BAB I PENDAHULUAN. Prarancangan Pabrik Asam Laktat dari Molases dengan Proses Fermentasi Kapasitas ton/tahun

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Di zaman yang semakin berkembang dan modern ini, Indonesia perlu lebih meningkatkan taraf hidup bangsa yaitu dengan pembangunan dalam sektor industri. Salah satunya adalah pembangunan industri asam laktat dengan bahan dasar molases Pembangunan industri asam laktat yang menghasilkan produk bahan baku ini sangat penting, karena dapat mengurangi jumlah impor asam laktat di Indonesia. Dengan adanya pembangunan pabrik asam laktat akan dapat mengurangi pengeluaran devisa negara untuk mengimpor asam laktat tersebut. Di samping itu dengan adanya pendirian pabrik asam laktat di Indonesia, dapat membuka lapangan kerja baru dan memacu pertumbuhan industry lainnya. Kebutuhan asam laktat di Indonesia diperkirakan akan terus meningkat bila dilihat dari semakin banyaknya industri yang menggunakan asam laktat. Beberapa industri yang menggunakan asam laktat seperti industri farmasi, makanan dan minuman serta digunakan sebagai bahan baku pembuatan poly lactic acid. Maka dari itu dengan pendirian pabrik asam laktat ini akan membantu memenuhi kebutuhan asam laktat di Indonesia. 1.2 Kapasitas Pabrik Dalam pemilihan kapasitas produksi pabrik asam laktat ada beberapa pertimbangan yang perlu diperhatikan, yaitu : Proyeksi Kebutuhan Asam Laktat Kebutuhan asam laktat di Indonesia jumlahnya semakin bertambah tiap tahunnya, sehingga untuk memenuhinya diperlukan impor dari luar negeri. Hal ini berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik mengenai data ekspor impor asam laktat di Indonesia tahun ( ) seperti ditunjukkan pada Tabel 1 (BPS, 2012) 1

2 Tabel 1. Data Ekspo Impor Asam Laktat Ekspor Impor Tahun Jumlah Tahun Jumlah Tabel Perkiraan Analisa Regresi Linier Tahun n Index (X) Konsumsi (kg/tahun) (Y) X² XY = ,333 = ,4 Tabel Proyeksi Kebutuhan Asam Laktat Tahun Index Tahun (X) Konsumsi (kg/tahun) (Y) , , , , , ,33 2

3 Dari perhitungan regresi dengan data ekspor, impor dan kebutuhan asam laktat maka diperoleh kapasitas produksi sebesar ton/tahun. Adapun tujuan yang ingin dicapai dari pemilihan kapasitas dalam prarancangan pabrik asam laktat ini adalah: a. Memenuhi kebutuhan asam laktat dalam negeri. b. Mengurangi jumlah impor asam laktat, sehingga dapat mengurangi biaya belanja dalam negeri. c. Menambah devisa Negara dengan mengekspor asam laktat. 1.3 Lokasi Pabrik Letak geografis suatu pabrik mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap keberhasilan perusahaan. Beberapa faktor dapat menjadi acuan dalam menentukan lokasi pabrik, antara lain: penyediaan bahan baku, pemasaran produk, transportasi dan tenaga kerja. Berdasarkan tinjauan tersebut maka lokasi pabrik asam laktat ini dipilih di Lampung, dengan pertimbangan sebagai berikut: Penyediaan bahan baku Bahan baku asam laktat yaitu molases dapat diperoleh dari perusahaan pabrik gula. Dalam prarancangan ini mengambil molases dari PG Gunung Madu Plantation di Lampung. Untuk bahan baku seperti asam sulfat dari PT. Metabisulphite Nusantara di Jawa Timur, kalsium hidroksida dan magnesium sulfat dari PT. Aneka Kimia Inti di Surabaya, diammonium fosfat dari PT. Sinar Kimia Utama di Surabaya, asam fosfat dari PT. Garuda Mas Lestari di Bandung 3

4 sedangkan untuk lactobacillus delbrueckii, yeast dan malt dari distributor yang telah ditunjuk Letak Pabrik terhadap Daerah Pemasaran Pemilihan letak pabrik asam laktat di daerah Lampung ini disebabkan karena lokasinya dekat dengan pabrik gula. Selain itu, untuk pemasarannya juga mudah, karena Lampung merupakan kota besar Transportasi Di daerah Lampung telah berdiri cukup banyak industri, jadi untuk transportasi disana cukup memadahi untuk distribusi produk maupun bahan baku Tenaga Kerja Di daerah sekitar pendirian pabrik, terdapat banyak lembaga pendidikan formal maupun non formal dimana dari lembaga-lembaga itu dihasilkan banyak tenaga ahli maupun non ahli. Maka dari itu untuk mendapatkan tenaga kerja lebih mudah Utilitas Utilitas yang diperlukan seperti air, bahan baku dan tenaga listrik dapat dipenuhi. a. Penyediaan air, diperoleh dari sungai sekitar kawasan pabrik b. Penyediaan tenaga listrik, diperoleh dari PLN Kebijakan Pemerintah Sekarang ini dijalankan sistem otonomi daerah sehingga perlu diperhitungkan jumlah pajak yang dipungut. Kemudahan pemerintah dalam hal perijinan pendirian pabrik dan pengembangannya juga harus diperhatikan Masyarakat Pemikiran masyarakat mengenai perindustrian, baik dalam hal polusi atau limbah dan keuntungan yang diperoleh dari pendirian pabrik tersebut adalah terbukanya lapangan pekerjaan. 4

5 1.4 Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Pembuatan Asam laktat Asam laktat yang mempunyai rumus molekul CH3CHOHCOOH ini pertama kali ditemukan oleh seorang ahli kimia dari Swedia bernama Carl Wilhelm Scheele pada tahun Proses pembuatan asam laktat ini terdiri dari dua cara, yaitu proses sintesis kimia dan proses fermentasi. 1. Proses Sintesis Kimia Dalam proses ini terjadi reaksi antara hidrogen sianiada dengan asetaldehide yang menghasilkan lactonitrile. Reaksi ini berlangsung dalam fase cair dengan tekanan tinggi. lactonitrile yang diperoleh kemudian di recovery dengan alat destilasi untuk memurnikan. Setelah itu dilakukan hidrolisis asam sulfat atau asam klorida untuk menghasilkan asam laktat dan garam ammonium. Asam laktat yang dihasilkan, lalu diesterifikasi dengan metanol dan menjadi metil laktat. Metil laktat tersebut lalu dihidrolisis dengan air, menghasilkan asam laktat dan metanol yang selanjutnya dilakukan recycle. Berikut reaksi yang terjadi dalam proses sintesis : - Penambahan sianida katalis CH3CHO + HCN CH3CHOHCN...(1) asetaldehide hidrogen sianida lactonitrile - Hidrolisis Asam Sulfat CH3CHOHCN + H2O + ½ H2SO4 CH3CHOHCOOH + ½ (NH4)2SO4..(2) lactonitrile air asam sulfat asam laktat ammonium sulfat - Esterifikasi CH3CHOHCOOH + CH3OH CH3CHOHCOOCH3 + H2O..(3) asam laktat methanol metil laktat air - Hidrolisis oleh air CH3CHOHCOOCH3 + H2O CH3CHOHCOOH + CH3OH..(4) metil laktat air asam laktat methanol 2. Proses 5

6 Seperti pada proses sintesis, dalam proses fermentasi juga terdiri dari beberapa tahap sebagai berikut (Narayanan et al, 2004): - Tahap fermentasi fermentasi C6H12O6 + Ca(OH)2 (2CH3CHOHCOO - )Ca + 2H2O...(5) molasses kalsium hidroksida kalsium laktat air - Tahap penambahan H2SO4 (2CH3CHOHCOO - )Ca + H2SO4 2CH3CHOHCOOH + CaSO4.(6) kalsium laktat asam sulfat asam laktat kalsium Sulfat Pemilihan Proses Dalam prarancangan pabrik ini dipilih proses fermentasi dalam pembuatan asam laktat, dengan alasan sebagai berikut: - Bahan baku (molasses) mudah diperoleh dan ketersediaannya melimpah. - Prosesnya berlangsung pada tekanan dan suhu rendah. - Proses produksi berlangsung sederhana. - Yield yang dihasilkan 97% (Wee Y.J, 2006) Kegunaan Produk - Industri makanan dan minuman Sebagai pengatur ph dan penambah rasa. - Komponen utama pembuatan biopolimer Poly Lactic Acid (PLA). - Industri farmasi Sebagai pengatur ph, dan larutan dialisis. (Wee Y.J, 2006) Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk Bahan Baku 1. Molases a. Sifat fisika Rumus Bentuk Titik didih : 107 C Specific gravity : 1,4 : C17-18H26-27O10N : cairan kental berwarna cokelat kehitaman 6

7 Kelarutan dalam air ph : 5,1 Titik beku : sangat larut : -18 o C Komposisi utama (Data Molasses PG Gunung Madu Plantation Lampung Tengah) sukrosa : 38,94% glukosa : 14,43% fruktosa : 16,75% abu : 11,06% air : 18,82% Banyak mengandung karbohidrat sehingga dapat digunakan sebagai bahan baku fermentasi alkohol atau fermentasi lain. (Saputro T, 2014) 2. Sukrosa Rumus molekul Berat molekul Berbentuk Rasa kelarutan : C12H22O11. : 342,3 g/mol. : kristal. : manis. Melting point : 170 C - sifat kimia : 179 g/100 ml (0 C) sukrosa dapat dioksidasi dengan KMnO4, HNO3 dan peroksida. Sukrosa dapat dihidrolisis secara enzimatis yang menghasilkan glukosa dan fruktosa. (Perry and Green 7 th ed, 1999) 3. Glukosa Rumus molekul Berat molekul : C6H12O6 : 180,16 g/mol Titik leleh : 146 C Densitas : 1,544 g cm -3 7

8 Glukosa lebih mudah larut dalam air daripada sukrosa, selain itu glukosa juga larut dalam etanol dan eter. (Chen and Chou, 1993) b.bahan Baku Penunjang 1. Air Rumus Molekul : H2O Massa Molar : 18,0153 g/mol Densitas : 999,793 kg/m³ (273,15 K) Titik Didih : 100 C Air merupakan pelarut universal karena dapat melarutkan berbagai zat kimia. (Perry and Greeen 7 th ed, 1999) 2. Asam Sulfat (data dari PT. Metabisulphite Nusantara): Rumus molekul : H2SO4 Berat molekul : 98,08 g mol -1 Titik leleh ( C) : 10,49 C Kadar : 40-60% Sifat kimia 1. Dengan basa membentuk garam dan air. Reaksi : H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + H2O (7) 2. Dengan alkohol membentuk eter dan air. Reaksi : 2C2H5OH + H2SO4 C2H5OC2H5 + H2O + H2SO4 (8) (Perry and Green 7 th ed, 1999) 3. Kalsium Hidroksida Ca(OH)2 (data dari PT. Aneka Kimia Inti): : padatan Rumus Molekul : Ca(OH)2 Berat Molekul : 74,093 g mol -1 8

9 Kelarutan : 0,185 g/100 ml (0 C) Kadar : 70% Ketika dipanaskan sampai suhu 510 C akan terdekomposisi menjadi kalsium oksida dan air. Ca(OH)2 CaO + H2O (9) kalsium hidroksida kalsium oksida air (Perry and Green 7 th ed, 1999) 4. Lactobacillus delbrueckii : padatan Spesies : Lactobacillus delbrueckii Berat Molekul : 25,5 g mol -1 Densitas : 3340 kg m -3 Titik didih : 333,56 C Dapat mengubah karbohidrat menjadi Asam Laktat dan bekerja optimal pada suhu 46 C. 5. Malt : padatan Berat molekul : 416,189 g mol -1 Densitas : 4761 kg m -3 Titik didih : 2183,87 C 6. Yeast : padatan Berat molekul : 23,9 g mol -1 Densitas : 4376 kg m 3 Titik didih : 495,27 C 9

10 7. Diammonium fosfat (dari data PT. Sinar Kimia Utama): : padatan Rumus molekul : (NH4OH)2PO4 Berat molekul : 132,06 g mol -1 Kelarutan : 131 g/100 ml (15 C) Kemurnian : 98% Ion ammonium akan terkonversi menjadi ammonium pada ph tinggi. (Perry and Green 7 th ed, 1999) 8. Magnesium sulfat (dari data PT. Aneka Kimia Inti): : padatan Rumus molekul : MgSO4 Berat molekul : 120,37 g mol -1 Kadar : 99% Titik leleh : 1185 C Kelarutan dalam air : 26,9 g/100 ml (0 C) Kelarutan dalam air sangat tinggi. Jenis anhidrat memiliki sifat higroskopis yang kuat. (Perry and Green 7 th ed, 1999) 9. Asam fosfat (dari data PT. Garuda Mas Lestari): : cair Rumus molekul : H3PO4 Berat molekul : 98 g mol -1 Kadar : 85% Titik leleh : 42,35 C 10

11 Asam fosfat akan terdekomposisi jika kontak dengan alcohol, aldehid, sianida, keton, ester dan sulfida. (Perry and Green 7 th ed, 1999) c. Produk 1. Asam Laktat : Cairan Rumus Molekul : CH3CHOHCOOH Berat Molekul : 90,079 g mol -1 Specific gravity : 1,249 Titik didih : 122 C Titik lebur : 16,8 C Larut dalam air dingin dan lebih larut dalam air daripada pelarut lainnya. (Perry and Green 7 th ed, 1999) 2. Kalsium Sulfat : padatan putih Rumus Molekul : CaSO4 Berat Molekul : 136,14 g/mol Specific grafity : 2,96 Titik lebur : 1450 C Kelarutan : 0,298 g/100 g H2O pada 20 C. Pemanasan pada suhu 100 C dan 150 C akan terjadi reaksi dehidrasi sampai 75% air yang terkandung di dalam struktur kimianya. Pada suhu 170 C digunakan dalam proses kalsinasi dalam industri. (Perry and Green 7 th ed, 1999) 11

12 1.5 Tinjauan Proses secara Umum Proses pembuatan Asam Laktat secara fermentasi ini terdiri dari tiga tahap yaitu tahap hidrolisis sukrosa, tahap fermentasi, dan tahap penambahan asam sulfat. Pada tahap hidrolisis ini ditambahkan yeast untuk membantu mengubah sukrosa menjadi glukosa. Proses ini dilakukan di dalam reaktor hidrolisis berlangsung pada kondisi suhu 40 C dan tekanan atmosfer. Selanjutnya, glukosa yang dihasilkan dari hidrolisis dilakukan fermentasi pada fermentor dengan penambahan bakteri lactobacillus delbrueckii dan berlangsung pada suhu antara 46 C tekanan atmosfer. Selain ditambahkan bakteri, dalam fermentor juga ditambahkan kalsium hidroksida agar terbentuk kalsium laktat. Kalsium laktat yang terbentuk kemudian di tambahkan asam sulfat sehingga menghasilkan asam laktat sebagai produk utama dan kalsium sulfat sebagai produk samping. Reaksi (Narayanan et al, 2004): yeast C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6..(10) sukrosa air glukosa fruktosa C6H12O6 + Ca(OH)2 (2CH3CHOHCOO - )Ca + 2H2O...(11) Glukosa kalsium hidroksida kalsium laktat air (2CH3CHOHCOO - )Ca + H2SO4 2CH3CHOHCOOH + CaSO4...(12) kalsium laktat asam sulfat asam laktat kalsium sulfat 12