Fructose syrup production from Onggok with isomerization process by Mg/Al hydrotalcite catalyst and glucose isomerase enzyme

Abstract

Onggok, solid waste of tapioca still contains high carbohydrate. This component can be converted to liquid sugar (glucose and fructose). Hydrolysis process convert carbohydrate become glucose syrup while isomerization process would change those glucose become fructose syrup. This study aims to produce fructose from Onggok with isomerization by Mg/Al hydrotalcite catalyst and compare the productivity 500ml Onggok substrate (10.32 percent DS) was hydrolyzed become glucose in liquefaction and saccharification process. Liquefaction took placed in 95 degree C, pH 6.5, for 1 hour, by adding 0.067 percent (v/v) α-amylase while the saccharification was start by adding 0.067 percent (v/v) glucoamylase at 60 degree C, pH 5, for 1 hour. Isomerization with Mg/Al hydrotalcite took placed in 50 ml hydrolysate sugar, 1 percent (b/v) catalyst, and 100 degree C while process with glucose isomerase was at 100 ml substrate, 60 degree C, pH 8.2, and same catalyst ratio (1 percent). Isomerization process for each catalyst would be hold in 3, 5, and 7 hours. The best result of isomerization productivity was 39.29 g/L. h for process with Mg/Al hydrotalcite catalyst, while isomerization yield was 6.18 percent for process with glucose isomerization enzyme.

Penentuan pH dan Suhu Optimum Isomerisasi Pembuatan Sirup Fruktosa dari Hidrolisat Onggok Menggunakan Katalis Mg/Al

“…Onggok dalam keadaan kering maupun basah mengeluarkan bau yang tidak sedap sehingga dapat berpotensi menjadi polutan yang dapat menimbulkan masalah di lingkungan sekitar industri [2]. Onggok mengandung karbohidrat dalam bentuk pati sebesar 76,06% dengan kadar amilosa 15,84% dan kadar amilopektin 60,12% yang dapat dihidrolisis menjadi gula [3].…”

“…Pada umumnya pembuatan sirup fruktosa dilakukan dari bahan yang mengandung pati dengan proses isomerisasi. Proses isomerisasi bisa dilakukan dengan katalis berupa hidrotalsit Mg/Al [3,6,7], enzim glukoisomerisasi [3,8,9], zeolit [10], dan resin penukar kation [11,12].…”

“…Proses isomerisasi merupakan reaksi reversibel sehingga akan dipengaruhi oleh kondisi operasi seperti pH, suhu, waktu dan penggunaan katalis [3]. Pada penelitian ini proses isomerisasi dilakukan dengan menggunakan katalis hidrotalsit Mg/Al, karena pada penggunaan hidrotalsit Mg/Al waktu reaksi yang terjadi lebih cepat, rentang suhu yang digunakan dapat lebih banyak, masa pakai katalis lebih lama, dan menghasilkan pengotor lebih sedikit [3,6]. Menurut Permanasari dkk.…”

“…Menurut Permanasari dkk. [3], proses isomerisasi menggunakan katalis hidrotalsit Mg/Al menghasilkan konsentrasi fruktosa lebih tinggi daripada isomerisasi menggunakan enzim atau biokatalis.…”

“…Pada penelitian Permanasari dkk. [3] [7], proses isomerisasi termasuk ke dalam reaksi endoterm, sehingga equilibrium yield fruktosa meningkat seiring meningkatnya suhu reaksi dan dari hasil penelitiannya didapatkan bahwa proses isomerisasi berjalan lebih baik pada suhu >80 o C. Sementara pada penelitian Yu dkk. [6], isomerisasi glukosa dilakukan pada suhu operasi variasi 70 -110 o C selama 5 jam, yield fruktosa tertinggi didapatkan sebesar 34,6% pada suhu operasi 80 o C. Seiring meningkatnya suhu operasi, konversi glukosa akan semakin tinggi tetapi akan menurunkan selektivitas fruktosa karena terdapat degradasi produk samping yang menyebabkan yield fruktosa dihasilkan mengalami penurunan [6,15].…”