BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES
2.1
Tanin Tanin merupakan zat organik yang sangat kompleks dan terdiri dari senyawa
fenolik. Istilah tanin pertama sekali diaplikasikan pada tahun 1796 oleh Seguil. Tanin terdiri dari sekelompok zat – zat kompleks terdapat secara meluas dalam dunia tumbuh – tumbuhan, antara lain terdapat pada bagian kulit kayu, batang, daun dan buah – buahan. Ada beberapa jenis tumbuh – tumbuhan atau tanaman yang dapat menghasilkan tanin, antara lain : tanaman pinang, tanaman akasia, gabus, bakau, pinus dan gambir. Tanin juga yang dihasilkan dari tumbuh – tumbuhan mempunyai ukuran partikel dengan range besar. Tanin ini disebut juga asam tanat, galotanin atau asam galotanat.
Gambar 2.1 Struktur Tanin (http://www.ebay.com . 5 Januari 2009)
2.1.1
Kegunaan Tanin
1. Sebagai pelindung pada tumbuhan pada saat
massa pertumbuhan bagian
tertentu pada tanaman . 2. Sebagai anti hama bagi tanaman shingga mencegah serangga dan fungi 3. Digunakan dalam proses metabolisme pada bagian tertentu tanaman. 4. Pada industri farmasi tanin digunakan sebagai anti septik pada jaringan luka, misalnya luka bakar yaitu dengan cara mengendapkan protein. Selain itu tanin juga digunakan untuk campuran obat cacing dan anti kanker.
Universitas Sumatera Utara
5. Pada industri kulit tanin banyak dipergunakan karena kemampuannya mengikat bermacam – macam protein sehinggga dapat mencegah kulit dari proses pembusukkan. 6. Tanin juga dipergunakan pada industri pembuatan tinta dan cat karena dapat memberikan warna biru tua atau hijau kehitam – hitaman dengan kombinasi – kombinasi tertentu. 7. Tanin dapat berperan sebagai antidotum (keracunan alkaloid) dengan cara mengeluarkan asam tamak yang tidak terlarut 8. Pada industri minuman tanin juga digunakan untuk pengendapan serat – serat organik pada minuman anggur atau bir.
2.1.2 Spesifikasi Produk Tanin juga dinamakan asam tanat dan asam galotanat, ada yang tidak berwarna tetapi ada juga yang berwarna kuning atau cokelat. Berikut adalah sifat – sifat dari tanin : 1. Memiliki rumus molekul C76H52O46 2. Memiliki berat molekul 1701.22 3. Tanin dapat diidentifikasi dengan kromatografi 4. Merupakan padatan berwarna kuning atau kecoklatan 5. Memiliki titik leleh 305oC 6. Memiliki titik didih 1271oC 7. Merupakan senyawa yang sukar dipisahkan 8. Kelarutan dalam etanol 0,82gr dalam 1 ml (70oC) 9. Kelarutan dalam air 0,656 gr dalam 1ml (70oC) Produk yang dijual dibagi menjadi beberapa kuantitas/ukuran, seperti yang terlihat pada table 2.1. Table 2.1. Harga Tanin Berdasarkan Ukuran KemasanTanin. SKU
Size
Price (US$)
SLT 2779- 125 G
125 G
4,20
SLT2779 - 1 KG
1 KG
36,2
SLT2779- 2,5 KG
2,5 KG
152,45
SLT2779- 12 KG
12 KG
434,4
Universitas Sumatera Utara
SLT2779-45 KG
45 KG
1.647
( Sumber :http//www.scienceLab.com 3 April 2009 ) Spesifikasi yang diinginkan dipasaran dunia mengikuti spesifikasi yang terdapat pada tabel 2.2. Table 2.2. Spesifikasi Kimia Tanin di Pasaran Dunia. General Chemical Spesifications, Max, Limits Kadar Air
10 %
Residu on ignition
0,5%
Logam Berat (Pb)
0,003 %
Zinc (Zn)
0,005%
Sugar andDextrin
To pass test
( Sumber : http//www.scienceLab.com 3 April 2009 )
2.2 Pinang Nama latin dari tanaman pinang adalah Areca catechu Linn, dalam bahasa India, pinang dinamakan supari dan pan-supari untuk sirih pinang, tetapi dalam bahasa Malaya dinamakan adakka atau adekku, di Sri Langka dikenal nama puva, di Thailand dinamakan makdan masyrakat Cina mengenal dengan nama nama pin – lang. Tanaman pinang merupakan tumbuhan tropis maupun sub tropis, ditanam untuk mendapatkan buahnya dan karena keindahannya, digunakan seb gai tanaman hias Pinang umumnya ditanam di pekarangan, di taman-taman atau dibudidayakan, kadang tumbuh liar di tepi sungai dan tempat-tempat lain, dapat ditemukan dari 11.400 m dpl. Pohon berbatang langsing, tumbuh tegak, tinggi 10-30 m, diameter 15-20 cm, tidak bercabang dengan bekas daun yang lepas. Daun majemuk menyirip tumbuh berkumpul di ujung batang membentuk roset batang. Pelepah daun berbentuk tabung, panjang 80 cm, tangkai daun pendek. Panjang helaian daun 1-1,8 m, anak daun mempunyai panjang 85 cm, lebar 5 cm, dengan ujung sobek dan bergigi. Kepala bunga dengan panjang yang mudah rontok, keluar dari bawah roset daun, panjang sekitar 75 cm, dengan tangkai pendek bercabang rangkap. Ada 1 bunga betina pada pangkal, di atasnya banyak bunga jantan tersusun dalam 2. Bunga jantan panjang 4 mm, putih kuning, benang sari 6. Bunga betina panjang sekitar 1,5 cm, hijau. Buahnya
Universitas Sumatera Utara
bulat telur
memanjang, panjang 3,5-7 cm, dinding buah berserabut, bila masak
warnanya merah orange. Biji satu, bentuknya seperti kerucut pendek dengan ujung membulat, pangkal agak datar dengan suatu lekukan dangkal, panjang 15-30 mm, permukaan luar berwarna kecoklatan sampai coklat kemerahan, agak berlekuk-lekuk menyerupai jala dengan warna yang lebih muda, perbanyakan dengan biji.
2.2.1 Klasifikasi Pinang Pinang berdasarkan bentuk biji dan ciri – ciri khas lainnya dapat dibagi atas dua golongan: a. Pinang Putih Jenis ini dianggap paling baik karna jika dimakan atau dikunyah mengeluarkan aroma seperti nasi yang baru dimasak. Buah pinang ini mempunyai warna kuning sampai kuning jingga dan besarnya seperti telur itik. Jenis Banyak dijumpai di daerah Kabupaten Deli Serdang dan Simalungun. b. Pinang Hitam Buah pinang ini mempunyai ukuran lebih kecil dari pinang putih dan selalu dipetik ketika masih hijau. Jenis ini banyak terdapat didaerah kabupaten Labuhan Batu dan Nanggro Aceh Darussalam. Biji pinang ini banyak diekspor ke Cina dan India (Tampubolon,1982). Luas perkebunan rakyat untuk tanaman pinang di Indonesia menunjang kegiatan eksport, data luas perkebunan dapat dilihat pada table 2.3 Tabel 2.3 Luas Tanaman Pinang Hasil Perkebunan Rakyat di Indonesia. Tahun
2002
2003
2004
2005
Pinang (Ha)
87.500
91.400
82.600
87.600
(Sumber: BPS- Indonesia,2007) Di Indonesia buah pinang selain ekspor, digunakan juga untuk ramuan sirih, biasanya buah pinang yang digunakan adalah buah pinang yang segar meskipun ada juga yang menggunakan buah pinang yang sudah kering. Buah pinang mengandung bermacam – macam senyawa lain seperti tannin, alkaloid, lemak, air, minyak atsiri, dan sedikit gula. Karena banyak senyawaan yang terkandung sehingga di dapat hasil yang cukup bak, terutama senyawa tanin.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Komposisi Kimia Biji Pinang. Asal Pinang Komponen
Kalimantan selatan
Kanara Utara, India
Kadar (%)
Kadar (%)
Tanin
26,60
22,71
Alkoloid
0,51
0,15
Lemak
13,90
14,11
Nitrogen
0,76
1,89
Fosfor (P2O5)
0,02
-
Magnesium (MgO)
0,26
-
Kalsium
0,12
-
Kadar Sari
13,64
15,69
Kadar abu
1,64
1,54
(Sumber : Departemen Penelitian LIPTAN, 1992)
2.2.2 Ketersedian bahan Baku Pinang adalah tanaman yang banyak dijumpai di sumatera utara terutama di kabupaten Asahan, kabupataen Simalungun, kabupaten Labuhan Batu dan kabupaten Deli Serdang. Untuk selengkapnya data produksi biji pinang dapat dilihat pada tabel. Tabel 2.5 jumlah ekspor produksi pinang tanaman perkebunan rakyat menurut kabupaten
Tabel 2.5 Data Statistik Eksport Pinang di Sumatera Utara. HS code
Jumlah eksport (Kg)
FOB value ($)
Tahun
080290110 Areca Nut
37.368.187
9.021.480
2002
080290110 Areca Nut
13.839.448
4.263.467
2003
080290110 Areca Nut
8.247.409
2.572.189
2004
081290100Areca Nut
128.651.780
49.580.971
2005
(Sumber: BPS- Indonesia,2007)
Universitas Sumatera Utara
Bahan baku yang digunakan berupa pinang yang telah dikupas kulit dan cangkangnya, sedangkan pelarut yang digunakan berupa etanol 96 %. Sifat-sifat dari etanol adalah sebagai berikut : - Berat molekul
= 46,07 gr/mol
- titik beku
= -144,4 ºC.
- Panas laten
= 25,76 kal/gr.
- Densitas pada 30 ºC
= 0,79271 gr/ml.
- Spesifik gravity
= 0,789
- viskositas pada 30 ºC
= 0,0094 Cp
- Warna bening dengan bau menyengat.
2.2.3
Pemilihan Proses Pembuatan Tanin
2.2.3.1 Ekstraksi Dengan Pelarut Air Senyawa tanin dapat dipisahkan dari senyawa – senyawa kimia yang terdapat dalam buah pinang melalui proses ekstraksi. Proses ekstraksi dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut air dengan kondisi suhu 70 sampai 80oC.Proses ektraksi tanin buah pinang dengan pelarut air pernah dilakukan dengan waktu proses ekstraksi 5-8 jam diperoleh kadar tanin 15% dengan angka kelarutan pada air yaitu 0,656 gr/ml. Untuk pelarut air tanin yang dihasilkan relative mudah berjamur karena adanya kandungan air yang cukup tinggi dalam produk.
2.2.3.2 Ekstraksi Dengan Pelarut Etanol Senyawa tanin dapat dipisahkan dari senyawa – senyawa kimia yang terdapat dalam buah pinang melalui proses ekstraksi. Proses ekstraksi dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut etanol 96% dengan kondisi suhu 70 sampai 80oC. Proses ektraksi tanin buah pinang dengan pelarut etanol 96% pernah dilakukan dengan waktu proses ekstraksi 5-8 jam diperoleh kadar tanin 20-27%. Proses ekstraksi tanin dari bij pinang juga telah dilakukan oleh Tampubolon, dengan menggunakan pelarut air dan etanol 96%. Data yang diperoleh untuk pelarut etanol 96% diperoleh kadar tanin 26,6% dengan suhu divariasikan dari 40,50, dan 60
Universitas Sumatera Utara
o
Cdan waktu yang diperlukan juga divariasikan. Sedangkan untuk pelarut air tanin
yang dihasilkan relative mudah berjamur karena adanya kandungan air yang cukup tinggi dalam produk. Ukuran buah pinang mempengaruhi kadar tanin buah pinang, makin besar buah pinang makin tinggi kadar ekstrak dan tanin. Hasil penelitian mengungkapkan cara ekstraksi tanin dari buah pinang menggunakan etanol menghasilkan kadar tanin yang lebih tinggi dari cara ekstraksi menggunakan air.
2.3 Dasar Rancangan. 2.3.1
Kapasitas Produksi dan Letak Pabrik.
Dasar rancangan pelu dibuat sebelum memulai merancang sebuah pabrik pembuatan tannin. Pinang produksi terbesar di daerah Sedang Bedagai sebesar, pada data badan pusat statistik dilihat setiap tahun semakin meningkat maka perlu dilakukan sebuah rancangan pabrik kimia yaitu proses pembuatan tanin, begitu juga data impor tanin ke Indonesia yang begitu besar pada tahun 2007 mencapai 38.614.579 ton/tahun dengan nilai nominal US $ 265.828.948,-. Kapasistas bahan baku yang diinginkan pada rancangan ini sebesar 120.000 ton/tahun. Melihat data di provinsi Sumatera Utara tepatnya di kabupaten Serdang Bedagai yang begitu besar dari segi bahan baku maka lokasi pabrik ini dapat di tempatkan di daerah Serdang Bedagai.
2.4 Tahapan Proses 2.4.1 Peyimpanan Biji Pinang di Gudang Bahan Baku Persiapan bahan baku di mulai dari penyimpanan biji pinang yang dipersiapkan untuk satu minggu (bahan baku sudah siap dipakai) kemudian diangkut dengan menggunakan truk. Biji pinang disimpan di dalam gudang bahan baku (GBB) pada temperature 30oC dan tekanan 1 atm. Kemudian biji pinang diangkut dengan belt conveyer (C-101) ke dalam Hammer Crusher (SR-101).
Universitas Sumatera Utara
2.4.2 Proses Penghalusan Bahan Baku Biji pinang diangkut dengan belt conveyer (C-101) untuk dipotong – potong menjadi bagian- bagian yang lebih kecil di dalam hammer crusher (SR-101)dengan ukuran ¾ in, untuk mempermudah penghalusan potongan biji pinang. Biji pinang yang telah dipotong menjadi bagian – bagian yang lebih kecil, kemudian diangkut, digiling dan dihaluskan dengan ball mill (SR-102) dengan ukuran 200 mesh, karena tanin yang akan diproduksi berupa tepung. Alat yang utama yang terdapat dalam ball mill adalah ball yang tersusun melingkar dan diputar dengan kecepatan tertentu menjadi bubuk biji pinang.
2.4.3 Proses Ekstraksi Bubu biji pinang kemudian dialirkan ke dalam tangki eksraktor (TT-102) untuk diekstraksi dengan menambahkan etanol 96% yang berfungsi untuk mengikat tanin dengan perbandingan 1:3. Proses ekstraksi ini dilakukan pada suhu 75oC selama 2 jam.
2.4.4 Proses Pengendapan Filtrat tanin yang diperoleh disaring dalam filter press (P-101) untuk memisahkan filtrat dan cakenya (impuritis). Impuritis akan dibuang kepenampungan limbah dengan menggunakan belt conveyer (C-103). Tanin yang telah diikat etanol kemudian di pompakan ke tangki pengendapan(TT-103) .
2.4.5 Proses Pemisahan Tanin Komponen yang terdapat pada tanin dan etanol yang masuk ke dalam tangki pengendap (TT-103) kemudian dimasukkan kedalam evaporator (FE-101) untuk menguapkan etanol yang mengikat tanin, pada saat komponen di evaporator suhu operasi diberikan 85oC, sehingga etanol menguap. Etanol yang telah menjadi uap akan dimasukkan kedalam kondensor untuk merubah etanol dari fasa uap menjadi fasa cair suhu. Sedangkan produk yaitu tanin akan dimasukkan kedalam rotary dryer untuk menguarangi kadar airnya dengan menggunakan steam jenuh atau udara panas pada
Universitas Sumatera Utara
suhu 130oC dengan tekanan 1 atm, setelah produk yang diinginkan diperoleh, tanin diamasukkan kedalam rotary cooler kemudian dimasukkan kedalam ball mill (SR102) hingga menjadi serbuk berukuran 200 mesh sebelum di kemas. .2.4.6 Proses Akhir. Pada tahap ini dilakukan pengepakan tepung tanin dalam karung sesuai dengan berat yang yang diinginkan pasar (ukuran dan spesifikasi untuk tanin dapat dilihat pada tabel 2.1 dan 2.2).
Universitas Sumatera Utara
Steam; T=130oC;P=1 atm
KODE KETERANGAN Air pendingin; T=25oC; P= 1 atm
GBB fc
SR-101 Hammer Crusher
14 fc
Gudang Bahan Baku
S-101 Belt conveyer
Tc
C-102 Belt Conveyer
E-101
SR-102 Ball Mill C-103 Bucket Elevator
15
TT-101 Tangki Etanol TT-102 Tangki Ektraksi
J-105
J-101 Pompa Tangki Etanol J-102 Pompa Tangki Ektraksi Li
fc
TT-101
P-101 Filter Press J-103 Pompa Filter Press C-104 Belt Conveyer
J-101
TT-103 Tangki Pengendapan J-104 Pompa Tangki Pengendapan FE-101 Evaporator DE-101 Rotary Dryer C-105 Screw Conveyer
4
fc
RC-101 Rotary Cooler C-106 Screw Conveyer
Tc fc
SR-103 Ball Mill 2
fc
C-107 Screw Conveyer
Tc Tc
GP
5
3 GBB
8
fc
1
2
SR-101
J105
FE-101
Pompa Condensor
S-101 Screen 1 udara
C-103
C-101
Gudang Produk
E-101 Condensor
fc
TT-102
SR-102
7
P-101
C-102
9
TT-103
S-102 Screern 2
fc
Tc
Tc
11
fc fc
10
fc
S-101
RC-101
DE-101
12 C-105
6
C-106 fc
fc
J-104 J-103
J-102
SR-103
13 S-102
GP C-107
Penampungan Limbah
fc
C-104
Air Pendingin Buangan
Kondensat
DIGAMBAR OLEH : NAMA NIM
TANGGAL
TANDA TANGAN
ISMAIL 080425032 DISETUJUI OLEH :
Komponen Alur Tanin (kg/jam) Impurities (kg/jam)
Alur 1
Alur 2
Alur 3
Alur 4
Alur 5
Alur 6
Alur 7
Alur 8
Alur 9
3.694,420 -
Alur 11
3.694,420 10.194,379
3.694,420 10.194,379
3.694,420 10.194,379
-
3.694,420 10.194,379
10.194,379
3.694,420 -
3.694,420 -
Etanol (kg/jam)
-
-
-
39.999,74
39.999,74
-
39.999,74
39.999,74
-
-
-
Air (kg/jam)
-
-
-
1.666,6
1.666,6
-
1.666,6
1.666,6
1.633,268
163,3
1.469,9
Total (kg/jam)
3.694,420 -
Alur 10
-
Alur 12 3.694,420 -
Alur 13
Alur 14
Alur 15
3.694,420 -
-
-
-
-
39.999,74
39.999,74
163,3
163,3
33,332
33,332
13.888,799
13.888,799
13.888,799
41.666,34
55.555,13
10.194,379
45.360,76
45.360,76
5.327,688
3.857,72
1.469,9
3.857,72
3.857,72
40.033,072
40.033,072
Temperatur (oC)
30
30
30
30
75
75
75
30
85
100
100
30
30
85
30
Tekanan (atm)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
PEMBIMBING 1 NIP
Dr. Ir. M. TURMUZI LUBIS,MS 19611225 198903 1 003
PEMBIMBING 2 NIP
Ir. HAMIDAH HARAHAP, MSc 19671029 199501 2 001 TANPA SKALA
FLOWSHEET PRA RANCANGAN PEMBUATAN TANIN DARI BIJI PINANG KAPASITAS PRODUKSI 27.775 TON/TAHUN
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
