NASKAH PUBLIKASI PRARANCANGAN PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI TEPUNG TAPIOKA DAN AIR KAPASITAS 45.000 TON/TAHUN
Oleh : Farikhah Zahrotus Syamsiyyah D 500 100 057
Dosen Pembimbing : 1. M. Mujiburohman, Ph.D. 2. Dr. Kusmiyati
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA SURAKARTA 2015
INTISARI Prarancangan pabrik sirup glukosa dari tepung tapioka dan air dengan proses hidrolisis enzimatis menggunakan katalis enzym glukoamylase dengan kapasitas 45.000 ton/tahun. Direncanakan akan didirikan di Kabupaten Lampung Tengan, Provinsi Lampung. Dipilih lokasi ini dikarenakan sumber bahan baku tepung tapioka disuplai dari PT. Budi Acid Jaya, Lampung Tengah yang memproduksi tepung tapioka sebesar 645.000 ton per tahun. Pabrik akan didirikan pada tahun 2018, akan beroperasi selama 330 hari/tahun dengan jumlah karyawan pabrik sebanyak 118 orang. Pendirian pabrik sirup glukosa bertujuan untuk mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dalam memenuhi kebutuhan masyarakat yaitu dengan membangun industri-industri yang dapat mengganti peranan bahan import. Sirup glukosa banyak digunakan dalam industri makanan seperti penyedap rasa, pembuatan mono sodium glutamat, untuk Dextrose Monohydrate (D-Glucose) dan lain-lain. Ada 3 tahap proses dalam pembuatan sirup glukosa yaitu, tahap awal adalah tahap pensuspensian tepung tapioka dan air, tahap selanjutnya adalah tahap pembuatan sirup glukosa dengan menambahkan kalatis enzim glukoamylase pada suhu 700C dan tekanan 1 atm yang direaksikan didalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB), reaksi berlangsung secara eksotermis. Pendingin reaktor berupa air. Setelah terbentuk sirup glukosa maka masuk tahap yang terakhir yaitu tahap pemurnian sirup glukosa dengan rotary drum vacuum filter untuk memisahkan sirup glukosa dan pati tergelatinasi. Evaporator digunakan untuk menguapkan kelebihan air pada produk sirup glukosa. Pabrik sirup glukosa membutuhkan modal tetap sebesar Rp 150.718.645.768,- dan modal kerja sebesar Rp 58.248.123.071,- dari analisa ekonomi pabrik sirup glukosa mengalami keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 39.859.401.556,- pertahun dan keuntungan setelah pajak sebesar Rp 29.894.551.167,- per tahun. Percent return on investment (ROI) sebelum pajak sebesar 26,45% dan Percent return on investment (ROI) setelah pajak sebesar 19,84%. Pay out time (POT) sebelum pajak selama 2,74 tahun dan Pay out time (POT) stelah pajak selama 3,35 tahun. Break event point (BEP) sebesar 44,21% dan Shut down point (SDP) sebesar 24,13%. Discounted cash flow (DCF) sebesar 29,23%. Berdasarkan data kelayakan pabrik disimpulkan bahwa pabrik sirup glukosa menguntungan dan layak didirikan. Kata kunci : Sirup glukosa, hidrolisis enzimatis, enzym glukoamylase.
Sehubungan
A. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Sirup syrup)
hal
tersebut sangat sangat tepat jika
glukosa adalah
(Glucose
sejenis
gula
pemerintah
hakekatnya
rumus
mengurangi
molekul
C6H12O6.
digunakan
sebagai
mengambil
kebijaksanaan
termasuk monosakarida dengan
Glukosa
dengan
terhadap
yang
pada
bertujuan
untuk
ketergantungan
negara
lain
dalam
bahan baku industri makanan
memenuhi
dan industri farmasi. Di antara
masyarakat
yaitu
kegunaannya
membangun
industri-industri
adalah
sebagai
kebutuhan dengan
campuran industri makanan dan
yang dapat mengganti peranan
minuman.
bahan import. Disamping itu
Di Indonesia sampai saat ini
dengan didirikannya pabrik ini
sudah banyak yang memproduksi
akan
sirup glukosa. Hal disebabkan
terciptanya lapangan kerja baru
karena melimpahnya bahan baku
dan juga dengan adanya pabrik
singkong.
ini akan mendorong berdirinya
Tanaman
singkong
membuat
kesempatan
(ketela pohon) adalah tanaman
pabrik-pabrik
yang banyak dibudidayakan di
menggunakan bahan dasar sirup
Indonesia
glukosa
dan
merupakan
tanaman pokok ketiga setelah padi
dan
demikian
jagung. seiring
Namun
lain
(glucose
yang
syrup)
di
Indonesia. 2. Penentuan Kapasitas Pabrik
berjalannya
Pabrik
sirup
glukosa
waktu, perkembangan industri
direncanakan didirikan tahun
makanan dan farmasi begitu
2018. Kapasitas perancangan
pesat. Kebutuhan akan sirup
pabrik
glukosa juga semakin meningkat.
dengan
Hingga saat ini untuk menutupi
pertimbangan
kebutuhan
sebagai berikut:
dalam
negeri
ini
direncanakan pertimbangan-
Indonesia masih mengimpor dari
1. Impor sirup glukosa Impor
beberapa negara tetangga seperti,
sirup glukosa dari tahun ke
Jepang, Singapura, Zimbabwe,
tahun terlihat dalam Tabel 1.
Amerika
Serikat,
Belanda,
Perancis, Jerman dan lain-lain.
Tabel 1. Perkembangan Impor Sirup Glukosa
(Glucose
syrup)
di
Indonesia. Impor, ton/tahun
2001
8248
2002
9751
dituliskan sebagai berikut :
2003
11105
(C6H12O6)n+nH2O
2004
16140
(C6H12O6)n .nH2O
2005
17357
Reaksi
2006
28809
Reaksi
Tabel 2. Nama-nama Pabrik Sirup Glukosa (Glucose syrup).
6 No 7 8
(1) bila
pati
dianggap pati
konstanta
order
1
dengan
kecepatan
semu harga reaksi
23,482188/j. Reaksi hidrolisis pati dengan
Tabel 2.
5
dapat
terhadap
yang telah berdiri terlihat dalam
4
terjadi
dapat
dengan 80oC. Kecepatan reaksi (1)
Beberapa pabrik sirup glukosa
3
gelatinisasi
dipanaskan pada suhu 60oC sampai
berdiri
2
1. Dasar Reaksi
Tahun
2. Pabrik sirup glukosa yang sudah
1
45.000 ton/tahun. B. DESKRIPSI PROSES
Sumber : Biro pusat Statistik
No
pabrik sirup glukosa sebesar
Nama Pabrik PT. Suba Indah PT. BAJ PT. Associated British Global Sweetener Ltd RM Food Additive Thai Food PIC Ltd Nama Pabrik Akbar Ali & Co. AJV Grupe
enzim
dalam
pembuatan
sirup
glikosa (Glucose syrup) merupakan
Lokasi
Kapasitas
reaksi bersifat
Cilegon
82.500
terjadi pada temperatur 700C.
Jawa timur Jawa Barat
18.000
Cina
147.000
Reaksi
eksotermis
sakarifikasi
yang
dapat
dituliskan sebagai berikut : 72.500
(C6H12O6)n.nH2O n(C6H12O6)
(2)
Diasumsikan
reaksi
diatas
India
6.000
mengikuti persamaan Michaelis-
Thailand
24.000
Menten,
Lokasi
Kapasitas
kecepatan
Pakistan
660.000
Lituania
12.000
sehingga
persamaan
reaksinya
dapat
dituliskan sebagai berikut: rA k
C EO C A CM CA
(3)
Harga nilai k dan CM dicari Dari dua pertimbangan di atas maka dipilih kapasitas
dengan interpretasi data percobaan yang terlihat dalam Tabel 3.
Tabel 3. Data percobaan fermentasi
ΔHr0 = (ΔHf0 C6H12O6 + ΔHf0
pati menjadi glukosa dengan enzim
H2O) – (ΔHf0 C6H10O5 + ΔHf0
glukoamilase.
H2O)
waktu reaksi, jam 12 20
Konsentrasi enzim kmol/m3 0,0039 0,0039
ΔHr0 = (-798,88 + (-286,04)) –
Konsentrasi pati,kmol/m3 mula-mula akhir 1,85 0,65 1,85 0,08
(-601,89 + (-286,04)) ΔHr0 = -196,99 Kj/kmol Reaksi yang berlangsung adalah
Interpretasi data percobaan reaksi
rekasi eksotermis.
fermentasi dengan enzim secara batch dapat
dilakukan dengan
menggunakan
3. Langkah-langkah Proses Proses
persamaan berikut (Levenspiel,1999):
pembuatan
sirup
glukosa dengan proses hidrolisis C A0 C A t C M k C E0 C A0 C A0 ln ln CA CA
y
= -CM + k x
pati terbagi menjadi 3 tahap, yaitu : (4)
a.
Tahap persiapan bahan baku Pati diangkut dari Gudang-01
(5)
Data pada Tabel 3. dimasukkan ke dalam
menggunakan
persamaan (4) mendapatkan hasil sebagai
menuju
berikut :
disuspensikan dengan air.
1,15 = -C M + k
4,40E-02
0,57 = -CM + k
2,48E-02
b.
-601,89
H2O
-286,04
C6H12O6
-798,88
o
C dan P = 1 atm. Pati
disuspensikan keluar dari Mixer-01 dipanaskan dalam Heat Exchanger01 sampai dengan 70
Tabel 4. Data Panas Pembentukan
(C6H10O5)n
untuk
Tahap reaksi
= 30
2. Tinjauan Termodinamika ΔHf0 (Kj/kmol)
Mixer-01
Mixer-01 dengan kondisi operasi T
= 3,00E+01 1/j
Komponen
Conveyor-01
Pati yang disuspensikan dalam
diperoleh : C M = 1,76E-01 kmol/m2 k
Belt
o
C lalu
diumpankan ke dalam Reaktor. Kondisi operasi Reaktor yaitu T = 70 oC dan P =1 atm. Katalis yang digunakan untuk menghidrolisis pati yaitu enzim glukoamilase. Konversi
Reaksi :
yang diperoleh 90 %. C6H12O6+3H2O C6H12O6 + 3H2O
c. (6)
ΔHr0 = ΔHf0 produk - ΔHf0 reaktan
(7)
Tahap pemurnian hasil. Produk
larutan
glukosa
diumpankan ke dalam Rotary drum Vacuum
Filter-01
untuk
memisahkan padatan yang terikut. Padatan
yang
telah
terpisah
2. Rotary Drum Vacuum Filter Fungsi
:
selanjutnya diangkut dengan Belt
Memisahkan sirup glukosa dari
Conveyor untuk disimpan ke dalam
pati tergelatinisas
Gudang-02. Sementara itu larutan
Bahan konstruksi :
glukosa bebas padatan dipekatkan
Steel, food grade
dengan Evaporator-01 pada kondisi
Kondisi operasi
Carbon
:
operasi T = 110 oC dan P = 1 atm
P
: 1 atm
sampai kadar glukosa menjadi 30
T
: 50 °C
%.
Larutan
pekat
glukosa
selanjutnya didinginkan dalam Heat Exchanger-02 sampai 30
o
C lalu
Spesifikasi
:
Diameter
: 1,38 m
Lebar
: 0,68 m
disimpan dalam Tangki penyimpan-
Motor Exhuauster : 5 Hp
04.
Jumlah
: 1 buah
Harga
: $ 33.700,00
C. SPESIFIKASI ALAT PROSES 1. Reaktor Fungsi
D. UTILITAS : Mereaksikan
pati
Unit pendukung proses atau
menjadi sirup glukosa
sering disebut unit utilitas merupakan
Jenis
bagian
:Tangki berpengaduk
Bahan konstruksi :
Carbon
penting
untuk
menunjang
berlangsungnya suatu proses dalam
Steel, food grade
pabrik. Unit pendukung proses antara
Kondisi operasi :
lain penyediaan air ( air pendingin, air
P
: 1 atm
rumah tangga, air umpan boiler, dan
T
: 70 °C
air proses), listrik, pengadaan bahan
Spesifikasi
:
bakar dan pengolahan limbah cair.
Jumlah
: 1 buah
Unit utilitas ini untuk menyediakan
Katalisator
:Enzim
sarana-sarana proses untuk kelancaran
Glukoamilase
operasi pabrik.
Volume
: 6,78 m3
Unit pendukung proses yang
Tinggi
: 2,66 m
terdapat dalam pabrik sirup glukosa
Pendingin
: Air
antara lain :
Harga
: $ 56.300,00
1. Unit pengadaan dan pengolahan air Total keseluruhan kebutuhan air sebesar 21.603,45 kg/jam.
2. Unit pengadaan listrik
Rp 29.894.551.167,- per tahun.
Total kebutahan listrik pabrik ini
Percent return on investment (ROI)
sebesar 802,312 kW
sebelum pajak sebesar 26,45% dan
3. Unit pembangkit steam
Percent return on investment (ROI)
Total
kebutuhan
steam
yang
setelah pajak sebesar 19,84%. Pay
disupai dari boiler sebesar 1.405,62
out time (POT) sebelum pajak
kg/jam.
selama 2,74 tahun dan Pay out time (POT) stelah pajak selama 3,35
E. MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk perusahaan
:
Perseroan
tahun. Break event point (BEP)
Terbatas (PT)
sebesar 44,21% dan Shut down
Lokasi perusahaan Lampung
:
Kabupaten
Tengah
Propinsi
point
(SDP)
Discounted
Lampung
sebesar cash
24,13%.
flow
(DCF)
sebesar 29,23%. Berdasarkan data
Status perusahaan
: Swasta
kelayakan
Kapasitas
:
bahwa
45.000
ton/tahun
pabrik
pabrik
disimpulkan
sirup
glukosa
menguntungan dan layak didirikan.
F. ANALISIS EKONOMI Analisis untuk
mengetahui Harga (dalam ilyar Rp)
dimaksudkan
ekonomi
apakah pabrik yang dirancang dapat menguntungkan atau tidak, lamanya modal investasi didapatkan, total biaya
produksi
sama
dengan
keuntungan yang didapatkan.
240,00 210,00 180,00 150,00 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00
Sale SDP
Regulat BEP Variable Cost Fixed Cost
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kapasitas Produksi (%)
Gambar 1. Analisa kelayakan ekonomi
Analisa ekonomi dari pabrik
Pabrik Sirup Glukosa dari Tepung Tapioka
sirup glukosa sebagai berikut pabrik
dan
membutuhkan modal tetap sebesar
Enzimatis.
Rp 150.718.645.768,- dan modal
Air
dengan
Proses
Hidrolisis
DAFTAR PUSTAKA
kerja sebesar Rp 58.248.123.071,-
Agra, I.B., Warnijati, S., and
dari analisa ekonomi pabrik sirup
Indriyani, K., 1987, “Hydrolysis of Dry
glukosa
Cassava Powder”, Chemeca’87, the 15th
sebelum
mengalami
keuntungan
pajak
sebesar
Rp
Australian
Chemical
Engineering
39.859.401.556,-
pertahun
dan
Conference,
pp.96.1-96.6,
Melbourne,
keuntungan setelah pajak sebesar
Australia
Biro Pusat “Statistik Indonesia”,
Statistik,1995-2006,
Perdagangan
Luar
Negeri
Indonesia
foreign,
Trade
Statistic Import, yogjakarta. Coulson, J.M., 1983, “Chemical Engineering”, Aucklond, Mc. Graw Hill, International Student Edition, Singapore.
