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 Intensity
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.vi
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 gas
CO2 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 bahwa
perlakuan 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 industri
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:	28 Dec 2021 03:59
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/92121

Actions (login required)

View Item