Hidrolisis Unit Proses Industri Ubi Kayu

Proses hidrolisis pati menjadi glucose syrup, maltosa dan maltose syrup, dekstrosa, dan dekstrin sesungguhnya bukan sesuatu hal yang baru. Sudah beribu-ribu tahun proses tersebut berlangsung terus menerus di dalam tubuh manusia, dan masih tetap berlangsung hingga saat ini.

Proses pencernaan makanan, khususnya pati, di dalam tubuh berlangsung sejalan dengan mekanisme hidrolis yang ditrapkan di dalam industri. Asam dan enzim hidrolase (amilase) yang dihasilkan oleh kelenjar ludah dan pankreas memotong rantai pati tersebut secara acak sehingga dihasilkan maltosa, maltotriosa, dan alfa limit dekstrin.

Oleh sejumlah oligosakaridase yang dihasilkan di dalam usus,di antaranya maltase dan alpha dekstrinase, produk-produk tadi di hidrolisis lebih lanjut menjadi dekstrosa yang kemudian masuk ke dalam peredaran darah untuk dijadikan sumber energi.

Proses hidrolisis pati dengan asam ditemukan pertama kalinya oleh Kirchoff pada tahun 1812, namun produksi secara komersial baru terlaksana pada tahun 1850. Pada proses ini, sejumlah pati yang terlebih dahulu diasamkan sampai sekitar pH2 dipanasi memakai uap di dalam suatu tangki bertekanan yang disebut konverter sampai suhu 120-140⁰C. Derajat konversi yang diperoleh bergantung pada konsentrai asam, waktu konversi, suhu, dan tekanan selama reaksi.

Pada proses terputus (batch), waktu reaksi ditentukan berdasarkan kualitas produk yang dikehendaki, tetapi suhu harus dijaga tetap selama reaksi berlangsung. Prinsip-prinsip yang sama diterapkan juga pada proses hidrolisis asam secara kontinu.

Karena hidrolisis asam sepenuhnya terlaksana secara acak, dan sebagian gula yang dihasilkannya berupa gula pereduksi, maka pengukuran kandungan gula pereduksi tersebut dapat dijadikan alat pengontrol kualitas hasil. Pada hidrolisis sempurna, dimana pati seluruhnya dikonversikan menjadi dekstrosa, derajat konversi, dinyatakan dengan Dekstrosa Ekuivalen (DE), dari larutan tersebut diberi indeks 100. Pati yang sama sekali belum terhidrolisis memiliki DE=0.

Meskipun sesungguhnya harga DE hanya memberikan sedikit gambaran tentang kandungan gula pereduksi di dalam larutan, namun besaran ini dapat dipakai secara tidak langsung untuk mengukur jenis dan kuantitas gula-gula yang ada di dalam larutan (spektrum gula).

Konversi asam umumnya terbatas sampai DE55.

Spektrum gula dari glucose syrup (konversi asam):

Jenis gula/karbohidrat di dalam larutan pada DE	25	35	42	55
Dekstrosa, %	4	14	21	32
Maltosa, %	7	16	15	19
Maltotriosa, %	11	11	10	13
Oligosakarida, %	78	59	54	36

Konversi di atas 55DE akan menghailkan banyak zat warna dan timbulnya rasa pahit. Di samping itu hidrolisis pati biasanya mengalami komplikasi reaksi balik. Sampai tingkat tertentu, maka sebagian gula yang terbentuk akan mengalami reaksi balik sehingga menimbulkan substansi baru yang tidak diinginkan.

Untuk mengatasi kelemahan-kelemahan reaksi hidrolisis asam, para ahli mengembangkan reaksi hidrolisis memakai enzim ataupun gabungan dengan enzim.

Secara tidak disadari, sesungguhnya hidrolisis dengan enzim yang telah lama dilaksanakan orang, bahakan jauh sebelum ditemukannya cara hidrolisis asam, yaitu pada pembuatan bir dan minuman-minuman beralkohol lainnya, tapai, dan dalam pembuatan roti.

Namun secara ilmiah hal ini baru dapat diterapkan sejak Payen dan Perzos berhasil mengisolasi enzim α- dan β- amilase dari malt pada tahun 1833. Pemanfaatan enzim di dalam industri baru berkembang pada tahun 1894, yaitu pada saat seorang penemu bangsa Jepang memintakan paten atas proses pembuatan kompleks enzim dari Aspergillus oryzae. Belakangan enzim-enzim α-amilase dapat dihasilkan dari berbagai jenis bakteri dan ragi.

Di dalam perdagangan, produk-produk hidrolisis (glucose syrup dan maltose syrup) dinilai berdasarkan:

• Dekstrosa ekuivalen. Berdasarkan DE-nya glucose syrup dibagi atas empat tipe, yaitu: tipe I (DE20-38), tipe II (DE38-58),  tipe III (DE58-73), dan tipe IV (DE73 keatas).
• Berdasarkan kekentalannya. Kekentalan glucose syrup diukur dengan Baumee hydrometer (145 nodulus).

Be (15,5⁰C /15,5⁰C) = 145 / berat spesifik sesungguhnya (15,5⁰C /15,5⁰C)

Biasanya pengukuran dilakukan pada 60⁰C. Untuk konversi ke commercial Be (harga kira-kira pada 37,8⁰C), hasil pengukuran tersebut ditambah 1.

Commercial Be = pengukuran Be (60⁰C) + 1.

Be syrup yang umum di dalam perdagangan biasanya antara 43-45⁰C, kira-kira ekuivalen dengan 79-85% bahan kering.

c.      Berdasarkan spektrum gula (kandungan sakaridanya). Berdasarkan pembuatannya, kandungan sakarida di dalam glucose syrup dapat berbeda-beda. Misalnya glucose syrup hasil konversi asam pada DE42 mengandung sekitar 18% dekstrosa, sedangakan pada DE60 mengandung 36%.

Dengan semakin berkembangnya konversi memakai enzim sebagai katalisator, spektrum gula tidak lagi dijadikan patokan, sebab pada DE yang sama (misalnya pada DE42), kandungan monosakarida di dalam glucose syrup konversi ensimasi jauh lebih rendah (sekitar 5,5%) dibandingkan dengan yang dikandung di dalam glucose syrup konversi asam (sekitar 18,5-20%). Sebaliknya kandungan diskaridanya (maltosa) dapat jauh lebih tinggi (sekitar 46% dibandingkan dengan 14% pada konversi asam).