DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
C. PROSES MODIFIKASI PATI DAN PERUBAHAN NILAI DE 1 Metode Penyangraian
Metode penyangraian digunakan dalam modifikasi pati tanpa menggunakan bantuan air. Metode modifikasi ini dilakukan dengan menyemprotkan asam HCl dalam konsentrasi tertentu ke pati tapioka yang disangrai. Proses penyangraian disertai dengan pengadukan yang dilakukan terus-menerus.
Dalam metode penyangraian ini digunakan asam HCl dengan konsentrasi 0 N, 0,1 N, 0,2 N, 0,3 N, dan 0,4 N. Suhu yang digunakan adalah suhu sedang yaitu 60o sampai 70o C. Jumlah asam HCl yang disemprotkan adalah 200 ml. Asam HCl disemprotkan pada 30 menit pertama. Penyemprotan dihentikan untuk menyamakan jumlah HCl yang telah bercampur pada pati dari waktu pertama pengambilan sampel sampai waktu terakhir pengambilan sampel. Waktu pengambilan sampel dilakukan tiap 30 menit selama 3 jam proses.
Pati yang tengah disangrai menunjukkan perubahan warna seiring dengan waktu dengan ditemuinya perubahan-perubahan bentuk penampakan pati. Pada beberapa sampel terdapat gumpalan-gumpalan pati yang mengeras. Gumpalan tersebut diakibatkan oleh tergelatinisasinya pati yang sebelumnya tergumpal oleh larutan asam. Gumpalan keras ini harus diminimalisasi karena dapat menurunkan mutu produk pati termodifikasi. Produk pati termodifikasi yang baik harus lolos saringan 100 mesh sebanyak minimal 90 % (Dewan Standarisasi Nasional, 1992). Gumpalan keras ini dapat dihindari dengan memperhalus semprotan asam dan pengadukan yang terus-menerus.
Pada penyangraian dengan menggunakan penyemprotan larutan HCl 0 N didapatkan bahwa pati tidak menunjukkan perubahan warna yang signifikan. Penyangraian pada menit ke 30 menghasilkan pati yang berwana putih kekuningan. Warna pati cenderung tetap sampai menit ke 180.
Nilai Dextrose Equivalent (DE) pada menit ke-30 sampai 180 tidak menunjukkan pergerakan nilai yang besar. Nilai DE pada pati tapioka murni adalah 0 kemudian setelah disangrai pada 30 menit pertama didapatkan nilai DE sebesar 0,13. Selanjutnya DE tidak menunjukkan peningkatan ataupun penurunan yang tajam. Pada 30 menit pertama, pati sudah mulai terhidrolisis. Ikatan-ikatan gula pada polimer pati terputus karena reaksi hidrolisis. Reaksi hidrolisis terjadi karena adanya air walaupun pada jumlah yang kecil pada pati serta panas yang memicu putusnya ikatan glikosidik. Setelah 30 menit, nilai DE hanya meningkat hingga kisaran 0,22 pada menit ke-90. Nilai DE akan berangsur turun setelah itu. Perubahan nilai DE yang tidak terlalu mencolok ini disebabkan karena dalam penyangraian disemprotkan larutan tanpa penambahan HCl. Reaksi hanya dipercepat karena adanya panas. Tanpa HCl sebagai katalisator, reaksi hidrolisis akan berjalan lambat.
Gambar 4. Grafik perubahan DE dengan konsentrasi asam 0 N Grafik Nilai DE(% )
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 30 60 90 120 150 180 waktu (menit) DE (% ) Nilai DE(%)
Proses penyangraian dengan penyemprotan HCl dengan konsentrasi 0,1 N menghasilkan produk yang berbeda dibandingkan dengan tanpa penyemprotan. Perubahan warna jelas terlihat dari 30 menit pertama sampai menit ke-180. saat memasuki menit ke-30, pati mulai berubah warna menjadi kekuningan. Warna pati akan semakin kuning sampai menit ke-60. Setelah menit ke-60 pati akan berubah menjadi coklat dan terus menjadi lebih gelap. Pada menit ke-180 pati telah menjadi berwarna hitam.
Perubahan nilai DE terlihat sangat jelas dengan memplotkan data perubahan nilai DE. Pada menit ke-30, DE meningkat secara perlahan sampai ke titik 0,18. Setelah melewati menit ke-30, nilai DE meningkat sampai menit ke-90 dengan nilai DE tertinggi 15,3. Penurunan nilai DE terjadi setelah menit ke-90.
Gambar 5. Grafik perubahan DE dengan konsentrasi asam 0,1 N
Hal yang sama juga terlihat pada penyemprotan dengan konsentrasi asam 0,2 N. Perubahan warna terlihat lebih jelas. Pada rentang waktu yang sama, warna yang terlihat akan lebih pekat daripada warna pada penyemprotan 0,1 N. Pati yang telah disangrai sampai 180 menit juga terlihat lebih hitam.
Grafik DE(%) -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 30 60 90 120 150 180 waktu (menit) DE (% ) DE(%) ♦Nilai DE (%)
Nilai DE pada penyemprotan HCl 0,2 N hampir sama dengan pada konsentrasi 0,1 N. Pada proses penyangraian tersebut terlihat adanya peningkatan dan penurunan DE. Nilai DE pada konsentrasi 0,2 N meningkat sampai 90 menit pertama sampai ke titik 1,9. Setelah menit ke- 90 kurva DE akan berangsur turun dengan perlahan.
Gambar 6. Grafik perubahan DE dengan konsentrasi asam 0,2 N
Begitu juga dengan konsentrasi 0,2, penyemprotan dengan HCl 0,3 N juga menunjukkan perubahan warna yang hampir sama. Semakin lama penyangraian semakin gelap pula warnanya. Tingkat warnanya pun hampir sama dengan penyemprotan 0,2 N.
Perubahan nilai DE pati pada penyemprotan 0,3 N hampir sama pula dengan penyemprotan HCl 0,2 N. Pada 60 menit pertama, nilai DE akan terus naik sampai pada titik 2,1. Nilai DE akan turun dengan perlahan-lahan setelah menit ke 90. Terdapat perbedaan pada nilai maksimal DE dari konsentrsi penyemprotan HCl 0,2N dan 0,3N maupun 0,1N. Terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi asam maka semakin tinggi pula nilai DE yang dihasilkan.
Grafik DE(%) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 30 60 90 120 150 180 waktu (menit) DE (% ) DE(%) P l (DE(%)) ♦Nilai DE (%)
Gambar 7. Grafik perubahan DE dengan konsentrasi asam 0,3 N
Hal yang sama pula didapatkan dari penyemprotan dengan HCl 0,4 N. Perubahan warna juga terlihat jelas. Warna yang dihasilkan sama dengan penyemprotan HCl dengan konsentrasi 0,1N, 0,2N dan 0,3N. Perbedaan lain yang terlihat dari penampakan tidak ada.
Peningkatan nilai DE dari penyemprotan HCl 0,4 N hampir sama tipenya dengan ketiga konsentrasi larutan HCl sebelumnya (0,1 N , 0,2 N , 0,3 N). Penyangraian pada 30 menit pertama menunjukkan peningkatan nilai DE yang curam pada titik 1,2 kemudian semakin lama akan naik sampai menit ke 100. Setelah menit ke 100 nilai DE akan turun kembali.
Dari semua sampel yang didapatkan dari penyemprotan HCl 0,1 N sampai 0,4 N menunjukkan perubahan warna yang sama yaitu dari warna putih berubah menjadi kuning dan semakin lama akan menjadi hitam. Perbedaannya hanya terlihat dari kepekatan pada selang waktu yang sama. Konsentrasi yang lebih tinggi pada selang waktu yang sama memiliki tingkat warna yang lebih gelap.
Grafik DE(%) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 30 60 90 120 150 180 waktu (menit) DE (% ) DE(%) P l (DE(%)) ♦Nilai DE (%)
Gambar 8. Grafik perubahan DE dengan konsentrasi asam 0,4 N
Peningkatan nilai DE pada pati yang disemprot asam mempunyai tipe yang hampir sama. Saat waktu pertama penyangraian nilai DE akan meningkat kemudian setelah menit-menit berikutnya akan menurun secara perlahan-lahan. Semakin tinggi konsentrasi HCl yang digunakan pada awalnya meningkatkan nilai DE pula, akan tetapi bila konsentrasi HCl terus ditambah, menyebabkab turunnya nilai DE. Hal ini disebabkan karena semakin lama proses penyangraian glukosa yang terbentuk dari hidrolisis polimer pati akan mengalami reaksi karamelisasi menjadi hidroksimetil furfuraldehid. Semakin tinggi konsentrasi HCl yang digunakan akan menghasilkan glukosa yang banyak pula, akan tetapi karena adanya reaksi karamelisasi, glukosa yang rusak akan semakin banyak pula sehingga nilai DE turun (Eskin, et. al., 1971)
Setelah tahap penyangraian, pati dinetralkan dari asam HCl. Untuk menetralkannya digunakan NaOH 0,1 N. Setelah pH menjadi netral (7) penambahan NaOH dihentikan. Reaksi dari asam HCl dan NaOH akan menghasilkan garam NaCl. Kemudian suspensi tersebut diendapkan dan airnya dibuang. Untuk mencucinya, pati dikeringkan terlebih dahulu. Pati yang sudah kering ditambahkan lagi dengan air dan diendapkan kembali.
Grafik DE(%) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 30 60 90 120 150 180 waktu (menit) DE (% ) DE(%) ♦Nilai DE (%)
Garam yang terlarut dalam air dibuang. Setelah beberapa kali pencucian, pati dikeringkan kembali. Proses pengeringan dilakukan pada suhu kamar untuk menghindari kerusakan pati sebelum pengujian.
2. Metode Gelatinisasi
Metode utama modifikasi pati dengan gelatinisasi dilakukan dengan mensuspensikan pati dalam air dan dipanaskan sehingga terbentuk gel. Gel tersebut nantinya dikeringkan dan digiling menjadi halus sehingga menjadi tepung pati termodifikasi. Metode gelatinisasi lebih rumit bila dibandingkan dengan metode penyangraian karena pati mengalami perubahan bentuk fisik terlebih dahulu.
Kunci penting dari metode gelatinisasi adalah proses gelatinisasi itu sendiri. Gelatinisasi adalah rusaknya granula pati karena adanya air yang masuk ke dalam granula sehingga granula pecah dan menjadi seperti gel. Menyusupnya air ke dalam granula dipercepat oleh panas yang diberikan. Penyusupan air ke dalam granula pati dapat mempercepat proses hidrolisis karena kontak polimer pati dengan air akan semakin mudah.
Metode gelatinisasi dilakukan dengan mensuspensikan pati sebanyak 30 % ke dalam larutan asam HCl yaitu 300 gram pati ke dalam 1000 ml larutan HCl berbagai macam konsentrasi. Dilakukan variasi konsentrasi HCl sebagai katalisator reaksi hidrolisis. Lama pemanasan ditentukan dengan penelitian pendahuluan. Penelitian pendahuluan menggunakan pati dan air tanpa penambahan asam HCl. Pada penelitian pendahuluan didapatkan waktu satu jam karena pada waktu tersebut gel sudah tidak mengandung air lagi sehingga pemansan harus dihentikan. Apabila pemanasan terus dilanjutkan gel kering dan menjadi arang.
Pemanasan dilakukan dengan menggunakan penangas air dengan suhu 60oC – 70o C. Pemilihan derajat suhu ini didapatkan dari penelitian pendahuluan. Pemanasan tidak dilakukan pada suhu diatas 70oC karena proses gelatinisasi berjalan dengan sangat cepat dan air pada gel menjadi cepat habis sehingga menyulitkan dalam pengamatan. Pemanasan juga
tidak dapat dilakukan pada suhu rendah di bawah 60oC karena pati tidak dapat digelatinisasi. Suhu gelatinisasi pati tapioka berdasarkan penelitian pendahuluan adalah 65oC. Dalam penelitian ini digunakan lima variasi konsentrasi HCl yaitu 0 %, 0,5 %, 1,0 %, 1,5 %, dan 2 % (v/v) dari larutan untuk mensuspensi pati. Konsentrasi yang digunakan dalam proses gelatinisasi ini tidak menggunakan satuan normalitas ataupun molaritas karena satuan persen larutan (v/v) telah sering digunakan oleh industri. Dalam pemanasan dilakukan pengadukan secara terus-menerus untuk menghindari adanya gel kering yang menempel pada dinding serta menghomogenkan panas. Setiap 10 menit hasilnya disampling dan dikeringkan. Setelah dikeringkan pati digiling menjadi halus. Setelah itu pati modifikasi tersebut disuspensikan ke dalam air kembali dan ditambahkan NaOH secara perlahan-lahan untuk menetralkan HCl. Kemudian pencucian dilakukan untuk menghilangkan NaCl. Proses pencucian sama dengan metode penyangraian.
Pada pemanasan suspensi pati tanpa penambahan asam HCl (penelitian pendahuluan) gel mulai terbentuk pada menit ke-10 pada suhu 65o C. Gel yang terbentuk sangat kental dan pada awalnya berwarna putih kemudian semakin lama akan berubah menjadi bening.
Dari hasil pengujian nilai DE didapatkan data sebagai berikut:
Gambar 9. Grafik DE metode gelatinisasi tanpa penambahan asam
grafik DE(%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 60 waktu (menit) DE (% ) DE(%) ♦ Nilai DE (%)
Dapat dilihat di grafik nilai DE naik secara tajam dengan nilai yang sangat besar sampai ke titik 15,3 %. Peningkatan ini lebih besar dibandingkan pada metode penyangraian. Nilai DE yang meningkat tajam dibandingkan metode penyangraian ini dikarenakan adanya air yang menghidrolisis ikatan glikosidik serta pecahnya pati karena gelatinisasi sehingga pati lebih mudah terhidrolisis. Sama dengan metode penyangraian, setelah mencapai puncak, nilai DE turun kembali. Pada konsentrasi 0 % ini nilai DE sampai puncak pada menit ke-30 dan turun kembali. Penurunan nilai DE tersebut diakibatkan karena rusaknya glukosa menjadi hidroksimetil furfuraldehid.
Pada pemanasan suspensi pati yang mengandung asam 0,5 % pati juga tergelatinisasi pada menit ke 10 dengan suhu 65oC. Akan tetapi bentuk fisik gel pati tersebut berbeda dengan pati yang tidak ditambahkan asam. Gelatin pati dengan penambahan asam 0,5 % ini tidak sekental pada gelatin pati tanpa asam. Adanya HCl menyebabkan polimer pati yang terpotong semakin banyak pula yang mengakibatkan rantai polimer pati menjadi lebih pendek sehingga kekuatan gel pati rendah.
Dari hasil pengujian nilai DE didapatkan hasil sebagai berikut:
Gambar 10. Grafik DE metode gelatinisasi konsentrasi asam 0,5 %
Grafik DE(%) 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 waktu(menit) DE (% ) DE(%) P l (DE(%)) ♦ Nilai DE (%)
Dari data tersebut terlihat pola yang hampir sama dengan suspensi pati yang dipanaskan tanpa asam HCl. Pada awal proses gelatinisasi nilai DE meningkat sampai menit ke-20 pada nilai 27,9 %. Kemudian nilai DE mencapai puncak pada menit ke-30. Setelah menit ke-30, nilai DE cenderung turun kembali.
Hal yang sama terjadi pada penambahan asam sebesar 1 %. Pati yang tergelatinisasi tidak kental dan lebih encer bila dibandingkan dengan pati yang tergelatinisasi dengan menggunakan 0,5 % HCl. Semakin tinggi konsentrasi HCl yang digunakan menyebabkan polimer pati yang terhidrolisis semakin banyak pula. Polimer pati dengan rantai yang lebih pendek menyebabkan kekuatan gel pati semakin rendah. Kecenderungan nilai DE-nya pun hampir sama yaitu terjadi kenaikan dari awal pemanasan sampai menit ke-40 yaitu pada titik 49,2 %. Kemudian nilai DE terus naik sampai menit ke-50. Setelah itu nilai DE cenderung turun.
Gambar 11. Grafik DE metode gelatinisasi konsentrasi asam 1 %
Pada konsentrasi 1,5 % gel yang terbentuk adalah encer bahkan encer seperti air. Warna pati yang tergelatinisasi pada menit-menit akhir terlihat berwarna merah muda sampai kecoklatan. Perubahan nilai DE hampir sama kecenderungannya dengan sampel dengan konsentrasi HCl 1 % yaitu naik sampai menit ke-30 pada titik 17,8 % dan naik terus sampai
grafik DE(%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 60 waktu (menit) DE (% ) DE(%) ♦Nilai DE (%)
menit ke-50. Setelah itu nilai DE cenderung turun kembali. Hasil perubahan nilai DE mtode gelatinisasi sengan konsentrasi asam 1,5 % dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 12. Grafik DE metode gelatinisasi konsentrasi asam 1,5 %
Penampakan gelatin pada konsentrasi 1,5 % juga terlihat dalam konsentrasi 2%. Pati tergelatinisasi yang terbentuk sangat encer dan pada waktu-waktu akhir berwarna merah muda sampai kecoklatan. Perubahan nilai DE-nya pun hampir sama dengan sampel dengan konsentrsi 1 % dan 1,5 %. Perubahan nilai DE metode gelatinisasi dengan konsentrasi 2 % dapat dilihat pada grafik berikut:
Grafik Nilai DE (% ) 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 waktu (menit) DE (% ) Nilai DE (%)
Gambar 13. Grafik DE metode gelatinisasi konsentrasi asam 2 %
D. PENGARUH WAKTU MODIFIKASI DAN KONSENTRASI HCl