High-Fructose Corn Syrup (HFCS)

High-Fructose Corn Syrup adalah pemanis rendah kalori yang biasanya digunakan pada

minuman, makanan penutup, dan makanan manis lainnya. Sampai 1935, sirup yang

tersediahanya 42 DE (dextrose equivalent) pengubah asam pada sirup jagung. Pada tahun 1940,

enzim tersedia secara komersil dan kanji dari tepung jagung dan di hidrolisis menggunakan

enzim untuk memproduksi sirup jagung. HFCS yang pertama diproduksi pada tahun 1967 dan

mengandung 15% fruktosa. Proses perbaikan lebih lanjut mengasilkan 42% dan 55% fruktosa

yang terkandung dalam HFCS. Proses konversi asli adalah batch namun kemudian

 perkembangan teknologi enzim untuk memproduksi HFCS menggunakan operasi secara kontinu.

United States menjual HFCS lebih dari 9,58 ton pad atahun 1999.

Tiga produk utama HFCS berbeda dengan kontennya fruktosa yaitu, 42%, 55%, 90%.

HFCS dengan tingkat fruktosa yang lebih tinggi yaitu (55%) digunakan dalam minuman ringan

sebagai pengganti sukrosa dan selai dan jeli (90%) sebagai pemanis rendah kalori.

Produksi HFCS dari pati jagung terjadi secara enzimatik. Proses ini terjadi dalam 18

tahap, dibagi ke 5 proses utama. Yaitu produksi dekstrose dengan cara hidroliss enzim pati

 jagung, proses pengolahan fisik dan kimia sirup dekstrose, Isomerisasi dekstrose menjadi 42%

fruktosa, memurnikan sirup fruktosa jagung, dan mengkoversi 42% fruktosa menjadi 55%

fruktosa yang mengandung HFCS.

Pertama, tepung jagung digelatinasi dengan cara memasaknya pada temperatur yang

tinggi (65oC), yang kemudian dilakukan pengkonversian menjadi dekstrosa (likuifaksi) dengan

cara pemanasan amylase secara konstan pada sebuah reactor kontinyu dua stage. Hasil produk

 berupa sirup dekstrosa yang mengandung 10 hingga 15 DE (Dextrose Equivalent). Likuifaksi

dilakukan dengan cara pemanasan konstan di dalam reactor likuifaksi, pemanasan dilakukan

selama 5-10 menit di dalam Reaktor pertama pada temperatur 105oC dan kemudian selama 90-

120 menit pada Reaktor kedua pada temperatur 95oC. Umpan berupa tepung jagung mengandung

30-35% padatan dengan enzym 0.1-10% dan dengan tingkat keasaman (PH) pada 6.5. Jumlah

keseluruhan protein dan protein yang dapat larut Pada Slurry tepung jagung harus berada di

 bawah 0.3% dan 0.03%, untuk menghindari perubahan warna akibat adanya reaksi Maillard

antara asam amino dan gula pada temperature tinggi. Dektrosa dari zat tepung didapatkan lebih

 

 banyak dengan proses sakarifikasi dalam reactor sakarifikasi. Penambahan glucoamilase pada zat

tepung cair yang mengandung 10-15 DE dilakukan setelah temperature dan PH disesuaikan dan

diumpankan ke dalam beberapa reactor secara seri. Kondisi operasinya adalah 60oC, PH 4.3 yang

dilakukan selama 65-75 jam. Umpan mengandung 30-35% zat kering dan 11 larutan

glucoamilase per ton berat kering zat tepung. Produk hasil dari langkah ini mengandung 94-96%

dekstrosa, 2-3% maltosa, 1-2% zatsakaridatinggi, dan 30-35% zat kering. Kondisi lingkungan

harus benar-benar dikontrol selama proses likuifaksi dan sakarifikasi untuk mendapatkan 94-

96% dekstrosa yang dibutuhkan untuk mendapatkan 42% fruktosa HFCS.

Sirup dekstrosa dihasilkan dengan langkah pencairan dan sakarifikasi yaitu penyulingan

untuk menghilangkan abu, ion logam, dan protein yang dapat mengganggu isomerisasi. Sirup

dekstrosa disaring pada rotary filter precoat vakum untuk menghilangkan padatan, protein, dan

minyak. Cairan tersebut disaring kemudian dilewatkan melalui beberapa pemeriksaan dan polish

filter untuk menghilangkan bekas partikel. Warna dalam filtrate dihilangkan dengan karbon aktif

granular dalam kolom. Cairan carbon-treated disaring lagi dan melewati kolom penukar ion

untuk menghilangkan ion logam dan abu. Kolom ini dual-pass kation-anion system pertukaran

ion yang juga menghilangkan warna. Deionisasi dan decolorized sirup dekstrosa diuapkan untuk

meningkatkan konsentrasi dekstrosa, dan ion Mg ditambahkan untuk mengaktifkan isomerase

tersebut.

Konversiglukosa( destrose ) menjadi fruktosa dengan isomerisasi enzim glukosa yang

dikemas dalam kolom melumpuhkan enzim . Kondisi reactor adalah 55-56 C , PH 7,5-8 , dan

waktu tinggal 0,5 sampai 4 jam . Temperatur optimum adalah 60 C. Suhu yang lebih tinggi dari

50 C menyebabkan terjadinya inaktivasi enzim dengan cepat . suhu awal sebesar 55 C ,

sehingga konversi lambat dan enzim akan terhenti . Kontaminasi mikroba menjadi masalah pada

suhu di bawah 55 C. PH optimum untuk aktivitas enzim maksimum adalah 8 dan untuk stabilitas

adalah antara 7 dan 7,5 . oleh karena itu, PH operasi disesuaikan untuk stabilitas maksimum dan

aktivitas enzim . Umpan sirup mengandung 40-45 % zatkering , 94-96 % dekstrosa, 4-6%

sakaride tinggi, dan 4 milimikro dari ion Mg sebagai activator. Isomerisasi enzimatik dari

glukosa menjadi fruktosa adalah reversibel . Dengan 96 % dekstrosa dalam umpan ,konsentrasi

kesetimbangan fruktosa dalam limbah diharapkan menjadi 48 % . Namun, keseimbangan yang

tepat tidak tercapai dengan 4 jam waktu tinggal ,dan limbah mengandung 42 % fruktosa .

 

  Aktivitas enzim amobil dalam kolom, turun secara eksponensial dengan waktu.Waktu

 paruh enzim adalah 70 sampai 120 hari. Operasi parallel dari enam kolom menawarkan

fleksibilitas yang baik dan menghasilkan kualitas produk yang baik. Tingkat fruktosa konstan

 biasanya dicapai dengan pencampuran kembali secara otomatis yang dikendalikan oleh

 polarimeter. Kolom harus diganti dua atau tiga kali setahun. Biaya enzim adalah bagian utama

dari biaya operasi. Dengan meningkatkan stabilitas dan aktivitas enzim, biaya isomerisasi dapat

dikurangi secara signifikan.

HFCS diproduksi oleh isomerisasi sirup dekstrosa dapat lebih disempurnakan untuk

menghilangkan warna dan ion dengan pengobatan karbon dan pertukaran ion, secara berturut-

turut. 42% HFCS murni diuapkan untuk pengiriman untuk menghasilkan 71% padatan.

HFCS dari tahapan isomerisasi mengandung 42% fruktosa.52% dekstrosa, dan sekitar 6%

oligosakarida. Untuk mendapatkan 55% dan 90% sirup fruktosa.42% Fruktosa dalam sirup perlu

dikonsentrasi. Fruktosa biasanya membentuk kompleks dengan beberapa kation seperti kalsium,

digunakan untuk mengkonsentrasi fruktosa dalam HFCS. Ada dua proses komersial yang

 berbeda untuk pengayaan fruktosa dari 42% sirup. Proses menggunakan resin anorganik untuk

adsorpsi molekul selektif dari fruktosa. Proses lain adalah fraksinasi kromatografi menggunakan

resin organik. Fruktosa secara selektif ditempatkan di kolom fraksionasi tapi dekstrosa tidak.

Deionisasi dan air ter-deoksigenasi digunakan untuk elusi fruktosa dari kolom. Biasanya kolom

dikemas dengan resin polistiren sulfona Ca yang menyilang dan berukuran mesh sedang

digunakan untuk tujuan pengayaan, sirup yang diperkaya mengandung hampir 90% fruktosa dan

disebut very enriched fructose corn syrup (VEFCS). VEFCS dicampur dengan sirup yang

mengandung 42% fruktosa untuk mendapatkan kadar fruktosa yang diinginkan, seperti 55%.

Limbah dari tahap anisomerisasi dapat didaur ulang kembali kelarutan umpan untuk

mendapatkan sirup yang mengandung 42% fruktosa dalam limbah dari kolom isomerisasi.

Aliran raffinate kaya akan oligosakarida yang di daur ulang kembali kelangkah sakarifikasi. Air

yang digunakan sebagai eluen dalam kolom pengayaan harus diminimalkan untuk

memaksimalkan kandungan padatan dari sirup.