maksimum yakni 0,445 mg/ml. Dari fitting parameter dengan hasil eksperimen pada hidrotermal, didapatkan konstanta reaksi konversi karbohidrat menjadi oligosakarida adalah k1=0,13236 /min dan konstanta konversi oligosakarida menjadi gula reduksi k2=0,00772 /min. Metode hidrotermal berpotensi menjadi metode yang membantu proses likuifaksi yang ada pada industry bioethanol dengan bahan baku pati

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	High Intensity Energy, Pati, Gula Pereduksi, Pelarutan, Hidrotermal, High Intensity Energy, Starch, Reducing Sugar, Solubilization, Hydrotermal
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD481 Chemical structure. T Technology > TP Chemical technology
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	- Davi Wah
Date Deposited:	28 Dec 2021 03:59
Last Modified:	13 Nov 2025 06:32
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/92121

Actions (login required)

View Item