© Manufacture of Glucose from Starch

Glukosa adalah gula sederhana dengan rumus molekul C6H12O6. Glukosa adalah monosakarida yang paling melimpah, [3] subkategori karbohidrat. Glukosa terutama dibuat oleh tanaman dan sebagian besar ganggang selama fotosintesis dari air dan karbon dioksida, menggunakan energi dari sinar matahari, di mana digunakan untuk membuat selulosa di dinding sel, karbohidrat paling melimpah di dunia.

Dalam metabolisme energi, glukosa adalah sumber energi terpenting di semua organisme. Glukosa untuk metabolisme disimpan sebagai polimer, pada tumbuhan terutama sebagai pati dan amilopektin, dan pada hewan sebagai glikogen. Glukosa beredar dalam darah hewan sebagai gula darah. Bentuk alami glukosa adalah d-glukosa, sedangkan l-glukosa diproduksi secara sintetis dalam jumlah yang relatif kecil dan kurang penting [rujukan?]. Glukosa adalah monosakarida yang mengandung enam atom karbon dan gugus aldehida, dan karenanya merupakan aldoheksosa. Molekul glukosa dapat berada dalam bentuk rantai terbuka (asiklik) maupun cincin (siklik). Glukosa terjadi secara alami dan ditemukan dalam keadaan bebas dalam buah-buahan dan bagian lain dari tanaman. Pada hewan, glukosa dilepaskan dari pemecahan glikogen dalam proses yang dikenal sebagai glikogenolisis.

Glukosa, sebagai larutan gula intravena, termasuk dalam Daftar Obat Esensial Organisasi Kesehatan Dunia, obat paling aman dan paling efektif yang dibutuhkan dalam sistem kesehatan. Itu juga ada dalam daftar dalam kombinasi dengan natrium klorida.

Nama glukosa berasal dari bahasa Yunani Kuno (gleûkos, "anggur, harus"), dari (glykýs, "manis"). Akhiran "-ose" adalah pengklasifikasi kimia, yang menunjukkan gula.

Sifat kimia

Glukosa membentuk padatan putih atau tidak berwarna yang sangat larut dalam air dan asam asetat tetapi kurang larut dalam metanol dan etanol. Mereka meleleh pada 146°C (295°F) (α) dan 150°C (302°F) (β), dan terurai mulai dari 188°C (370°F) dengan pelepasan berbagai produk yang mudah menguap, yang akhirnya meninggalkan residu. karbon. Glukosa memiliki eksponen disosiasi (pK) 12,16 pada 25˚C dalam metanol dan air.

Dengan enam atom karbon, itu diklasifikasikan sebagai heksosa, subkategori monosakarida. d-Glukosa adalah salah satu dari enam belas stereoisomer aldoheksosa. Isomer-d, d-glukosa, juga dikenal sebagai dekstrosa, terdapat secara luas di alam, tetapi isomer-l, l-glukosa, tidak. Glukosa dapat diperoleh dengan hidrolisis karbohidrat seperti gula susu (laktosa), gula tebu (sukrosa), maltosa, selulosa, glikogen, dll. Dekstrosa umumnya diproduksi secara komersial dari tepung jagung di AS dan Jepang, dari kentang dan tepung gandum di Eropa , dan dari tepung tapioka di daerah tropis. Proses manufaktur menggunakan hidrolisis melalui pengukusan bertekanan pada pH terkontrol dalam jet diikuti dengan depolimerisasi enzimatik lebih lanjut. Glukosa yang tidak terikat adalah salah satu bahan utama madu. Semua bentuk glukosa tidak berwarna dan mudah larut dalam air, asam asetat, dan beberapa pelarut lainnya. Mereka hanya sedikit larut dalam metanol dan etanol.

( https://en.wikipedia.org/wiki/Glucose )

REAKSI KIMIA

          Glukosa dihasilkan oleh reaksi hidrolisis pati dengan air, dengan bantuan katalisator asam dan enzim. Reaksi hidrolisis yang pertama dilakukan dengan bantuan katalisator HCl. Konsentrasi HCl yang digunakan 0.1% dan konsentrasi pati (tapioca) sebesar 30%, sisanya air. Konversi yang diperoleh sebesar 42%.

            Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut 

             ( C₆H₁₀O₅)n  + n  H₂O   ====>   n  C₆H₁₂O₆

                  ( pati )                                         ( Glukosa )

        Suhu reaksi sekitar 95°C dan tekanan 1 atm. Panas reaksi cenderung endotermis, sehingga diperlukan pemanasan dengan steam jenuh agar suhu terjaga 95°C. Reaksi dijalankan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB/CSTR).

         Dengan katalisator asam HCl konversi yang dapat dicapai hanya 42%, sehingga diperlukan enzim penghidrolisa agar pati bisa diubah lanjut menjadi gula. Namun sebelum ke tahapan reaksi ini, maka senyawa HCl harus dihilangkan dengan cara dinetralkan dengan NaOH membentuk garam NaCl.

        Reaksi hidrolisis kedua dilakukan dengan bantuan enzim α-amilase dari Bacilus licheniformis atau Bacilus stearothermophillus memberikan keunggulan: jenis enzim termostabil, memberikan efisiensi pemutusan ikatan α-1,4-glikosidik yang lebih besar, dan mengurangi pembentukan produk ikutan dan pembentukan warna. Konversi hidrolisis   = 63% , konversi total termasuk dengan katalisator asam.  ( akademik.che.itb.ac.id/.../enz-proses-konversi-enzimat.. )

    Suhu reaksi sekitar 60°C dan tekanan 1 atm dan dijalankan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB/CSTR).

URAIAN PROSES

Tepung tapioka dari gudang diangkut ke dalam Tangki Pencampur (TP-01) untuk dicampur dengan air sehingga konsntrasinya menjadi 30%. Kemudian tepung tapioca 30% dipompa dan diumpankan ke dalam Reaktor 01. Di dalam Reaktor 01 juga diumpankan larutan HCl 35% sebagai katalisator. Suhu reaksi sekitar 95°C dan tekanan 1 atm. Panas reaksi cenderung endotermis, sehingga diperlukan pemanasan dengan steam jenuh agar suhu terjaga 95°C. Reaksi dijalankan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB/CSTR).

Hasil hidrolisis kemudian diumpankan ke dalam Tangki Netralizer (TN-01), dimana senyawa HCl akan dinetralkan dengan NaOH membentuk NaCl. Larutan NaOH 40% diumpankan ke dalam TN. Hasil reaksi penetralan dari TN kemudian diumpankan ke dalam Reaktor 02. Reaksi hidrolisis kedua dilakukan dengan bantuan enzim α-amilase dari Bacilus licheniformis atau Bacilus stearothermophillus memberikan konversi total hidrolisis 63%, konversi total termasuk dengan katalisator asam. Suhu reaksi sekitar 60°C dan tekanan 1 atm dan dijalankan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB/CSTR).

Hasil reaksi yang keluar dari Reaktor 02 kemudian diumpankan ke dalam Rotary Drum Filter (RDF) untuk memisahkan sisa pati tapioca dan komponen lainnya dari larutan glukosa yang terbentuk pada reaksi hidrolisis sebelumnya. Cake yang mengandung padatan pati dan komponen lainnya diangkut ke unit pengolah limbah.  Filtrat yang diperoleh berupa larutan glukosa sekitar 17%. Filtrat kemudian akan dibersihkan dari komponen-komponen pengotor yang terikut dari bahan baku awal sampai dalam proses reaksi, sebelum dipekatkan di Evaporator menjadi larutan glukosa 80%. Pembersihan melalui rangkaian alat Kation exchanger, Anion exchanger an zone Bleaching.

DIAGRAM ALIR

DATA UNTUK REAKTOR

REAKTOR 01

Jenis : Reaktor  Alir Tangki Berpengaduk (RATB/CSTR)

☻Kondisi operasi
Suhu	: 95°C
Tekanan	: 1 atm
Sifat reaksi	: endotermis
Kondisi proses	: isotermal - non adiabatis
Pemanas	: steam jenuh

☻ Kinetika reaksi

Persamaan kecepatan reaksi:      

           r_A = k.C_A

Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:

           k   = 0.4173  

dengan:

rA     = kecepatan reaksi	,  kmol/  m3.men
CA    = konsentrasi pati	,  kmol/  m3
k       = konstanta kecepatan reaksi	,  1 / menit

Waktu tinggal liquid dalam Reaktor sekitar 1,75 jam.

REAKTOR 02

Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB/CSTR)

☻Kondisi operasi
Suhu	: 60°C
Tekanan	: 1 atm
Sifat reaksi	: endotermis
Kondisi proses	: isotermal - non adiabatis
Pemanas	: steam jenuh

☻ Kinetika reaksi

Persamaan kecepatan reaksi:      

           r_A = k.C_A

Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:

            k   = 1,135

dengan:

rA     = kecepatan reaksi	,  kmol/  m3.men
CA    = konsentrasi pati	,  kmol/  m3
k       = konstanta kecepatan reaksi	,  1 / men

Waktu tinggal liquid dalam Reaktor sekitar 0,5 jam

Harga konstanta kecepatan reaksi k dihitung dari berbagai literature yang mendukung.
Data US Patent untuk pembuatan Glukose dari Pati (Starch) adalah:

United States Patent No 4356266, 26 Oktober 1982 dengan label Process For The Hydrolysis Of Starch And Fermentable Hydrolysates Obtained Therefrom 

Kamis, 19 Rabiul Akhir 1443 H / 25 November 2021 M