SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA V
“Kontribusi Kimia dan Pendidikan Kimia dalam Pembangunan Bangsa yang Berkarakter” Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan PMIPA FKIP UNS Surakarta, 6 April 2013
MAKALAH PENDAMPING
KIMIA ANALITIK (Kode : D-08)
ISBN : 979363167-8
PENGEMBANGAN PROSES MODIFIKASI TAPIOKA DENGAN SUBMERSIBLE UV-REAKTOR UNTUK MENINGKATKAN DAYA KEMBANG DALAM PRODUKSI MUFFIN Muhammad Adi Irawan1,*, Lukman Hakim Firdaus1, Fadilla Dwi Ratmaningsih1, dan Isti Pudjihastuti1 1
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia
* Keperluan korespondensi:,Telp: 085694503403, email:
[email protected] ABSTRAK Pati merupakan zat gizi penting dalam kehidupan sehari-hari. Kebutuhan energi manusia di dunia dipenuhi oleh sekitar 80% karbohidrat. Karbohidrat ini dapat dipenuhi dari sumber seperti biji-bijian (jagung, padi, gandum), umbi-umbian (ubi kayu, ubi jalar, kentang), dan batang (sagu) sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan bagi tanaman. Pati memegang peranan penting dalam industri pengolahan pangan, secara luas juga dipergunakan dalam industri seperti kertas, lem, tekstil, permen, glukosa, dektrosa, sirup fruktosa, dan lain-lain. Dalam perdagangan dikenal dua macam pati yaitu pati yang belum dimodifikasi dan pati yang telah dimodifikasi. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari pengaruh konsentrasi asam, lama penyinaran UV, dan waktu pengeringan. Variabel percobaan meliputi konsentrasi asam laktat (0,5; 1; 1,5; 2; dan 2,5% W), lama penyinaran lampu UV (10, 15, 20, 25, dan 30 menit), dan waktu pengeringan selama 5 jam. Sifat-sifat psikokimia dan rheologi produk ditentukan dengan analisis viskositas. Hasil optimum yang didapat diharapkan dapat digunakan untuk substitusi produk pangan. Kata Kunci : hidrolisis asam, photokimia UV, swelling power. Hingga tahun 2011 tercatat nilai impor
PENDAHULUAN di
gandum Indonesia mencapai 5,046 juta
Indonesia sangatlah besar. Sampai saat
ton per tahun. Selain tepung terigu,
ini Indonesia masih termasuk dalam
Indonesia mempunyai tepung tapioka
negara
untuk
atau tepung pati yang bahan bakunya
memenuhi kebutuhan dalam negeri.
banyak berada di alam negara ini
Ketergantungan
importir
terigu
gandum
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
351
ISBN = 979363167-8
sehingga
tidak
memegang
perlu
peranan
impor.
Pati
penting
dalam
rheologi
dari
viskositas
pati.
pati
dan
Selain
turunnya
asam
laktat
berbagai industri seperti kertas, lem,
sendiri menurunkan viskositas, radiasi
tekstil, permen, glukosa, dektrosa, sirup
sinar ultra ungu akan meningkatkan
fruktosa
keasaman
dan
lain
lain.
Dalam
perdagangan, pati dikenal ada dua jenis
dan
peningkatan
volume
adonan pati selama pemanggangan [3].
yaitu pati biasa yang belum dimodifikasi
Belakangan ini aplikasi radiasi
dan pati yang telah dimodifikasi. Pati
sinar UV berkembang pesat dalam
yang belum dimodifikasi meliputi semua
dunia industri pangan, dan minuman,
jenis pati yang dihasilkan dari pabrik
dikarenakan semakin murahnya harga
pengolahan dasar, misalnya pati tapioka
lampu UV dan mudah diperoleh, bahkan
[8]. Namun, ada beberapa kelemahan
sudah tersedia unit skala rumah tangga
dari
khususnya untuk pengolahan air minum.
tepung
tepung
tapioka
terigu.
diantaranya
jika
dibandingkan
Kelemahan
itu
dimasak
pati
Ultra Violet (UV) adalah bagian dari gelombang
elektromagnetik.
Radiasi
membutuhkan waktu yang lama, pasta
ultra
violet
adalah
radiasi
yang terbentuk keras dan tidak bening,
elektromagnetik
terhadap
panjang
sifatnya terlalu lengket dan tidak tahan
gelombang yang lebih pendek dari sinar
terhadap asam [8]. Dewasa ini metode
tampak, dan lebih panjang dari sinar X,
yang
berkisar
banyak
memodifikasi
digunakan
pati
adalah
untuk
modifikasi
antara
(Masschelein,
400
-
10
2002).
nm
Menurut
dengan asam, modifikasi dengan enzim,
Masschelein (2002) sinar UV dapat
modifikasi
diklasifikasikan menjadi 3 yaitu UV-A
dengan
oksidasi
dan
modifikasi ikatan silang [1]. Proses
panjang gelombang 400-300 nm, UV-B pati
315-280 nm dan UV-C 280-100 nm [2].
depolimerisasi
Seluruh jenis panjang gelombang sinar
dimana proses ini akan menurunkan
UV disebut gelombang actinic, juga
viskositas karena itu dapat digunakan
dikenal
pada tingkat total padatan yang lebih
bertentangan
tinggi.
dilakukan
gelombang thermic yang lebih tinggi.
meliputi dekstrinisasi, konversi asam,
Actenic melibatkan gelombang energi
dan konversi basa serta oksidasi. Pada
yang dapat memprovokasi langsung
penelitian
perubahan kimia dalam radiasi molekul.
merupakan
modifikasi reaksi
Cara
yang
ini
menggunakan
dapat
modifikasi
asam
gelombang dengan
kimia,
frekuensi
dan
Dua mekanisme dasar yang terjadi yaitu
radiasi sinar ungu. hidrolisis asam laktat
difusi (penyebaran) dan penyerapan.
dapat merubah amilosa yang ada dalam
Difusi lebih banyak berkaitan dengan
pati
panjang
sehingga
hidrolisis
tapioka
sebagai
mempengaruhi
sifat
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
gelombang
pendek.
352
ISBN = 979363167-8
Penyerapan oleh nitrogen dan oksigen
tepung gandum sebagai bahan baku di
akan menghilangkan semua vakum ultra
Indonesia. Secara spesifik penelitian ini
violet. Ketika oksigen menyerap panjang
bertujuan untuk Mengkaji
gelombang
konsentrasi
dibawah
200
nm
menghasilkan ozon, sedangkan ozon
psikokimia
sendiri mengalami penyerapan dalam
Mengkaji
fotolisis
penyinaran
dengan
kisaran
panjang
asam dan
pengaruh
terhadap
rheologi
tapioka.
pengaruh sinar
sifat
lama
ultra
ungu
gelombang 220-300 nm [4-7]. Hidrolisis
terhadap sifat psikokimia dan rheologi
asam laktat dengan radiasi sinar UV
tapioka. Mengkaji
telah
pengeringan
diteliti
antara
oleh
lain:
beberapa
Bertolini
peneliti
dkk.
(2000)
pengaruh
dengan
sinar
lama
matahari
terhadap sifat psikokimia dan rheologi
menyatakan bahwa pada saat proses
tapioka.
hidrolisis asam laktat merubah amilosa
modifikasi tapioka diharapkan dapat
sehingga mempengaruhi sifat rheologi,
menjadikan bahan subtitusi untuk terigu
misal turunnya viskositas pasta dari
dalam skala industri maupun kehidupan
tapioka [2]. Selain asam laktat sendiri
sehari-hari. Hal ini tentu saja akan
menurunkan viskositas, radiasi UV pada
menghemat anggaran negara dalam hal
pati
import bahan pangan terutama terigu.
tapioka
keasaman
juga
dan
meningkatkan
peningkatan
volume
adonan pati selama pemanggangan. Penelitian
bertujuan
Disamping ekonomi
pengembangan
itu
juga
menumbuhkan
kecil
bagi
home
industri
untuk
pangan yang berbahan baku terigu.
mengembangkan teknologi modifikasi
Karena dengan tapioka termodifikasi
tapioka
gabungan
diharapkan dapat membantu menekan
antara proses hidrolisis asam dengan
biaya produksi serta investasi dalam
reaksi photokimia dan sinar ultra ungu.
usaha.
yang
ini
Dengan
merupakan
Inovasi yang mendasar dari penelitian ini
adalah
penyinaran
hidrolisis lampu
asam
ultra
dengan
ungu
yang
METODE PENELITIAN Alat
dicelupkan dalam reaktor. Selain asam, sinar
ultra
inisiator
ungu
dalam
juga
merupakan
Peralatan
yang
digunakan
dalam penelitian ini, seperti reaktor,
modifikasi
tapioka.
lampu UV 25 watt (LG), pH meter,
proses
tersebut
beaker glass, gelas ukur, ayakan 100
memodifikasi
mesh, dan magnetic stirrer tersedia di
tapioka sehingga memiliki sifat sifat
Laboratorium Kimia Analisa PSD III
psikokimia dan rheologi yang berbeda
Teknik
dari
Universitas Diponegoro.
Gabungan
kedua
diharapkan
aslinya.
termodifikasi
mampu
Selanjutnya mampu
tapioka
Kimia
Fakultas
Teknik
menggantikan
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
353
ISBN = 979363167-8
Keterangan : 1. Reaktor 2. Lampu UV 3. Pengaduk
reaksi
dipisahkan
diproses lebih lanjut. Pengeringan dengan
3
dari
filtratnya dengan cara disaring untuk
1
2
tapioka
produk
portabel
hidrolisis
pengering
sinar
matahari. Tapioka
hasil
hidrolisis
setelah
dari
filtratnya,
dipisahkan
kemudian dikeringkan diatas portabel Gambar 1. Rangkaian alat utama proses modifikasi tepung tapioka Bahan Bahan yang digunakan antara
pengering sinar matahari dengan lama pengeringan selama 5 jam. Setelah kering
pati
termodifikasi
disaring
dengan ayakan 100 mesh. Analisis sifat
lain tepung tapioka curah dan berasal
sifat
dari
termodifikasi yang diporoses dengan
Pasar
Banyumanik,
Semarang.
psikokimia dan rheologi pati
Asam laktat teknis dari Toko Aneka
hidrolisis
Kurnia, Semarang serta Aquadest dari
lampu ultra ungu dengan prosedur
Laboratorium
analisis yaitu pengujian viskositas.
Proses
Teknik
Kimia
asam
dengan
penyinaran
Universitas Diponegoro. Prosedur Percobaan Pada
HASIL DAN PEMBAHASAN
tahap ini dimulai dengan
Pengaruh Penambahan Asam Laktat
membuat larutan asam laktat sesuai dengan konsentrasi
yang
0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan
bervariasi
2,5
%
b/b
dalam 1500 ml aquadest, kemudian melarutkan
tapioka
sebanyak
gram dalam larutan asam disinari
dengnan
500
laktat dan
lampu ultra ungu
selama 10, 15, 20, 25, dan 30 menit perlakuan
ini dilakukan dalam reaktor
(tangki) berpengaduk. Setelah selesai
Proses
modifikasi
tepung
tapioka dengan menggunakan asam laktat
dan
penyinaran
lampu
UV
dilakukan dengan menambahkan asam laktat bervariasi 2,5
%
0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan
b/b, lama penyinaran UV 20
menit dan pengeringan menggunakan matahari selama 5 jam. Dari hasil analisa
viskositas
didapatkan
hasil
seperti pada Gambar 2.
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
354
ISBN = 979363167-8
Gambar 2. Grafik Pengaruh Asam terhadap Viskositas Tepung
Gambar
2.
menunjukkan
hubungan penambahan asam laktat dengan
viskositas
tepung
akan
menghasilkan
viskositas
yang
semakin kecil [1].
tapioka
Tinggi
rendahnya
viskositas
pati
berhubungan
langsung
temodifikasi. Dapat dilihat bahwa jika
tepung
konsentrasi asam laktat ditambahkan
dengan
dari 0,5 %w sampai 1 %w maka
konsentrasi larutan. Konsentrasi larutan
didapatkan
asam
hasil
viskositas
yang
suhu
yang
gelatinisasi
semaikn
tinggi
dan
akan
semakin turun. Sedangkan penambahan
mengakibatkan suhu gelatinisasi pati
asam laktat dari 1 %w hingga 1,5 %w,
akan lebih tinggi dan efek selanjutnya
viskositas tepung tapioka mengalami
adalah
kenaikan.
mengembang
asam
Selanjutnya
laktat
hingga
mempengaruhi
penambahan 2,5
pati lebih lambat
yang
berarti
semakin
tidak
lambat pula waktu viskositas tercapai
tepung
[1]. Pada saat tercapainya suhu awal
%w
viskositas
granula
tapioka. Kondisi demikian terjadi karena
gelatinisasi,
asam dapat menyebabkan terjadinya
naik. Peningkatan ini disebabkan oleh
hidrolisis rantai pati, sehingga gel yang
terjadinya pembengkakan granula pati
terbentuk tidak kuat [1]. Sejumlah pati
yang
yang
telah
(irrevesible) di dalam air. Dalam hal ini
proses
energi kinetik molekul air lebih kuat
dimodifikasi
terhidrolisis, gelatinisasi
asam
sehingga terjadi
lebih
cepat
dan
tidak
viskositas
larutan
bersifat
dapat
mulai
balik
daripada daya tarik-menarik pati di
viskositas pasta pati juga akan turun
dalam
karena terjadi hidrolisis pengenceran
menunjukkan daya tahan aliran pada
pada
itu
suatu aliran cairan. Untuk itu dibutuhkan
penambahan asam laktat hingga 1 %w
energi guna merusak struktur molekul
pati
[1].
Oleh
karena
granula
pati.
Viskositas
yang terikat kuat antara bahan padatan
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
355
ISBN = 979363167-8
dengan cairannya. Jika pembekakan
mendekati viskositas tepung terigu yaitu
granula pati itu terjadi maka dibutuhkan
sebesar 2,5 dPa’s yang didapat melalui
tenaga lebih besar untuk memecah
analisa.
molekul pati yang terikat kuat dengan air dan ditandai dengan nilai viskositas tepung
tepioka
semakin
termodifikasi
besar
yang
Pada
proses
ini
dilakukan
penambahan
dengan menambahkan asam laktat 1
asam laktat 1 %w hingga 1,5 %w. Nilai
%w (sesuai hasil viskositas terendah),
hasil
lama penyinaran lampu UV yaitu 10, 15,
analisa
pada
Pengaruh Waktu Reaksi
tertinggi
menunjukkan
tepung tapioka termodifikasi memiliki
20,
viskositas
pengeringan
sebesar
5,8 4,5
dPa’s dPa’s.
dan Nilai
terendah viskositas
dan
selama
5
25
menit.
Sedangkan
menggunakan jam.
Dari
matahari
hasil
analisa
tersebut sudah turun dari viskositas
viskositas didapatkan hasil seperti pada
tepung tapioka tanpa melalui proses
Gambar 3.
modifikasi yaitu sebesar 7 dPa’s dan
Gambar 3. Grafik Pengaruh Waktu Reaksi terhadap Viskositas Tepung Tapioka
Gambar
3.
menggambarkan
semakin
lama
waktu
bahwa
reaksi
maka
menyebabkan rantai pati tereduksi dan cenderung
lebih
pendek
sehingga
semakin turun viskositas dari tepung
mudah menyerap air [8]. Selain itu,
termodifikasi. Dari grafik tersebut dapat
asam yang berdifusi ke dalam granula
dilihat bahwa dari waktu reaksi 5 menit
pati
hingga 20 menit, viskositas tepung turun
degradasi granula pati menjadi molekul-
dengan drastis dan setelah 20 menit
molekul yang lebih kecil dan mudah
terjadi
ini
larut dalam air. Pada saat proses
disebabkan karena semakin lama waktu
hidrolisis asam laktat merubah amilosa
penyinaran dengan lampu UV berarti
sehingga mempengaruhi sifat rheologi,
juga semakin lama waktu hidrolisis,
misal turunnya viskositas pasta dari
viskositas
konstan.
Hal
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
akan
mendorong
terjadinya
356
ISBN = 979363167-8
laktat sendiri
Universitas Diponegoro penulis ucapkan
menurunkan viskositas, radiasi UV pada
terimakasih atas bantuannya selama
pati
meningkatkan
melaksanakan penelitian ini. Kemudian
keasaman [2]. Oleh karena itu, larutan
kepada semua pihak yang telah turut
pati tersebut lebih encer dan viskositas
serta membantu hingga makalah ini
semakin menurun.
dapat
tapioka. Selain asam
tapioka
juga
tersusun
dengan
baik
kami
ucapkan terimakasih.
KESIMPULAN Kondisi akhir yang memberikan hasil viskositas tepung tapioka terendah
DAFTAR RUJUKAN [1] Alsuhendra dan Ridawati., 2010.
dengan konsentrasi asam laktat 1%w,
Pengaruh
waktu penyinaran UV selama 20 menit,
Pregelatinisasi, Asam, danEnzimatis
dan
Terhadap Sifat
waktu
pengeringan
matahari
Modifikasi
selama 5 jam. Hasil viskositas terendah
Tepung
dari penelitian ini adalah 4,3 dPa’s
esculenta). PS
masih
UNJ. Jakarta.
cukup
tinggi
dibandingkan
dengan tepung terigu yaitu sebesar 2,5
Secara
Fungsional
Umbi
GembiliDioscorea Tata
Boga.
[2] Bertolini, A.C. Chistian Mestres. Paul
dPa’s. Dari hasil penelitian ini dapat
Colonna.
dilihat bahwa dengan menggunakan
RheologicalProperties of Acidified
asam
and UV
laktat
dan
sinar
UV
maka
2000.
Irradiated
viskositas tepung tapioka dapat turun
Starch.Starch/Starke
dari kondisi awal sebesar 7 dPa’s
344
menjadi 4,3 dPa’s. Oleh karena itu perlu
52:340-
[3] Greenwood, C.T dan D.N Munro.
agar
1979. Carbohydrates di dalam R.J.
viskositas tepung tapioka ini mempunyai
Priestley, ed. Effects of Heat on
kondisi yang menyerupai tepung terigu
Foodstufs. Applied Science Publ.
pada umumnya.
Ltd. London.
dilakukan
penelitian
lanjutan
[4] Jane, J. 1995. Starch Properties Modifications and Application. Jurnal
UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan ucapkan
terimakasih
kepada
DIKTI
yang
of Macromolecular Science. Part A. penulis telah
32: 4, 751-757. [5] Koswara,
mendanai penelitian ini melalui Program Kreativitas
Mahasiswa
Selanjutnya
kepada
segenap
(PKM).
Kimia
Fakultas
teknologi
ModifikasiPati. Ebook Pangan. [6] Muwarni ,I.A. 1989. Sifat Fisiko Kimia
staff
Laboratorium Kimia Analisa PSD III Teknik
2006.
Pati Jagung Termodifikasi. Skripsi. Fateta IPB. Bogor
Teknik
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
357
ISBN = 979363167-8
[7] Phimphilai,
S.Oratai
Chumnan.
Kajomdai Phimphilai dan Klanarong Sriroth. 2005. Effects of Ultraviolet Radiation
and
Temperature
on
Characteristics of Modified Cassava Starch.
Departement
of
Food
Technology. Faculty of Engineering and
Agroindustry.
University.
A
Sansai
Maejo Chiangmai
Thailand. [8] Pudjihastuti,I.,2010. Pengembangan Proses Inovatif Kombinasi Reaksi Hidrolisis
Asam
dan
Reaksi
Photokimia UV Untuk Produksi Pati Termodifikasi dari Tapioka. Tesis. Magister
Teknik
kimia
UNDIP.
Semarang.
TANYA JAWAB Nama Penanya
:Hartati Soetjipto
Nama Pemakalah
:Muhammad Adi Irawan
Pertanyaan
:
Uji rheologi viskositas tepung tapioka menggunakan alat dan metode apa?
Jawaban
:
Kami tidak melakukan uji viskositas sendiri, tetapi mengujikan viskositas di universitas lain. Seingga mohon maaf tidak
dapat
metodenya,
menyebutkan tetapi
nama alatnya
menggunakan alata viskosimeter.
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia V
358
