BAB III SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
3.1. Bahan Baku 3.1.1. Ampas Tebu Ampas tebu (Bagasse) merupakan hasil samping proses pembuatan gula tebu (sugar cane). Komponen kandungan Ampas Tebu ditunjukkan oleh tabel 3.1. berikut.
Tabel 3.1. Komposisi Ampas Tebu Komponen
Kandungan (%)
Selulosa
52,7
Hemiselulosa
20,0
Lignin
24,2
Ash
3,1 Sumber: Samsuri, 2005.
Ampas Tebu yang pabrik terima memiliki 2 jenis spesifikasi. Jenis Pressed Bagasse dan Origin Bagasse adalah spesifikasi umum dalam penjualan Ampas Tebu. Jenis Pressed Bagasse lebih umum untuk pembelian dari tempat yang jauh, karena kadar air lebih sedikit sehingga lebih efisien dalam transportasi. Sedangkan jenis Origin Bagasse adalah pembelian dari lingkungan setempat yang tidak terlalu jauh dari pabrik. Origin Bagasse lebih banyak digunakan karena sumber bahan baku pabrik berasal dari PG. Gunung Madu Plantation, PG. Gula Putih
43
Mataram, PG. Sweet Indo Lampung dan PG. Bunga Mayang yang tidak jauh dari lokasi Pabrik Etanol Ampas Tebu Lampung. Tabel 3.2. Spesifikasi Pressed Bagasse Spesifikasi
Nilai dan Satuan
Panjang Serat
1,5 cm
Kadar air
8-10%
Bentuk pengiriman Ukuran packing Berat 1 bale
Bale/kubus 40 cm x 40 cm x 40 cm 30 - 31 kg
Harga
USD 145/ton
Kapasitas angkut kontainer Kapasitas angkut tronton
40 kaki = 500 bale 30 ton Sumber: Fahmi, 2013.
(a)
(b)
Gambar 3.1. Pressed Bagasse (a). Bentuk pengiriman Pressed Bagasse, (b) Panjang serat Pressed Bagasse 1,5 cm Sumber: Fahmi, 2013.
Tabel 3.3. Spesifikasi Origin Bagasse Spesifikasi Bentuk Kadar air Bentuk pengiriman Harga Kapasitas angkut tronton
Nilai dan Satuan Tak beraturan 17-25% bulk/curah Rp 300.000/ton 15 ton Sumber: Fahmi, 2013.
44
Gambar 3.2. Origin Bagasse Sumber: Fahmi, 2013.
Komponen dari ampas tebu, selulosa, hemiselulosa dan lignin, memiliki sifat kimia sebagai berikut:
a. Selulosa Selulosa adalah polimer dari polisakarida berantai lurus yang tersusun atas unit-unit glukosa atau unit sellobiosa dengan penghubung ikatan β-1-4-glukan dan memiliki struktur kristal. Komponen utama penyusun jaringan sel tumbuhtumbuhan pada tumbuhan pada umumnya adalah selulosa.
Gambar 3.3. Struktur dan ikatan monomer selulosa o Rumus molekul : (C6H10O5)n o Mempunyai serat dengan warna putih o Tidak larut dalam air dan organik lainnya
45
o Polimer alam berupa zat karbohidrat (polisakarida) o Terhidrolisis dalam uap air panas menjadi glukosa. (C6H10O5)n + n H2O Selulosa
hidrolisis
C6H12O6 glukosa
o Terhidrolisis dalam larutan asam membentuk glukosa. (C6H10O5)n + n H2O H2SO4 Selulosa
C6H12O6 glukosa (Wertheim, 1956)
o Bereaksi dengan asam asetat membentuk selulosa asetat. o Bereaksi dengan asam nitrat membentuk selulosa nitrat. (Meyer & Lilian, 1960)
b. Hemiselulosa Hemiselulosa merupakan heteropolimer yang mengandung galaktosa, glukosa, arabinosa, dan sedikit rhamnosa, asam glukoronik, asam metil glukoronik dan asam galakturonik. Berkebalikan dengan selulosa, hemiselulosa memiliki struktur acak dan amorf sehingga lebih mudah dihidrolisis dibandingkan selulosa (Taherzadeh dan Karimi, 2008)
Gambar 3.4. Struktur dan ikatan monomer Hemiselulosa o Rumus molekul : ((C5H8O4)n) o Tidak bersifat serat o Mudah mengembang o Lebih mudah larut dalam pelarut alkali o Non kristalin
46 o
Lebih mudah dihidrolisis dengan asam menjadi komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, Dmanosa, D-galaktosa, D-silosa dan L-arabinosa (Humala Simanjuntak, 2007).
3.1.2. Air (Dihidrogen Oksida) Air digunakan sebagai pelarut, pengencer sekaligus reaktan pada proses hidrolisis. Air proses yang digunakan boleh berasal dari air sumur dalam ataupun dari air recycle. Spesifikasi air proses secara fisik, air harus bersih dan tidak keruh, tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, tidak meninggalkan endapan. Spesifikasi air proses secara kimiawi, air tidak mengandung bahan kimiawi yang mengandung racun, tidak mengandung zat-zat kimiawi yang berlebihan, pH air antara 6,5 – 7,2.
3.2. Bahan Baku Pendukung 3.2.1. Saccharomyces cerevisiae (Dry Yeast) Fermentis Ethanol Red® merupakan strain terseleksi yang dibuat untuk memenuhi industri etanol. Strain ini tinggi toleran terhadap etanol, menghasilkan yield yang tinggi, kelangsungan hidup yang tinggi terlebih pada kondisi very high gravity fermentation, dan tahan terhadap kondisi fermentasi yang beragam. Tabel 3.4. Spesifikasi Yeast Spesifikasi Fermentation temperature % dry weight
Nilai dan Satuan 86 – 104 oF (30 oC – 40 oC) 94.0 – 96.5
Living cells at packaging
> 20 x 109 / gram
Total bacteria
< 1 x 104 / gram
Acetic acid bacteria
< 1 x 103 / gram
Lactobacillus
< 1 x 103 / gram
Prices
$ 1.000 – 1.300 / Ton Sumber: www.fermentis.com, 2015.
47
3.2.2. Kalsium Hidroksida Kalsium hidroksida digunakan sebagai penambah pH, pemisah antara pentosan dan Asam Sulfat (Pretreatment) hingga diperoleh Gipsum.
Tabel 3.5. Spesifikasi Kalsium Hidroksida Item
Index
Molecular formula
Ca(OH)2
Purity
95%
Appearance
White powder
Mesh
200-400
Hydrochloric acid insoluble
≤ 0.7 %
Packaging Detail
25 kg woven bag or paper bag.
Prices
US $ 98 - 120 / Metric Ton Sumber: Zibo Rising Import & Export Co., Ltd.
3.2.3. Asam Sulfat Asam sulfat berfungsi sebagai penghidrolisis hemiselulosa menjadi pentosan. Tabel 3.6. Spesifikasi Asam Sulfat Item Molecular formula
Index H2SO4
Purity
98.0% min
Ash Content
0.02% max
Iron (Fe)
0.01% max
Transparence / mm
80 max
Chromacity/ ml
2.0 max
Prices
US $230 - 250 Shijiazhuang Xinlongwei Chemical Co., Ltd.
48
3.2.4. Enzim Selulase Enzim selulase berfungsi sebagai Tabel 3.7. Spesifikasi Enzim Selulase Spesifikasi
Nilai dan Satuan
Activity
13.500 CMCU/mL 4,5 – 5,5
pH
1,10 – 1,20
Specific gravity Liquor ratio
1:5, 1:20
Dosing
0,2 -1 %
Prices
$ 1.5 - 2.5 / Kilogram Sumber: Shijiazhuang Yanhui Dyes Co., Ltd.
3.3. Produk 3.3.1. Produk Utama Etanol Proses fermentasi gula menghasilkan 51% etanol dan 49% karbon dioksida. Etanol dimurnikan hingga 99% sedangkan karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Spesifikasi produk Etanol adalah sebagai berikut. Tabel 3.8. Spesifikasi Ethanol Fuel Grade Parameter
Unit
Limit
Test Method
-
Celar, Bright
Visual
Pt – Co
Max. 10
ASTM D 1209
Ethanol Content (20oC)
% v/v
Min. 99,7
Alcoholmeter
Methanol
mg/L
Max. 50
GC
Acidity (as Acetic Acid)
mg/L
Max. 20
ASTM D 1613
Density (20oC)
g/cm3
0,790 ± 0,001
Pycnometer
Water Content
%
Max. 0,3
Karl Fisher
Alkalinity (as NH3)
mg/L
Max. 1
ASTM D 1614
Nonvolatile Matter
mg/L
Max. 10
ASTM D 1353
Appearance Color
Sumber: Company Profile PT. IEI, 2014
49
3.3.2. Produk Samping a. Karbon Dioksida Tabel 3.9. Spesifikasi Karbon Dioksida Spesifikasi
Keterangan
Rumus Kimia
CO2
Berat Molekul
44,01
Fase
Gas
Bau
Tidak berbau
Rasa
Rasa masam
Titik Beku
- 57 oC
Tekanan Uap (21 oC)
43.700 mmHg Sumber: Matheson Tri-Gas, Inc., 2014.
b. Asam Asetat Asam asetat dapat terbentuk karena fermentasi lanjutan dari Etanol. Pembentukan Asam Asetat ini tidak diinginkan, karena mengurangi rendemen Etanol, dan menambah nilai keasaman produk. Asam Asetat yang terbentuk dipisahkan melalui distilasi dan kemudian dijual untuk diproses lebih lanjut dengan harga : $400 - 600 / metrik ton.
Gambar 3.5. Struktur molekul Asam Asetat c. Gypsum Gypsum yang diperoleh dari pabrik etanol Ampas Tebu ini merupakan hasil samping dari reaksi penetralan asam sulfat dengan kalsium hidroksida. Gypsum perolehan ini masih harus diolah lebih lanjut untuk dapat memenuhi spesifikasi umum yang ada di pasaran. Gypsum masih bercampur dengan
50
limbah lignin, dalam fase liquid sedangkan gypsum berfase padat. Sejumlah ±700 kg/jam gypsum dihasilkan sebagai produk samping.
d. Lignin Lignin adalah polimer kompleks dari phenylpropane (Bruce E dale,2015). Ampas Tebu mengandung Lignin sebanyak 24,2%. Lignin yang diperoleh berupa padatan amorf berwarna cokelat, Lignin hasil produk samping proses pembuatan Etanol ini kemudian dijual untuk diolah lebih lanjut dengan harga US$. 182/metrik ton. Sejumlah ±4.000 kg/jam lignin terlarut dihasilkan dari proses produksi etanol ini.
