absorbansi pada panjang gelombang 490 nm serta kadar hidroksi metil furfural HMF ditentukan menggunakan metode seperti yang dijelaskan pada Bab 2.2.4.
Hasil glukosa dihitung berdasarkan kadar pati dalam bahan starch-based theoretical yield
. Prosedur analisis yang rinci disajikan pada Lampiran 3. Sejumlah kecil residu ampas tapioka diambil dari dalam hidrolisat,
kemudian dicuci dengan air suling tiga kali, dikeringkan menggunakan pengering beku, lalu diamati morfologinya menggunakan Scanning Electron Microscope
SEM Zeiss Evo50-05-87.
4.2.5. Optimasi hidrolisis asam ampas tapioka menggunakan iradiasi gelombang mikro
4.2.5.1. Percobaan tunggal pada konsentrasi substrat rendah
Beberapa percobaan tunggal pada konsentrasi substrat rendah 5 bv dilakukan untuk mempelajari pengaruh lama pemanasan dan konsentrasi asam
sulfat terhadap hasil hidrolisis, serta untuk menentukan selang lama pemanasan dan konsentrasi asam yang akan digunakan sebagai faktor atau peubah bebas
dalam proses optimasi menggunakan Central Composite Design CCD. Mula- mula hidrolisis dilakukan dengan konsentrasi asam sulfat 0,5 selama 5, 7,5, 10
dan 12,5 menit. Selanjutnya, percobaan dilakukan dengan konsentrasi asam sulfat 0,1-0,8 selama 10 menit. Setelah itu, percobaan dilakukan pada konsentrasi
substrat 5, 10, 15, 20 dan 25 bv dengan asam sulfat 0,5 selama 10 menit. Semua percobaan dilakukan pada tingkat daya 550 W.
4.2.5.2. Optimasi hidrolisis dengan CCD dan RSM
Optimasi dilakukan pada konsentrasi substrat 20 terhadap dua faktor, yaitu konsentrasi asam sulfat dan lama pemanasan. Hasil glukosa digunakan sebagai
peubah respon. Optimasi dilakukan menggunakan Rotatable CCD Cochran dan Cox 1992 dengan nilai
α 1,414. Jumlah titik percobaan 13, terdiri dari 2
2
titik faktorial, 4 titik bintang dan 5 titik pusat, masing-masing dengan 2 ulangan.
Model polinomial kuadratik dibangun pada data menggunakan persamaan regresi sebagai berikut.
Y = b + b
1
X
1
+ b
2
X
2
+ b
11
X
1 2
+ b
22
X
2 2
+ b
12
X
1
X
2
dengan Y adalah peubah respon hasil glukosa basis pati, X
1
konsentrasi asam dan X
2
lama pemanasan menit adalah peubah bebas, b koefisien
intersep, b
1
, b
2
, b
12
, b
11
, dan b
22
adalah koefisien regresi. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan Response Surface Methodology RSM dengan bantuan
piranti lunak Minitab
®
Release 16. Kesesuaian model dianalisis berdasarkan analisis ragam. Validasi model dievaluasi dengan melakukan percobaan pada
enam titik yang berbeda, termasuk pada kondisi optimum.
4.3. Hasil dan Pembahasan 4.3.1. Karakteristik karbon aktif
Karakteristik kedua jenis karbon aktif yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Tabel 4.1. Bentuk fisik kedua karbon aktif, hampir sama, yaitu
granul, namun ukuran partikel karbon aktif 1 KA1 relatif lebih seragam dibandingkan karbon aktif 2 KA2. Oleh karena itu, untuk keseragaman,
dilakukan pemilahan dan pemilihan KA2, sehingga diperoleh karbon aktif dengan ukuran 10-20 mesh. Nilai pH KA1 lebih rendah dari KA2, sehingga KA1
berpotensi mempunyai daya hidrolisis lebih kuat daripada KA2. Daya adsorpsi KA1 terhadap senyawa I
2
yang mewakili senyawa berukuran kecil atau berbobot molekul rendah, hanya sedikit lebih tinggi daripada KA2, namun daya
adsorpsinya terhadap senyawa biru metilena yang mewakili senyawa berukuran atau berbobot molekul besar, sangat berbeda dengan KA2. Demikian juga luas
permukaannya, KA1 jauh lebih besar daripada KA2. Dengan demikian, sifat adsorpsi KA1 lebih baik daripada KA2. Perbedaan yang besar ini diduga dapat
mempengaruhi hasil hidrolisis, karena pada penelitian sebelumnya Bab III perbedaan daya serap terhadap senyawa I
2
dan biru metilena yang sedikit saja ternyata memberikan pengaruh yang berbeda terhadap karakteristik hidrolisat
ampas tapioka. Perbedaan besar akibat pengaruh karakteristik KA1 dan KA2 kemungkinan akan terjadi pada daya adsorpsi terhadap senyawa dengan bobot
molekul yang hampir sama dengan bobot molekul biru metilena 319,86, misalnya senyawa maltosa yang mempunyai bobot molekul 342.
Tabel 4.1 Karakteristik karbon aktif Karbon Aktif
Karakteristik 1 2
Bentuk Granul Granul
Ukuran 10-20 mesh
10-20 mesh pH 6,01
6,91 Sifat adsorpsi
- Daya serap I
2
mgg 1213,15
1075,41 - Daya serap biru metilena mgg
264,53 18,11
- Luas permukaan m
2
g 981,72 67,21
setelah penyeragaman
4.3.2. Pengaruh tingkat daya iradiasi gelombang mikro dan karbon aktif
terhadap hidrolisat ampas tapioka
4.3.2.1. Kadar total padatan terlarut hidrolisat ampas tapioka Kadar total padatan terlarut di dalam hidrolisat ampas tapioka meningkat
seiring meningkatnya lama pemanasan Gambar 4.1, kecuali pada hidrolisat yang dihasilkan dari hidrolisis pada tingkat daya iradiasi 550 W dengan penambahan
KA1. Pemanasan yang lebih lama meningkatkan kelarutan komponen kimia, terutama pati dan hemiselulosa, di dalam ampas tapioka, sehingga kadar total
padatan terlarutnya meningkat. Kekecualian yang terjadi pada hidrolisat dengan perlakuan seperti disebutkan di atas, yaitu kadar total padatan terlarut sedikit
menurun dengan semakin lamanya waktu pemanasan, disebabkan terjadinya adsorpsi sebagian maltooligomer dengan derajat polimerisasi rendah yang
terbentuk pada proses hidrolisis di permukaan KA1 yang mempunyai daya adsorpsi yang lebih tinggi daripada KA2. Pada tingkat daya iradiasi gelombang
mikro yang lebih rendah 330 W diduga baru dihasilkan fraksi terlarut dengan derajat polimerisasi yang tinggi dan hanya sedikit dihasilkan fraksi terlarut berupa
maltooligomer dengan derajat polimerisasi rendah. Molekul dengan derajat polimerisasi yang tinggi diduga tidak teradsorpsi oleh KA1 maupun KA2,
sehingga total padatan terlarut pada tiap tingkat lama pemanasan yang sama di dalam semua hidrolisat relatif sama. Pada tingkat daya iradiasi 550 W sudah lebih
banyak terbentuk maltooligomer. Maltooligomer ini diduga teradsorpsi di permukaan KA1 yang mempunyai luas permukaan atau daya adsorpsi tinggi,
namun tidak teradsorpsi di permukaan KA2, sehingga kadar total padatan terlarut
