Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 1. Komposisi kimia ubi kayu segar per 100 gram. Bahan
Symbol Ubi Kayu Putih
Ubi Kayu Kuning Kalori
Protein Lemak
Karbohidrat Kalsium
Phospor Besi
Vitamin A Vitamin B1
Vitamin C Air
Bagian yang dapat dimakan
cal gr
gr gr
mg mg
mg SI
mg mg
gr 146,00
1,20 0,30
34,70 33,00
40,00 0,70
0,00 0,06
30,00 75,00
75,00 157,00
0,80 0,30
37,90 33 ,00
40,00 0,70
385,00 0,06
30,00 75,00
75,00
Sumber : Direktorat Gizi Dep.Kes R.I 1972, di dalam Ciptadi, 1976
2.2. Glukosa
Monosakarida yang terpenting dan mengandung enam atom karbon, dikenal dengan nama glukosa C
6
H
12
O
6
dan dektrosa C
6
H
10
O
6
yang disebut juga gula darah atau gula anggur. Glukosa merupakan salah satu aldoheksosa yang berisomer,
yang merupakan unsure penting dalam alam, maupun karena peranannya yang penting
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
dalam proses biologis. Glukosa adalah gula yang merupakan hasil ubahan semua karbohidrat dalam tubuh sebelum proses-proses oksidasi. Glukosa dijumpai dalam
semua buah-buahan masak, dan terutama melimpah dalam anggur. Banyak karbohidrat lain misalnya : Maltosa, Sukrosa, dan pati menghasilkan glukosa bila
dihidrolisa. Reaksi kimia dan analisa menyatakan bahwa molekul glujkosa mengandung
lima gugus hidroksil dan sebuah gugus aldehida yang direkatkan pada rantai enam karbon. Maka glukosa dapat dipaparkan oleh rumus bangun berikut ini. Fessenden,
1999
H
HOC2CHCHCHCHC=O OH OHOHOH
Terdapat empat atom karbon kiral yang tidak sama dalam sebuah molekul glukosa, maka akan terdapat 24 atau 16 isomer optis yang mungkin, artinya glukosa
biasa adalah salah satu dari enam belas aldoheksosa, semuanya mempunyai rumus bangun yang sama. Keenam belas gugus itu diisolasi dan diidentifikasi. Sifat-sifat
glukosa : •
Optis aktif
•
Memutar bidang polarisasi
•
Tidak berbau, berbhentuk kristal putih, rasanya manis
• Titik lebur m.p
= 146 C
• Titik beku
= 141,8 C
• Berat molekul
= 180,16 grmol
• Kapasitas panas
= 0,29 kkalkg C
• Spesifik gravity 25
C = 1,544
Perry, 1997
Sirup glukosa gula cair banyak digunakan dalam pembuatan permen, es krim, manisan buah-buahan, campuran obat-obatan, campuran tembakau, campuran semir
sepatu, pembuatan sabun, perekat dan sebagainya. Penggunaannya tergantung pada kadar dektrosa D-Glukosa dan kemurnian sirup.
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.3. Pati
Pati adalah homopolimer dari monosakarida yang merupakan sumber utama energi yang menyusun sebagian besar makanan. Berbagai jenis hasil pertanian
digunakan sebagai sumber pati seperti ubi kayu, jagung, sagu, ubi jalar dan jenis umbi-umbian lainnya Goutara dan Wijandi, 1975.
Pati tersusun dari unsure karbon, hydrogen dan oksigen dengan rumus kimia C6H10O5n. Struktur pati terdiri dari dua komponen yaitu amilosa 10 – 20 dan
amilopektin 80 – 90 . Amilosa merupakan komponen pati yang tidak larut dalam air dingin tetapi
larut dalam air panas 60 – 80 C, mempunyai berat molekul rata-rata 10.000 – 60.000
yang terdiri dari rantai satuan glukosa yang dihubungkan pada kedudukan atom karbon 1,4 oleh
α - glukosida.
CH2OH CH2OH
CH2OH O
O O
OH OH
O O
O O
OH OH
OH
Gambar 1. Rumus Molekul Amilosa
Amilopektin adalah bagian pati yang tidak larut, mempunyai berat molekul rata-rata 60.000 – 1.000.000 yang terdiri dari rantai satuan glukosa yang dihubungkan
pada kedudukan atom karbon dari rantai cabang 1,6 oleh ikatan α - glukosida
Holleman dan Aten, 1956; Mertz, 1960
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
CH2OH H
H
n OH
H O
CH2OH H
OH CH2
H H
H H
O O
n O
n OH
H OH
H
H OH
H OH
Gambar 2 : Rumus Molekul Amilopektin
Komposisi Kimia Pati MenurutBrautlecht 1953, komposisi kimia pati ubi kayu yang sudah diselidiki
bersama Eynen – Lane dapat dilihat dalam table 3 berikut :
Tabel 3. Komposisi Tapioka Menurut Brautlecht Kompaonen
Hasil Analisis Eynen – lane
Barutlecht Air
Protein Lemak
Abu Pati
9,00 – 18,00 0,30 – 1,00
0,10 – 0,40 0,10 – 0,80
81,00 – 89,00 11,30
0,50 0,10
0,90 88,01
Sumber : Brautlecht 1953
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
Pada garis besarnya, proses pembuatan pati tapioca terdiri dari beberapa tahap Brautlecht , 1953 :
a. Umbi ubi kayu dibuang kulit luarnya lalu dibersihkan
b. Pemarutan umbi, untuk memecahkan dinding sel agar butir pati di dalamnya
dapat terlepas. Dalam pemarutan ini tidak semua sel-sel itu pecah oleh karena itu hasil parutan diremas kuat
c. Peremasan dan penyaringan dengan penambahan air, kemudian pengendapan
pati 24 jam di bak panci. Pati yang mengendap di cuci beberapa kali dengan air sampai cairan menjadi jernih
d. Pengeringan dapat dilakukan di sinar matahari atau di alat pengering, untuk
mencegah perkembangan mikroba e.
Menggiling pati yang masih kasar dan pengayakan
Menurut Brautlecht 1953, dalam hal pengeringan tepung tapioka kadar air yang terbaik berada diantara 10 – 14 . Tetapi pada umumnya untuk pengeringan
tepung tapioka ditetapkan sampai kadar air 14,55 – 17,5 . Kadar air yang tinggi akan memudahkan tumbuhnya jamur dan berbau sehingga tepung menjadi rusak dan
mutunya menurun. Pati dapat dimodifikasi melalui cara hidrolisis, oksidasi, cronslinking dan
subtitusi. Produk-produk modifikasi tersebut diantaranya thin boiling starch, pati teroksidasi, pregelatinized starch dan glukosa Tjokroadikoesoemo, 1986.
2.1.3. Kalsium Karbonat CaCO
3
Kalsium karbonat adalah suatu senyawa kimia dengan rumus CaCO
3
. Kalsium karbonat merupakan suatu unsur yang umum dapat ditemui dalam semua bagian
didunia , yang mana sumber utamanya berasal dari kulit kerang dan organisme – organisme laut lainnya dan cangkang telur. Kalsium karbonat dipakai dalam bahan
ramuan kapur untuk kesuburan tanah pertanian yang mengandung mineral . Pada obat – obatan biasanya digunakan sebagai anti defisiensi zat kapur dan sebagai antasida.
Kalsium karbonat jika bereaksi dapat terurai menjadi karbonat lainnya seperti: 1.
Jika bereaksi dengan asam kuat akan menghasilkan karbondioksida
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
CaCO
3
+ 2HCl CaCl
2
+ CO
2
+ H
2
O 2.
Senyawa ini melepas karbondioksida pada pemanasan melebihi 840
o
C dan membentuk kalsium oksida atau dengan nama lain quicklime.
CaCO
3
CaO + CO
2
3
.
Kalsium karbonat akan bereaksi dengan air dan jenuh dengan karbondioksida untuk membentuk larutan kalsium bikarbonat.
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O CaHCO
3 2
2.1.4. Asam Laktat
Asam laktat juga disebut dengan asam susu atau cuka susu atau menurut IUPAC adalah cuka 2- hydroxypropanoic dan berperan dalam beberapa proses –
proses biokimia. Asam laktat ditemui pertama kali pada tahun 1780 oleh satu Ahli
kimia bangsa swedia,yaitu Carl Wilhelm, Scheele, dan merupakan salah satu asam karbon dengan satu rumusan kimia dari C3H6O3. Asam laktat mempunyai kelompok
hidroksit sampai gugus karboksil, pembuatan asam laktat cuka hidroksi alfa AHA. Asam laktatasam susu bersifat kiral dan mempunyai dua isomer optis. Salah
satu dikenal sebagai cuka L-+-lactic atau cuka S-lactic. Cuka L-+-Lactic adalah isometri secara biologi.
2.1.5. Kalsium Laktat
Kalsium laktat berupa kristal-kristal putih yang dapat dihasilkan dari reaksi hasil fermentasi asam laktat terhadap kalsium karbonat .
2CH
3
CHOHCOOH + CaCO
3
CH
3
CHOHCOO
2
Ca + H
2
CO
3
Umumnya kalsium laktat di temukan pada keju yang sudah lama terbentuk. Dalam industri farmasi kalsium laktat banyak dijumpai sebagai antasida serta untuk melawan
defisiensi kalsium. Kalsium laktat dapat diserap dalam berbagai kondisi pH dan tidak memerlukan tambahan zat nutrisi lain untuk daya serapnya.
Kalsium laktat ditambahkan pada makanan mengandung gula tinggi dengan maksud mencegah pembusukan gigi. Apabila ditambahkan pada permen karet yang
mengandung xylitol maka dapat menambah remineralisasi dari enamel gigi. Dalam bidang pangan, kalsium laktat ditambahkan pada potongan buah segar seperti
melon untuk mengawetkan tekstur dan kesegarannya tanpa menimbulkan citarasa pahit yang dihasilkan oleh kalsium klorida yang terkandung pada bahan tersebut.
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.2. Sifat Bahan Pereaksi
2.2.1. Asam Klorida HCl a.
Sifat Fisika :
Berat molekul : 36,7 grml
Titik didih 760 mmHg
: - 85,023 C
Titik beku pada tekanan saturation tripel point : -114,19
C
Densitas gas, grml Pada 20
C : 0,001526
Pada 25 C
: 0,001500
Indeks reaktif gas n
D 20
pada 1 atm : 0,000415 n
D 25
pada 1 atm : 0,000408
b. Sifat Kimia :
Asam Kuat
Larut dalam air
Bereaksi dengan basa menghasilkan garam dan air
Reaksi HCl + NaOH
NaCl + H
2
O Perry, 1997
2.2.2. Natrium Hidroksida NaOH a.
Sifat Fisika :
Warna : PUTIH
Berat molekul
: 40 GRML
Spesifik grafity : 2,130
Titik didih 760 mmHg
: 1390 C
Titikleleh 760 mmHg
: 318,4 C
Viskositas
: 1,103 cP
Entropi S : 64,46 JK mol
Kapasitas kalor Cp
: 59,54 JK mol
Entalpi pembentukan Hf, 25 C
: -425,61 KJmol
Energi bebas Gibbs pembentukan Gf, 25 C : - 379,49 KJmol
Perry, 1997
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
b. Sifat Kimia :
Basa kuat
Larut dalam air
Zat yang sangat reaktif
Bereaksi dengan asam menghasilkan garam dan air
Reaksi NaOH + HCl
NaCl + H
2
O Perry, 1997
2.2.3. Natrium Klorida NaCl a.
Sifat Fisika :
Berat molekul : 58,45 grmol
Indeks reaktif
: 1,544
Spesifik gravity : 2,163
Titik leleh 760 mmHg : 800,4
C
Titik didih 760 mmHg : 1413 C
Kapasitas kalor Cp
: 50,50 JK mol
Entropi ∆S
NaCl
s
: 72,13 JK mol NaCl
aq
: 115,0 JK mol
Entalpi pembentukan ∆Hf, 25
C NaCls
: -411,15 KJmol NaClaq
: -407,1 KJmol
Energi bebas Gibbs pembentukan ∆Gf,25
C NaCl
s
: -348,14 KJmol NaCl
aq
: -393,0 KJmol Perry, 1997
b. Sifat Kimia :
Larut dalam air
Senyawa yang tersusun atas Na dan Cl
Tidak bereaksi dengan asam maupun basa
Perry, 1997
2.2.4. Air H
2
O a.
Sifat Fisika :
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
Berat molekul
: 18,015 grmol
Titik didih 760 mmHg : 100
C
Titik beku 760 mmHg : 0
C
Densitas : 0,998 grml
Tegangan permukaan
: 71,97 dynecm
Indeks bias : 1,3325 n
D
Viskositas
: 8,949 mP
Konstanta disosiasi ionic : 10
-14
Panas ionisasi
: 55,71 KJmol
Panas pembentukan 18 C : 285,89 KJmol
Panas fusi 0
C : 6,010 KJmol
Panas penguapan 100
C : 40,615 C
Konstanta dielektrik
: 77,94
Kecepatan suara : 1496,3 mdet
Komprerssibilitas isothermal : 45,6 x 10
-6
Poanas spesifik
: 4,179 Jgr C
Konduktivitas thermal 20
C : 5,98 x 10
-3
wattcm
2
Ccm
Konduktivitas elektrik : 10
-8
ohm
-1
cm
-1
Kapasitas kalor Cp, 25
C H
2
O
s
: 75,291 JK mol H
2
O
g
: 33,58 JK mol
Entropi ∆S, 25
C H
2
O
s
: 69,91 JK mol H
2
O
g
: 188,83 JK mol
Entalpi pembentukan ∆Hf, 25
C H
2
O
s
: -285,83 KJmol H
2
O
g
: -241,82 KJmol
Energi bebas Gibbs pembentukan ∆Gf, 25
C H
2
O
s
: -237,83 KJmol H
2
O
g
: -228,57 KJmol
Entalpi peleburan, 25 C
: 6,008 KJmol
Entalpi penguapan, 25 C
: 40,656 KJmol Kirk Othmer, 1960
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 TonTahun, 2008.
USU Repository © 2009
b. Sifat Kimia :
Pelarut netral
Senyawa yang tersusun atas H
2
dan O
2
2H
2
+ O
2
2H
2
O
Senyawa polar karena memiliki pasangan electron bebas
Bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat
Bereaksi dengan logam Kirk Othmer, 1960
2.3. Deskripsi Proses