Pabrik Sirup Fruktosa dari Tepung Tapioka dengan Proses Hidrolisa Enzim Disusun oleh : Dian Agustin Putri Utami 2309 030 034 Dosen Pembimbing : Niendya Zulvira Tiara Sari 2309 030 072 Prof. Dr. Ir. Danawati Hari Prajitno, M. Pd NIP. 19510729 198603 2 001 PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS
Latar belakang Kebutuhan gula Di Indonesia yang besar namun produktifitasnya rendah Indonesia impor gula Penggunaan pemanis siklamat yang tidak baik untuk kesehatan Tahun 2014 Indonesia diharapkan swasembada Gula total Alternatif Ubi kayu Jumlah melimpah Tapioka Glukosa FRUKTOSA
Apa itu sirup fruktosa? Sirup fruktosa atau yang biasa disebut high fructose syrup (HFS) merupakan salah satu jenis gula cair yang berupa campuran dari glukosa dan fruktosa. Terbuat dari bahan yang mengandung pati Kegunaan : Bahan pemanis makanan dan minuman
Mengapa Fruktosa? Sifat fruktosa yang mempunyai kadar kemanisan 120-180% dari gula sukrosa. Fruktosa selain memberikan rasa manis alami, juga memberikan resiko kesehatan yang relatif rendah. Bila dibandingkan dengan industri gula lainnya prospek sirup fruktosa lebih baik, karena dari segi penjualan, sirup fruktosa bisa mengikuti perubahan harga gula pasir.
Mengapa Tepung Tapioka? Beberapa hal yang mendasari pemilihan bahan baku pembuatan sirup fruktosa dari tepung tapioka: Ubi kayu sebagai bahan pembuat tapioka jumlahnya banyak Kandungan pati yang tinggi (86,9 %) Pemanfaatan untuk aspek ekonomi Diversifikasi produk tapioka
Apa Saja Kandungan Tepung tapioka? Kandungan Tepung Tapioka : Pati : 86,9% Protein : 0,19% Lemak : 0,2% Air : 12,89% Kalori : 0,3%
Dimana Pabrik akan Didirikan? Pati Jawa Tengah
Mengapa Pati Jawa Tengah? Adapun pemilihan lokasi Pati-Jawa Tengah sebagai lokasi pabrik adalah dengan pertimbangan : Pulau Jawa Pulau Jawa merupakan pusat perindustrian di Indonesia Pulau Jawa merupakan area pemasaran yang tepat dikarenakan banyak Industri makanan minuman berlokasi di Pulau Jawa Jawa Tengah Lokasi yang berada di Jawa Tengah memudahkan distribusi bahan maupun produk Kabupaten Pati Lokasi dengan produksi tapioka yang besar Lokasi yang dekat dengan perairan memudahkan transportasi distribusi produk dan kebutuhan utilitas pabrik
Penyebaran Produksi Ubi Kayu, Produksi Tapioka dan Industri Tapioka Di Indonesia Tahun 2009 Produksi Tapioka Produksi Ubi Kayu (ton) Industri Tapioka No. Provinsi (Ton) 1 Sumatera Utara 469.624 8 23.460 2 Lampung 6.218.631 33 5.592.700 3 Jawa Barat 2.127.262 27 780.004 4 Jawa Tengah 3.598.191 63 2.022.820 5 D. I. Yogyakarta 943.337 1 4.568 6 Jawa Timur 3.378.440 25 741.410 7 Sulawesi selatan 511.499 3 10.435 8 Lain-lain 3.066.098 0 163.478 8 Nasional 20.313.082 160 9.338.875
Lima Kota Produksi Tepung Tapioka Terbanyak di Jawa Tengah Tahun 2009 Kota Kebumen Pati Wonogiri Solo Sragen Produksi Tapioka 527.206 Ton 632.675 Ton 420.031 Ton 296.250 Ton 56.823 Ton
Berapa Kapasitas Produksi nya? Perkiraan Kebutuhan fruktosa 2014 = [ (impor) (ekspor) + (produksi)] ton = [19800 45 + 700000] ton = 719755 ton (BPS, 2009) Karena direncanakan pabrik yang dibangun akan mendominasi 1,6% dari total kebutuhan fruktosa di Indonesia maka kapasitas dinaikkan menjadi : Kapasitas Pabrik = 1,6% x 719755 ton = 11516 ton dibulatkan menjadi 11550 ton, dimana pabrik akan beroperasi selama 24 jam sehari, 330 hari per tahun.
Apa Saja Bahan Pendukung nya? Enzim α-amilase Enzim glukoamilase Enzim glukoisomerase Karbon aktif Asam clorida (HCl)
Apa Produk Utama nya? Sirup Fruktosa (HFS 42) Rumus molekul : C 6 H 12 O 6 Massa molar : 180.16 g/mol Densitas : 1.694 g/cm 3 Melting point : 102-103 C No Ciri - ciri Persyaratan HFS 42 1 Keadaan : 1.1 Bau Tidak berbau 1.2 Rasa Manis 1.3 Warna Maks. 35 2 Kekeruhan (nilai absorbansi pada 720 mm dari larutan 54 Bix) Maks, 0.02 3 Jumlah padatan, % 70,5 71,5 4 Abu sulfat, % Maks, 0.05 5 Fruktosa, % Min 42 6 Glukosa, % 50 53 7 Oligosakarida % 6 8 ph tanpa pengenceran 3,5 4,5 9 Kemanisan (dibandingkan dengan glukosa 100) 90-100
Pemilihan Proses MACAM PROSES Pembuatan Sirup Fruktosa dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu : 1. Hidrolisis pati dengan asam 2. Hidrolisis pati dengan asam dan enzim 3. Hidrolisis pati dengan enzim
Perbandingan Antar Proses Uraian Hidrolisa Asam Asam-Enzim Enzim Kebutuhan Enzim Tidak Ada Sedikit Banyak Biaya Peralatan Mahal Mahal Murah Energi Besar Besar Kecil
Proses Terpilih Hidrolisa Enzim Konversi pati lebih tinggi daripada hidrolisa asam. Proses pemurnian produknya lebih murah. Kemurnian produk yang dihasilkan lebih tinggi daripada hidrolisa asam Fruktosa yang dihasilkan mempunyai komposisi yang lebih jernih dan bersih Tidak menyebabkan korosi pada peralatan yang digunakan. Proses lebih sederhana dibandingkan dengan menggunakan asam Peralatan tidak rumit sehingga operasi tidak butuh tenaga banyak
Uraian Proses Terpilih Proses produksi sirup fruktosa menggunakan hidrolisis pati dengan bantuan enzim secara semi kontinyu dari bahan pati, yaitu tepung tapioka dapat dibagi menjadi : 1. Proses Pemasakan 2. Proses Refining (Pemurnian) 3. Proses konversi glukosa dan fruktosa
Flowsheet Proses
Neraca Massa Reaktor Dekstrinasi
Neraca Panas Reaktor Dekstrinasi H bahan masuk Q Supply Masuk (kkal) 5105652,667 10126251,964 H bahan keluar H reaksi Q loss Keluar (kkal) 5071285,989 9654306,043 506312,598 Total 15231904,631 Total 15231904,631
Spesifikasi Reaktor Dekstrinasi Tangki Pengaduk Bentuk : - Silinder vertikal - Impeler : 4 blade paddle -Tutup atas bawah - rpm : 20 torispherichal dishead - Daya : 0,18 hp Pengelasan : Double welded - Dimensi : butt join Diameter pengaduk : 33,6 in Volume : 856,457 ft 3 Jarak pengaduk ke dasar : 37,33 in Diameter : 9,33 ft Lebar blade : 6,72 in Silinder : Tutup : Panjang blade : 8,4 in - Tinggi : 14 ft - Tebal : 5/16 in - Course : 2 x 7 ft - Tinggi tutup - Tebal : ¼ in (atas+bawah) : 4,687 ft
Spesifikasi Reaktor Dekstrinasi Koil Pemanas - Bahan : Steel pipe - ID : 0,62 in - OD : 0,75 in - Luas koil : 59,62 ft 2 - Diameter lilitan : 9,21 ft - Luas per lilitan : 3,676ft 2 - Banyak lilitan : 11 lilitan
Utilitas Kebutuhan Air di Pabrik Sirup Fruktosa : Air sanitasi = 375,000 m 3 / hari Air pendingin = 211,017 m 3 / hari Air umpan boiler = 2931,512 m 3 / hari Air proses = 82,073 m 3 / hari
Flowsheet Utilitas
Keselamatan Kesehatan Kerja Area Unit Alat Pelindung Tahap awal Tangki Mixing Welding mask Tahap utama Reaktor Rotary Vacuum Filter dan Filter Press Welding mask Sepatu pengaman Safety helmet Cattle pack Ear plug Welding mask Sepatu pengaman Safety helmet Cattle pack Tangki akhir Tangki Penampung Welding mask Sarung tangan kulit Sepatu pengaman Safety helmet
Instrumentasi Area Unit Sistem Instrumentasi Pengolahan awal - Mixing - Level control Proses utama - Reaktor likuifikasi dan - Level indicator dan sakarifikasi temperature control - Tangki enzim - Flow control dan level indicator - Anion exchanger - Level indicator - Filter - Level control - Evaporator - Temperature control dan level indicator - Reaktor isomerisasi - Level indicator dan temperature Tahap akhir Tangki penampung Level control dan temperature control
Pengolahan Limbah Industri Dalam pabrik sirup fruktosa ini selama proses produksi menghasilkan limbah : 1. Limbah Padat Sumber : rotary vacuum filter dan filter press - Untuk pakan ternak - Pupuk organik - Bahan biogas - dapat dijual untuk diolah di industri lain 2. Limbah Cair Sumber : air bekas pencucian peralatan proses produksi, air regenerasi ion exchanger, air kondensat barometrik kondensor. - Proses pengolahan limbah secara kimia yang dilakukan yaitu netralisasi dan proses recovery (waste water treatment).
Kesimpulan Kapasitas produksi pabrik sirup fruktosa sebesar 11550 ton/tahun, dengan bahan baku tepung tapioka sebesar 35157 kg/hari. Bahan baku utama ( tepung tapioka) yang diperlukan sebesar 35157 kg/hari Bahan pembantu : Enzim α-amylase : 22,914 kg/hari Enzim glukoamylase : 38,19 kg/hari HCl : 0,157 kg/hari Karbon aktif : 53,569 kg/hari Enzim glukoisomerase : 20,257 kg/hari Total kebutuhan air pabrik sirup fruktosa = 3599,603 m 3 /hari