INDUSTRI MONOSODIUM GLUTAMAT DENGAN CARA FERMENTASI

Transkripsi

1 INDUSTRI MONOSODIUM GLUTAMAT DENGAN CARA FERMENTASI Disusun Oleh: Waskitho Aji Atmadi (G ) Mugananda Febriansyah (G ) Muhali Rosidin (G ) Febrian Dwi Hidayat (G ) MATA KULIAH KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011/2012 0

2 DAFTAR ISI DAFTAR ISI... 1 KATA PENGANTAR... 2 BAB I... 3 PENDAHULUAN... 3 I.1 Latar Belakang... 3 I.2 Rumusan Masalah... 4 I.3 Tujuan... 4 BAB II... 5 PEMBAHASAN... 5 II.1 Fermentasi... 5 II.2 Substrat dan Bahan Baku Fermentasi MSG... 5 II.2.1 Molase... 6 II.2.2 Bahan Pendukung... 6 II.3 Mikroorganisme (bakteri) pada fermentasi MSG... 7 II.4 Kondisi Proses Fermentasi... 7 II.5 Tahapan Proses Fermentasi... 8 II.6 Pengolahan Limbah Industri MSG BAB III PENUTUPAN IIl.1 Kesimpulan...14 BAB IV: DAFTAR PUSTAKA

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-nya makalah ini dapat terselesaikan dengan baik. Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah, yaitu mata kuliah Kimia Industri. Makalah ini membahas proses industri monosodium glutamat dengan cara fermentasi. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku dosen mata kuliah Kimia Industri, teman-teman dari program studi kimia serta berbagai pihak yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini. Kami menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam makalah ini. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Bogor, 29 Oktober 2011 Penyusun 2

4 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Monosodium glutamat (MSG) adalah garam mono Na dari asam glutamat yang disebut accent. Nama dagang monosodium glutamat adalah vetsin atau moto dan digunakan sebagai bumbu penyedap masakan. Bahan baku utama pembuatan MSG adalah asam glutamat dan natrium karbonat. Asam glutamat diperoleh melalui proses fermentasi dari cairan tetes tebu, yang merupakan hasil samping dari pabrik gula atau dapat dihasilkan secara langsung dari fermentasi karbohidrat dengan enzim Micrococus glutamaticus. Natrium karbonat merupakan basa yang banyak digunakan dalam industri-industri kimia, misalnya industri kertas, sabun, gelas dan vetsin. Natrium karbonat yang banyak dipakai dalam perdagangan adalah natrium karbonat anhydrous. Dahulu banyak dibuat dari bahan tambang (trona), tetapi sekarang dibuat secara sintetis. Tetes tebu, urea, udara dan Micrococus glutamaticus dimasukkan dalam tangki fermentasi yang dilengkapi dengan pengaduk. Sebelumnya tangki yang digunakan disterilkan terlebih dahulu, temperatur yang optimum pada proses fermentasi ini antara 300 C sampai 370 C (Kirk Othmer 1950). Proses ini berlangsung terus sampai diperoleh kadar Asam glutamat yang diinginkan. Setelah tercapai kadar asam yang diinginkan maka pertumbuhan Micrococus glutamaticus dihambat dengan proses penguapan, setelah itu dikristalkan dengan penambahan HCl. Pada pembuatan monosodium glutamat proses kristalisasi bertujuan untuk mengkristalkan monosodium glutamat dari larutan yang mengandung monosodium glutamat. Kristalisasi dapat terjadi apabila suatu larutan sudah mencapai keadaan larut jenuh atau koefisien kejenuhan sudah lebih dari satu. Koefisien kejenuhan menyatakan rasio kandungan 3

5 zat padat dalam larutan dengan kandungan dalam larutan jenuh pada suhu yang sama. Apabila dalam larutan yang pekat ditambahkan kristal MSG, maka akan terjadi kesetimbangan antar molekul MSG yang menempel pada kristal, keadaan ini disebut larutan jenuh. Naiknya kepekatan larutan membuat molekul-molekul dalam larutan saling bergabung dan membentuk kristal MSG. Pada pemekatan yang lebih tinggi maka rantai-rantai molekul MSG saling bergabung membentuk kerangka kristal yang disebut inti kristal. Untuk memperbesar inti ini dilakukan penempelan MSG pada inti kristal. Pada awal pertumbuhan kristal ini, kecepatan kristalisasi masih sangat lambat oleh karena itu penguapan atau pemekatan larutan harus dapat dicegah atau dikurangi untuk memberi kesempatan membesarkan kristalnya sehingga dapat mengimbangi kenaikan kepekatan karena penguapan. Pertumbuhan kristal MSG akan mengikuti pola dengan bentuk yang khusus dari kristal MSG (Ahmad 2009). I.2 Rumusan Masalah Pembuatan makalah ini disusun dengan merumuskan beberapa masalah, supaya lebih fokus dan terarah. Adapun rumusan masalah yang disusun adalah: 1. Bagaimanakah proses fermentasi pembuatan monosodium glutamat (MSG)? 2. Bahan-bahan apa sajakah yang digunakan dalam pembuatan MSG? 3. Bakteri apakah yang digunakan dalam proses MSG? 4. Bagaimanakah kondisi proses yang terjadi dalam pembuatan MSG? 5. Bagaimanakah tahapan fermentasi pembuataan MSG? 6. Bagaimanakah proses pengolahan limbah industri MSG? I.3 Tujuan Penyusunan makalah ini bertujuan untuk: 1. Menjelaskan fermentasi pembuatan monosodium glutamat (MSG) 2. Menyebutkan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan MSG 3. Menjelaskan bakteri yang digunakan dalam proses MSG 4. Menjelaskan kondisi proses yang terjadi dalam pembuatan MSG 5. Menjelaskan fermentasi pembuataan MSG 6. Menjelaskan proses pengolahan limbah industri MSG 4

6 BAB II PEMBAHASAN II.1 Fermentasi Salah satu cara pembuatan monosodium glutamat (MSG) adalah dengan cara fermentasi. Proses fermentasi terjadi karena adanya aktivitas bakteri yang menghasilkan asam glutamat. Bakteri tersebut digunakan untuk memecah glukosa pada TCM menjadi asam glutamat. Reaksi yang terjadi selama proses fermentasi adalah : C6H12O6+NH3+3/2O2 B.Lactofermentum C5H9O4N +CO2+3H2O Pada proses ini juga ditambahkan bahan pembantu fermantasi yaitu amonia (NH3) sebagai sumber N pada media fermentasi dan juga berfungsi sebagai kontrol ph, H2PO4 sebagai sumber phosphat (P) pada media, dan juga ditambahkan antifoam sebagai zat pemecah buih yang dihasilkan pada proses fermentasi. Pada tahap ini juga dilakukan aerasi, yaitu dengan mengalirkan oksigen ke dalam fermentor. Asam glutamat yang terjadi dari proses fermentasi ini, kemudian ditambahkan soda (Sodium karbonat) atau NaOH, sehingga akan terbentuk MSG. MSG ini kemudian dimurnikan dan dikristalisasi sehingga menghasilkan serbuk kristal yang murni yang siap dijual. II.2 Substrat dan Bahan Baku Fermentasi MSG Substrat adalah media pertumbuhan dan pembentukan produk yang dibutuhkan mikroorganisme. Dalam fermentasi Monosodium Glutamat (MSG), substratnya adalah tetes tebu (molase). Molase dipilih karena mudah untuk dicari dan murah harganya. Molase merupakan hasil samping dalam industri gula tebu. 5

7 II.2.1 Molase Sifat-sifat fisika dan kimia : Wujud Warna Densitas : Cairan coklat : Coklat kehitam-hitaman : 1.47 gr/ml Viscositas : Cp Panas Spesifik : 0.5 Kkal/Kg Komponen dalam molase : Gula : 62% Air : 20% Non gula : 18% II.2.2 Bahan Pendukung Bahan pendukung digunakan pula sebagai bahan pembantu dalam proses produksi. Bahan pendukung yang digunakan adalah : a. b. HCl c. NaOH d. Defoamer e. H3PO4, Urea, dan MgSO4 f. Penisilin g. Dextrose h. Aronvis i. Karbon aktif j. NH3 6

8 II.3 Mikroorganisme (bakteri) pada fermentasi MSG Mikroorganisme/mikroba (bakteri) adalah jasad-jasad renik yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang yang berperan dalam proses fermentasi. Pemilihan bakteri untuk fermentasi harus selektif, untuk mencapai kualitas dan kuantitas yang tinggi. Untuk membuat MSG cara fermentasi, digunakan mikroba yang dapat mengubah substrat menjadi asam glutamat. Asam glutamat ini kemudian diproses lagi sehingga menjadi MSG. Mikroba-mikroba yang dapat mengubah substrat menjadi asam glutamat yaitu seperti Mirococcus glutamicus ( VNII Genetika 490 dn 3144), dan Aspergillus terrus. Mikrobamikroba tersebut adalah mikroba aerob yaitu mikroba yang hidup pada lingkaran non oksigen. II.4 Kondisi Proses Fermentasi Proses fermentasi memanfaatkan mikroorganisme baik untuk katalis ataupun penghasil produk. Proses ini membutuhkan beberapa perlakuan khusus, seperti pengaturan ph, suhu, lingkungan yang aerob/anaerob, serta aerasi dan agitasi. Hal ini dimaksudkan untuk mengahsilkan kondisi proses yang optimum. Kondisi proses fermentasi pembentukan MSG oleh mikroba Mirococcus glutamicus dapat digambarkan dengan table sebagai berikut: Kondisi Pertumbuhan Fermentor Ph Suhu 32 Waktu (jam) Lingkungan Aerob Aerob Hasil Densitas optikal 600 Original Broth Glutamic Acid (OBGA) 7

9 II.5 Tahapan Proses Fermentasi Pada proses pembuatan MSG dengan menggunakan proses fermentasi., dilalui 5 tahapan yaitu: 1. Penyiapan substrat molasses Tetes yang akan dipakai untuk proses akan mengalami perlakuan treatment, yaitu pemberian tetes dari kotorannya maupun unsur-unsur yang tidak dikehendaki seperti kalsium (Ca2+). Pada industri pengolahan pertama-tama, molasses, HDC (hasil decanter), beet molasses, H2SO4 dan air dicampurkan di dilution tank. Penambahan H2SO4 pada proses pencampuran ini bertujuan sebagai kontrol ph. Nilai ph yang diinginkan untuk tetesan adalah Selain itu, penambahan H2SO4 yang dimaksudkan untuk mengikat ion Ca2+ yang terdapat pada tetes. Kandungan Ca2+ pada tetes merupakan impurity yang harus dihilangkan karena dapat menggangu proses kristalisasi MSG. H2SO4 yang berikatan dengan Ca2+ akan membentuk CaSO4 (gypsung) yang disebut sludge. Kondisi proses ini diatur pada suhu 55 C dengan ph bahan dan kekentalan Be. Kekentalan ini dikontrol dengan penambahan atau pengurangan jumlah air dengan penambahan tetes dan sebaliknya jika terlalu kental maka perlu penambahan air. Setelah melalui dilution tank, campuran tetes tersebut dialirkan kedalam tanki settling. Proses settling ini berlangsung dalam 3 buah tangki yang bekerja secara kontinyu dan setiap tangki dilengkapi dengan pengaduk. Dilanjutkan dengan proses aging bertujuan mengoptimalkan reaksi pengikatan Ca2+ oleh H2SO4. Proses aging ini terdiri dari 7 tangki yang dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada H2SO4 mengikat Ca2+ semaksimal mungkin. Setelah itu dibentuk sludge pada in line mixer, pada proses ini ditambahkan aronvis yang dilarutkan dengan air. Pengiriman aronvis ke in line mixer dengan bantuan oleh udara. Aronvis merupakan bahan flokulan untuk membentuk flok CaSO4 agar terkumpul menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar sehingga proses pemisahan dapat berlangsung lebih sempurna. Sludge akan mengendap sedangkan campuran tetes berada diatas sludge. Campuran tetes yang telah terpisah dari sludge 8

10 disebut dengan cairan overflow. Cairan overflow yang telah terpisah dari sludge masuk dan ditampung kedalam tangki overflow sedangkan sludge masuk kedalam tangki mixer-1. Sisa-sisa yang telah terpisahkan membentuk sedimen dan kemudian masuk ke tangki mixer-1 dan bercampur dengan sludge dari tangki thickener-1. Cairan yang telah bersih dari sisa flok disebut HSP (hasil separator) dan mengandung impurity (kotoran) kurang dari 1% dan siap untuk digunakan dalam proses fermentasi. Tetes feeding emudian dilewatkan pada heat exchanger untuk proses sterilisasi. Proses ini terjadi pada suhu 120. Selain tetes feeding, media fermentor sebelum masuk ke fermentor lulus dilewatkan pada heat exchanger terlebih dahulu untuk sterilisasi. 2. Pembiakan mikroba Dilakukan pembiakan bakteri asam glutamat di laboratorium mikrobiologi. Tahapan yang dilakukan antara lain: 1. Persiapan peralatan 2. Inokulasi bakteri pada media slant (media agar padat) 3. Inokulasi pada media agar cair 3. Pertumbuhan Mikroba Proses pertumbuhan mikroba dilakukan di tangki seeding. Tangki seeding ini mirip tangki fermentor tapi lebih kecil volumnya. Di tangki ini bakteri dibiarkan berkembang biak dengan baik sekaligus penyesuaian bakteri dengan pengaduk, alat pendingin, pemasukan udara, dan lain-lain. Proses yang dilakukan pertama kali adalah sterilisasi tangki fermentor yang disebut sterilisasi kosong, kemudian media (tetes feeding) dan bahan-bahan penunjang dialirkan masuk ke dalam tangki. Setelah media dan bahan-bahan penunjang tersebut dialirkan masuk dilakukan sterilisasi media pada suhu 120. Setelah proses sterilisasi selesai, dilakukan cooling (pendinginan) sampai suhu mencapai 32. Proses cooling dilakukan oleh chiller bersuhu kurang dari 20 yang ditempatkan mengelilingi tangki fermentor. Setelah suhu cooling tercapai, dilakukan inokulasi bakteri asam glutamat yang berada dalam media cair dan terjadi proses pertumbuhan bakteri. 9

11 Pada proses ini dilakukan pengontrolan ph, Cell Value, dan OD (Optikal Densitas). ph yang diinginkan adalah netral dan dikontrol dengan penambahan. Untuk CV, diinginkan nilai lebih besar dari 6 yang akan dapat diperoleh pada waktu 18 jam fermentasi serta OD yang diinginkan adalah Proses Fermentasi Seperti halnya pada proses pertumbuhan di tangki seeding, fermentor harus disterilisasi terlebih dahulu sebelum digunakan. Setelah sterilisasi bahan yang berupa, vitamin, dan fish juice dialirkan masuk dan diikuti dengan tetes feeding. Pada tahap ini tidak diperlukan sterilisasi media karena media telah dilewatkan pada heat exchanger terlebih dahulu sebelum masuk ke fermentor. Setelah media masuk, inokulum dari tangki seeding dimasukkan dan dilakukan penambahan sebagai kontrol ph agar tetap netral dan untuk menambah suplai oksigen. Pada tahap ini juga dilakukan aerasi yaitu dengan mengalirkan oksigen ke dalam fermentor. Aerasi diperlukan untuk member suplai oksigen pada bakteri sebab bakteri asam glutamat merupakan bakteri yang bersifat aerobik. Selain itu, jika proses fermentasi secara anaerobik yang akan menghasilkan bentuk senyawa lain, misalnya asam laktat. Hal ini sangat tidak diinginkan terjadi pada proses fermentasi asam glutamat. Proses fermentasi ini berlangsung selama ±30 jam, pada suhu 32 dan ph 7.3 hasil yang diperoleh dari proses fermentasi ini adalah cairan Original Broth Glutamic Acid (OBGA). Reaksi yang terjadi di dalam proses fermentasi ini yaitu: + +3/ glukosa ammonia oksigen asam glutamat karbondioksida air 5. Pembuatan MSG 1. Pengambilan glutamat 2. Netralisasi atau refening 3. Kristalisasi asam glutamat 4. Pereaksia asam glutamat dengan NaOH membentuk monosodium glutamat liquor 5. Penjernhan warna dengan menggunakan karbon aktif 6. Kristalisasi monosodium glutamat 7. Pengeringan kristal monosodium glutamat dengan menggunakan Rotary dryer 10

12 Gambar 1. Diagram alir dan cara kerja bakteri II.6 Pengolahan Limbah Industri MSG Limbah industri MSG dapat dijadikan pupuk bagi tanaman, yaitu berupa sisa proses asam amino (sipramin). Penelitian empat macam sipramin dari: 1. Bagitani (PT Cheil Samsung Indonesia) 2. Amina (PT Ajinomoto Indonesia) 3. Saritana (PT Sasa Inti) 4. Orgami (PT Miwon Indonesia) (Premono 2001). Proses pembuatan sipramin orgami: 1. Pemurnian 2. Sterilisasi 3. Fermentasi 4. Evaporasi 5. Kristalisasi 11

13 6. Filtrasi Proses pembuatan sipramin saritana: 1. Sterilisasi 2. Fermentasi 3. Pemekatan 4. Netralisasi 5. Kristalisasi 6. Separator Proses pembuatan sipramin bagitani: 1. Fermentasi 2. Pemurnian 3. Carin 4. Standardisasi (Gunadi 2000) 12

14 BAB III PENUTUPAN III.1 Kesimpulan Salah satu pembuatan MSG adalah dengan proses fermentasi dengan bantuan mikroba Micrococcus glutamicus, substrat yang digunakan dipilih molasses karena substrat tersebut dapat diperoleh dengan mudah dan murah. Kondisi operasi pada proses fermentasi menggunakan ph netral dan pada lingkungan aerob. Lamanya proses fermentasi yang dimulai dengan pembibitan sampai fermentasi adalah jam. Tahapan dalam fermentasi adalah penyiapan substrat molasses, pembiakan mikroba, pertumbuhan mikroba, proses fermentasinya, dan pembuatan MSG. Limbah industri MSG dapat dijadikan pupuk bagi tanaman, yaitu sisa proses asam amino (Sipramin). Penelitian empat macam sipramin dari bagitani, amina, saritana,dan orgami. 13

15 BAB IV: DAFTAR PUSTAKA Ahmad Adrianto Dasar-Dasar Teknologi Fermentasi. Pekan Baru: UNRI Press. Gunadi D.H Balai Bioteknologi Perkebunan Bogor (Komunikasi Pribadi) Premono Pengaruh sipramin terhadap tebu. Dalam Prosiding Seminar Pengaruh Sipramin Terhadap Tanaman Pangan dan Tebu serta Dampaknya terhadap Tanah. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat. Badan Litbang Pertanian. Deptan. 14

16 15