Pabrik Sirup Fruktosa dari Tepung Tapioka dengan Proses Hidrolisa Enzim Disusun oleh : Dian Agustin Putri Utami 2309 030 034
Niendya Zulvira Tiara Sari 2309 030 072 Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Danawati Hari Prajitno, M. Pd NIP. 19510729 198603 2 001
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS
Latar belakang Indonesia impor gula Kebutuhan gula Di Indonesia yang besar namun produktifitasnya rendah
Alternatif
Tahun 2014 Indonesia diharapkan swasembada Gula total
Penggunaan pemanis siklamat yang tidak baik untuk kesehatan
Ubi kayu
Jumlah melimpah
Tapioka
Glukosa
FRUKTOSA
Apa itu sirup fruktosa ? Sirup fruktosa atau yang biasa disebut high fructose syrup (HFS) merupakan salah satu jenis gula cair yang berupa campuran dari glukosa dan fruktosa. • Terbuat dari bahan yang mengandung pati • Kegunaan : Bahan pemanis makanan dan minuman
Mengapa Fruktosa? • Sifat fruktosa yang mempunyai kadar kemanisan 120180% dari gula sukrosa. • Fruktosa selain memberikan rasa manis alami, juga memberikan resiko kesehatan yang relatif rendah. • Bila dibandingkan dengan industri gula lainnya prospek sirup fruktosa lebih baik, karena dari segi penjualan, sirup fruktosa bisa mengikuti perubahan harga gula pasir.
Mengapa Tepung Tapioka ? • Beberapa hal yang mendasari pemilihan bahan baku pembuatan sirup fruktosa dari tepung tapioka: Ubi kayu sebagai bahan pembuat jumlahnya banyak Kandungan pati yang tinggi (86,9 %) Pemanfaatan untuk aspek ekonomi Diversifikasi produk tapioka
tapioka
Apa Saja Kandungan Tepung tapioka ?
Kandungan Tepung Tapioka : Pati : 86,9% Protein : 0,19% Lemak : 0,2% Air : 12,89% Kalori : 0,3%
Dimana Pabrik akan Didirikan ? Pati – Jawa Tengah
Mengapa Pati – Jawa Tengah ? • Adapun pemilihan lokasi Pati-Jawa Tengah sebagai lokasi pabrik adalah dengan pertimbangan : • Pulau Jawa
Pulau Jawa merupakan pusat perindustrian di Indonesia Pulau Jawa merupakan area pemasaran yang tepat dikarenakan banyak Industri makanan minuman berlokasi di Pulau Jawa
• Jawa Tengah
Lokasi yang berada di Jawa Tengah memudahkan distribusi bahan maupun produk
• Kabupaten Pati
Lokasi dengan produksi tapioka yang besar Lokasi yang dekat dengan perairan memudahkan transportasi distribusi produk dan kebutuhan utilitas pabrik
Penyebaran Produksi Ubi Kayu, Produksi Tapioka dan Industri Tapioka Di Indonesia Tahun 2009 Produksi Ubi Kayu (ton)
Industri Tapioka
Produksi Tapioka No.
Provinsi
(Ton)
1
Sumatera Utara
469.624
8
23.460
2
Lampung
6.218.631
33
5.592.700
3
Jawa Barat
2.127.262
27
780.004
4
Jawa Tengah
3.598.191
63
2.022.820
5
D. I. Yogyakarta
943.337
1
4.568
6
Jawa Timur
3.378.440
25
741.410
7
Sulawesi selatan
511.499
3
10.435
8
Lain-lain
3.066.098
0
163.478
8
Nasional
20.313.082
160
9.338.875
Lima Kota Produksi Tepung Tapioka Terbanyak di Jawa Tengah Tahun 2009
Kota
Produksi Tapioka
Kebumen Pati Wonogiri Solo Sragen
527.206 Ton 632.675 Ton 420.031 Ton 296.250 Ton 56.823 Ton
Berapa Kapasitas Produksi nya ? Perkiraan Kebutuhan fruktosa 2014 = [ (impor) – (ekspor) + (produksi)] ton = [19800 – 45 + 700000] ton = 719755 ton (BPS, 2009) Karena direncanakan pabrik yang dibangun akan mendominasi 1,6% dari total kebutuhan fruktosa di Indonesia maka kapasitas dinaikkan menjadi : Kapasitas Pabrik = 1,6% x 719755 ton = 11516 ton dibulatkan menjadi 11550 ton, dimana pabrik akan beroperasi selama 24 jam sehari, 330 hari per tahun.
Apa Saja Bahan Pendukung nya ? • Enzim α-amilase • Enzim glukoamilase • Enzim glukoisomerase • Karbon aktif • Asam clorida (HCl)
Apa Produk Utama nya ? Sirup Fruktosa (HFS 42) Persyaratan
•Rumus molekul
: C 6 H 12 O 6
•Massa molar
: 180.16 g/mol
•Densitas
: 1.694 g/cm 3
•Melting point
: 102-103 °C
No
Ciri - ciri
1
Keadaan :
1.1
Bau
Tidak berbau
1.2
Rasa
Manis
1.3
Warna
Maks. 35
2
Kekeruhan (nilai absorbansi pada 720 mm dari
Maks, 0.02
HFS 42
larutan 54 Bix) 3
Jumlah padatan, %
70,5 – 71,5
4
Abu sulfat, %
Maks, 0.05
5
Fruktosa, %
Min 42
6
Glukosa, %
50 – 53
7
Oligosakarida %
6
8
pH tanpa pengenceran
3,5 – 4,5
9 Kemanisan (dibandingkan dengan glukosa 100)
90 -100
Pemilihan Proses MACAM PROSES • Pembuatan Sirup Fruktosa dilakukan dengan 3 cara, yaitu :
dapat
1. Hidrolisis pati dengan asam 2. Hidrolisis pati dengan asam dan enzim 3. Hidrolisis pati dengan enzim
Perbandingan Antar Proses
Uraian • Kebutuhan Enzim • Biaya Peralatan • Energi
Hidrolisa Asam Asam-Enzim Tidak Ada Sedikit Mahal Mahal Besar Besar
Enzim Banyak Murah Kecil
Proses Terpilih … Hidrolisa Enzim
• Konversi pati lebih tinggi daripada hidrolisa asam. • Proses pemurnian produknya lebih murah. • Kemurnian produk yang dihasilkan lebih tinggi daripada hidrolisa asam • Fruktosa yang dihasilkan mempunyai komposisi yang lebih jernih dan bersih • Tidak menyebabkan korosi pada peralatan yang digunakan. • Proses lebih sederhana dibandingkan dengan menggunakan asam • Peralatan tidak rumit sehingga operasi tidak butuh tenaga banyak
Uraian Proses Terpilih Proses produksi sirup fruktosa menggunakan hidrolisis pati dengan bantuan enzim secara semi kontinyu dari bahan pati, yaitu tepung tapioka dapat dibagi menjadi : 1. Proses Pemasakan 2. Proses Refining (Pemurnian) 3. Proses konversi glukosa dan fruktosa
Flowsheet Proses
Neraca Massa Reaktor Dekstrinasi
Neraca Panas Reaktor Dekstrinasi Masuk (kkal)
Keluar (kkal)
H bahan masuk Q Supply
5105652,667 H bahan keluar H reaksi 10126251,964 Q loss
Total
15231904,631 Total
5071285,989 9654306,043 506312,598 15231904,631
Spesifikasi Reaktor Dekstrinasi Tangki
Pengaduk
Bentuk : - Silinder vertikal - Impeler : 4 blade paddle -Tutup atas bawah - rpm : 20 torispherichal dishead - Daya : 0,18 hp Pengelasan : Double welded - Dimensi : butt join Diameter pengaduk : 33,6 in 3 Volume : 856,457 ft Jarak pengaduk ke dasar : 37,33 in Diameter : 9,33 ft Lebar blade : 6,72 in Tutup : Silinder : Panjang blade : 8,4 in - Tebal : 5/16 in - Tinggi : 14 ft - Course : 2 x 7 ft - Tinggi tutup (atas+bawah) : 4,687 ft - Tebal : ¼ in
Spesifikasi Reaktor Dekstrinasi Koil Pemanas - Bahan : Steel pipe - ID : 0,62 in - OD : 0,75 in - Luas koil : 59,62 ft2 - Diameter lilitan : 9,21 ft - Luas per lilitan : 3,676ft2 - Banyak lilitan : 11 lilitan
Utilitas Kebutuhan Air di Pabrik Sirup Fruktosa : Air sanitasi Air pendingin Air umpan boiler Air proses
= = = =
375,000 211,017 2931,512 82,073
m3 / hari m3 / hari m3 / hari m3 / hari
Flowsheet Utilitas
Keselamatan Kesehatan Kerja Area
Unit
Alat Pelindung
Tahap awal
Tangki Mixing
Welding mask
Tahap utama
Tangki akhir
Reaktor
Welding mask Sepatu pengaman Safety helmet Cattle pack Ear plug
Rotary Vacuum Filter dan Filter Press
Welding mask Sepatu pengaman Safety helmet Cattle pack
Tangki Penampung
Welding mask Sarung tangan kulit Sepatu pengaman Safety helmet
Instrumentasi Area Area
Unit Unit
Sistem Sistem Instrumentasi Instrumentasi
Pengolahan Pengolahan awal awal
--
Mixing Mixing
--
Proses Proses utama utama
--
--
--
Reaktor Reaktor likuifikasi likuifikasi dan dan sakarifikasi sakarifikasi Tangki Tangki enzim enzim
----
Anion Anion exchanger exchanger Filter Filter Evaporator Evaporator
----
--
Reaktor Reaktor isomerisasi isomerisasi
--
Tangki Tangki penampung penampung
Level Level control control dan dan temperature temperature control control
Tahap Tahap akhir akhir
--
Level Level control control
Level Level indicator indicator dan dan temperature temperature control control Flow Flow control control dan dan level level indicator indicator Level Level indicator indicator Level Level control control Temperature Temperature control control dan dan level level indicator indicator Level Level indicator indicator dan dan temperature temperature
Pengolahan Limbah Industri Dalam pabrik sirup fruktosa ini selama proses produksi menghasilkan limbah :
1.
2.
Limbah Padat Sumber : rotary vacuum filter dan filter press -
Untuk pakan ternak
-
Pupuk organik
-
Bahan biogas
-
dapat dijual untuk diolah di industri lain
Limbah Cair Sumber : air bekas pencucian peralatan proses produksi, air regenerasi ion exchanger, air kondensat barometrik kondensor. - Proses pengolahan limbah secara kimia yang dilakukan yaitu netralisasi dan proses recovery (waste water treatment).
Kesimpulan Kapasitas produksi pabrik sirup fruktosa sebesar 11550 ton/tahun , dengan bahan baku tepung tapioka sebesar 35157 kg/hari.
Bahan baku utama ( tepung tapioka) yang diperlukan sebesar 35157 kg/hari Bahan pembantu : Enzim α-amylase : 22,914 kg/hari Enzim glukoamylase : 38,19 kg/hari HCl : 0,157 kg/hari Karbon aktif : 53,569 kg/hari Enzim glukoisomerase : 20,257 kg/hari
Total kebutuhan air pabrik sirup fruktosa = 3599,603 m3/hari
