DESAIN PROSES PRODUKSI SIKLODEKSTRIN DARI UMBI GARUT (Maranta arundinaceae L.)
Oleh: Benny E. Willyanto F03497018
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
DESAIN PROSES PRODUKSI SIKLODEKSTRIN DARI UMBI GARUT (Maranta arundinaceae L.)
Oleh:
Benny Eko Willyanto F03497018
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
2006 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
DESAIN PROSES PRODUKSI SIKLODEKSTRIN DARI UMBI GARUT (Maranta arundinaceae L.)
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh BENNY EKO WILLYANTO F03497018 Dilahirkan di Sragen pada tanggal 10 Juli 1979
Tanggal Lulus: 26 Agustus 2005 Disetujui, Bogor, 2 Februari 2006
Dr. Ir. Erliza Noor Dosen Pembimbing
Benny E. Willyanto. F03497018. Desain Proses Produksi Siklodekstrin Dari Umbi Garut (Maranta arundinaceae L.). Dibawah Bimbingan Erliza Noor.
RINGKASAN
Tanaman garut biasa dikenal dengan nama arrowroot. Berdasarkan penelitian Mariati (2001), kadar pati dari pati garut yang diperoleh dari beberapa varietas cukup tinggi, yaitu berkisar antara 92,24% - 98,78% sedangkan kadar pati dari tepung garut berkisar antara 83,38% - 89,05%. Kadar amilosa pati garut berkisar antara 29,67% - 31,34% dari total pati, sedangkan tepung garut berkisar antara 24,81% - 27,82%. Siklodekstrin merupakan hasil modifikasi pati oleh enzim CGTase (Cyclodextrin Glicosyl Transferase) dan berupa oligosakarida yang berbentuk cincin dengan 6 8 elemen glukosa. Siklodekstrin dan turunannya dapat membentuk senyawa kompleks inklusi sehingga dapat meningkatkan kelarutan senyawa, mengikat senyawa volatil, melindungi senyawa yang labil, mengurangi efek toksisitas suatu senyawa, mengurangi bau dan citarasa yang tidak disukai, dan mengontrol warna. Alur perancangan proses produksi siklodekstrin dari umbi garut adalah telaah literatur, sintesis proses, desain detail (desain mesin dan peralatan) serta analisis kelayakan finansialnya. Secara umum proses produksi siklodekstrin dari umbi garut terdiri dari tiga tahap yaitu: proses pembuatan pati, proses pembuatan siklodekstrin, dan purifikasi. Proses pembuatan pati merupakan serangkaian proses untuk mengekstraksi pati dari umbi garut. Proses didesain untuk memproses bahan baku berupa umbi garut dengan berat kotor 2000 kg per batch. Hasil dari proses ini adalah pati berbentuk cairan pati dengan kadar pati sebesar 15% dengan berat 1164 kg. Pati ini selanjutnya akan masuk ke proses likuifikasi dan siklisasi yang merupakan proses inti. Dari 1164 kg cairan pati yang masuk ke dalam proses inti, diperkirakan menghasilkan 205,4 kg siklodekstrin kasar (crude cyclodextrin). Total investasi termasuk modal tetap dan modal kerja yang diperlukan adalah sebesar Rp. 2.582.528.763. Analisis kelayakan dengan beberapa parameter kelayakan finansial untuk industri siklodekstrin adalah sebagai berikut: IRR 43,58%; BEP (x) 18.113 kg siklodekstrin, BEP(Rp) Rp. 1.752.475.409;NPV Rp. 1.372.796.352, PBP 1,91 th dan Net B/C Ratio 2,02. Hal ini berarti industri siklodekstrin layak secara finansial untuk dilaksanakan.
KATA PENGANTAR Tiada pernah cukup rasa syukur yang penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan skripsi ini dapat penulis selesaikan dengan baik dan lancar. Skripsi berjudul Desain Proses Produksi Siklodekstrin Dari Umbi Garut (Maranta Arundinaceae L.) ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institu Pertanian Bogor. Penulis berharap skipsi ini dapat bermanfaat. Pada
kesempatan
ini
penulis
menyampaikan
terima
kasih
dan
penghargaan yang setinggi-tingginya kepada: 1.
Dr. Ir. Erliza Noor, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan, nasehat, bimbingan dan bekal kepada penulis selama pelaksanaan tugas akhir ini. Hanya karya ini yang bisa penulis persembahkan. Mohon maaf sebesar-besarnya jika penulis banyak mengecewakan.
2.
Dr. Ir. Nastiti S. Indrasti dan Ir. Ade Iskandar, Msi, selaku dosen penguji, atas masukan untuk perbaikan tulisan ini.
3.
Kedua orang tua, atas segala dorongan, pengorbanan dan harapan, disertai doa yang tidak pernah putus diberikan kepada penulis. Karya ini merupakan salah satu wujud dari harapan itu.
4.
Maretta & Tiyan, atas doa dan cinta kasihnya selama ini.
5.
Seluruh Dosen dan staf Jurusan TIN, atas bekal ilmu yang insya Allah bermanfaat.
6.
Seseorang yang sangat berarti bagi penulis, Dina Widi Lestari, atas perhatian, ketulusan dan dorongan semangatnya.
7.
Pak Agus S. S. dan rekan-rekan di BB-Pascapanen atas dorongan semangatnya kepada penulis untuk menyelesaikan studi.
8.
Anak
Anak eks-Lembaga Pengembangan Sumberdaya (LPS), Adi,
Lesmana, Ucok, Jawi, David, Eki, Topik, Taufan, Mega & Diane, Let s rock the world & never give up . 9.
Wildan & rere. Thank you so much!
10. Teman
temanku di Jl. Bara no. 8 1997-1998 (Mr. Andin, Mr. Aji, Ochim,
Yuzet, Bambang dll) , IDKO 2000-2003 (Mr. Teuku, Mr. Udin, Mr. Tafril, My sis Pipink, Nina, dll), atas saat-saat yang kita lewati bersama. Thanks guys! ll be your friend forever.
11. Teman-teman TINNERS34, atas kebersaman dan keceriaannya sehingga masa kuliah terasa begitu indah. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terlalu jauh untuk dikatakan sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dimasa mendatang akan penulis terima dengan senang hati. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Bogor, September 2005 Penulis
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................ v DAFTAR ISI....................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR.............................................................................................. x DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xi I. PENDAHULUAN..............................................................................................1 A. LATAR BELAKANG ................................................................................. 1 B. TUJUAN DAN MANFAAT......................................................................... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................................3 A. GARUT .................................................................................................... 3 B. PATI......................................................................................................... 4 C. PATI GARUT............................................................................................ 4 D. SIKLODEKSTRIN .................................................................................... 5 E. PRODUKSI SIKLODEKSTRIN ................................................................. 6 F. PERANCANGAN PROSES...................................................................... 7 G. EVALUASI KELAYAKAN FINANSIAL ...................................................... 9 III. METODOLOGI .............................................................................................10 A. DASAR PEMIKIRAN .............................................................................. 10 B. LANGKAH KERJA.................................................................................. 12 1. Telaah Literatur .............................................................................12 2. Sintesis Proses..............................................................................12 3. Desain Detail .................................................................................12 4. Analisa Finansial ...........................................................................13 IV. SINTESA PROSES, PERALATAN DAN RENCANA PROSES PRODUKSI ..................................................................................................17 A. Pernyataan Masalah .............................................................................. 17 B. Perancangan Proses Produksi ............................................................... 17 1. Proses Produksi Pembuatan Pati ..................................................17 2. Proses Produksi Siklodekstrin .......................................................20 3. Alternatif Proses Akhir ...................................................................23 C. Desain Peralatan Produksi..................................................................... 25 1. Peralatan Pembuatan Pati.............................................................25 2. Peralatan Pemrosesan Siklodekstrin (Likuifikasi dan Siklisasi) ......27
3. Peralatan Pemurnian Siklodekstrin................................................28 4. Peralatan Pengeringan Siklodekstrin .............................................28 D. Penjadwalan Produksi............................................................................ 29 E. Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Utilitas............................................ 30 V. ANALISA KELAYAKAN FINANSIAL..............................................................33 A. Asumsi Dasar......................................................................................... 33 B. Modal Invetasi........................................................................................ 34 1. Modal Tetap ..................................................................................34 2. Modal Kerja ...................................................................................34 C. Sumber Pembiayaan dan Pengembalian Kredit ..................................... 35 D. Biaya Operasional.................................................................................. 36 E. Penentuan Harga ................................................................................... 37 F. Analisa Kelayakan Finansial................................................................... 37 G. Perbandingan Analisa Kelayakan Finansial Antara Proses Tanpa Pemurnian dan Dengan Proses Pemurnian Siklodekstrin....................... 39 V. KESIMPULAN DAN SARAN..........................................................................40 A. KESIMPULAN ........................................................................................ 40 B. SARAN................................................................................................... 40 DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................41 LAMPIRAN ........................................................................................................44
DAFTAR TABEL 1.
Komposisi Kimia Umbi Garut dalam 100 g Bahan .................................... 3
2.
Beberapa karakteristik
-,
- dan
-Siklodekstrin (Szejtli, 1996;
Jozwiakowski and Connors, 1985 diacu dalam Madsen, 2000)................ 5 3.
Peralatan untuk Proses Pembuatan Pati ................................................ 25
4.
Kapasitas Mesin Proses Pembuatan Pati dari Umbi Garut..................... 30
5.
Perkiraan Jadwal Waktu Kerja Mesin Pembuat Pati............................... 30
6.
Komposisi Modal Tetap Industri Siklodekstrin Kasar .............................. 34
7.
Biaya Modal Kerja Industri Siklodekstrin Kasar Selama 3 Bulan............. 35
8.
Sumber Pembiayaan Modal Industri Siklodekstrin Kasar ....................... 35
9.
Alokasi Biaya Tetap Industri Siklodekstrin Kasar.................................... 36
10.
Alokasi Biaya Variabel Industri Siklodekstrin Kasar ................................ 37
11.
Kriteria kelayakan Finansial Desain Proses Produksi Siklodekstrin Kasar ..................................................................................................... 37
12.
Perbandingan Kriteria kelayakan Finansial Desain Proses Produksi Siklodekstrin Kasar dan Siklodestrin Murni............................................. 39
DAFTAR GAMBAR 1.
Bentuk toroid -siklodekstrin (CTD Inc., 2002). ........................................ 5
2.
Skema Inklusi Molekul Tamu Pada Sebuah Molekul Siklodekstrin (Sjetli, 1996)............................................................................................. 6
3.
Diagram alir proses produksi Siklodekstrin............................................. 10
4.
Metodologi Perancangan Proses Produksi Siklodekstrin dengan Bahan Baku Pati Garut........................................................................... 11
5.
Neraca massa proses produksi pati dari umbi garut. .............................. 18
6.
Neraca massa keseluruhan proses likuifikasi dan siklisasi. .................... 21
7.
Neraca Massa Proses Pengeringan Siklodekstrin. ................................. 24
8.
Neraca Massa Proses Pemurnian dan Pengeringan Siklodekstrin ......... 25
9.
Desain reaktor likuifikasi dan siklisasi..................................................... 28
