Pabrik Sirup Fruktosa dari Tepung Tapioka dengan

Pabrik Sirup Fruktosa dari Tepung Tapioka
dengan Proses Hidrolisa Enzim
Disusun oleh :
Dian Agustin Putri Utami
2309 030 034
Niendya Zulvira Tiara Sari
2309 030 072
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Danawati Hari Prajitno, M. Pd
NIP. 19510729 198603 2 001
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FTI-ITS
Latar belakang
Indonesia
impor gula
Kebutuhan gula
Di Indonesia yang besar
namun produktifitasnya
rendah
Alternatif
Tahun 2014 Indonesia
diharapkan swasembada
Gula total
Penggunaan pemanis
siklamat yang tidak
baik untuk kesehatan
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 120180% 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
jumlahnya banyak
Kandungan pati yang tinggi (86,9 %)
Pemanfaatan untuk aspek ekonomi
Diversifikasi produk tapioka
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 Ubi Kayu (ton)
Industri Tapioka
Produksi 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
Produksi Tapioka
Kebumen
Pati
Wonogiri
Solo
Sragen
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)
Persyaratan
•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
1
Keadaan :
1.1
Bau
Tidak berbau
1.2
Rasa
Manis
1.3
Warna
Maks. 35
2
Kekeruhan (nilai absorbansi pada 720 mm dari
Maks, 0.02
HFS 42
larutan 54 Bix)
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
dilakukan dengan 3 cara, yaitu :
dapat
1. Hidrolisis pati dengan asam
2. Hidrolisis pati dengan asam dan enzim
3. Hidrolisis pati dengan enzim
Perbandingan Antar Proses
Uraian
• Kebutuhan Enzim
• Biaya Peralatan
• Energi
Hidrolisa
Asam
Asam-Enzim
Tidak Ada
Sedikit
Mahal
Mahal
Besar
Besar
Enzim
Banyak
Murah
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
Masuk (kkal)
Keluar (kkal)
H bahan masuk
Q Supply
5105652,667 H bahan keluar
H reaksi
10126251,964 Q loss
Total
15231904,631 Total
5071285,989
9654306,043
506312,598
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
3
Volume : 856,457 ft
Jarak pengaduk ke dasar : 37,33 in
Diameter : 9,33 ft
Lebar blade : 6,72 in
Tutup :
Silinder :
Panjang blade : 8,4 in
- Tebal : 5/16 in
- Tinggi : 14 ft
- Course : 2 x 7 ft - Tinggi tutup
(atas+bawah) : 4,687 ft
- Tebal : ¼ in
Spesifikasi Reaktor Dekstrinasi
Koil Pemanas
- Bahan : Steel pipe
- ID : 0,62 in
- OD : 0,75 in
- Luas koil : 59,62 ft2
- Diameter lilitan : 9,21 ft
- Luas per lilitan : 3,676ft2
- Banyak lilitan : 11 lilitan
Utilitas
Kebutuhan Air di Pabrik Sirup Fruktosa :
Air sanitasi
Air pendingin
Air umpan boiler
Air proses
=
=
=
=
375,000
211,017
2931,512
82,073
m3 / hari
m3 / hari
m3 / hari
m3 / hari
Flowsheet Utilitas
Keselamatan Kesehatan Kerja
Area
Unit
Alat Pelindung
Tahap awal
Tangki Mixing
Welding mask
Tahap utama
Tangki akhir
Reaktor
Welding mask
Sepatu pengaman
Safety helmet
Cattle pack
Ear plug
Rotary Vacuum Filter dan
Filter Press
Welding mask
Sepatu pengaman
Safety helmet
Cattle pack
Tangki Penampung
Welding mask
Sarung tangan kulit
Sepatu pengaman
Safety helmet
Instrumentasi
Area
Area
Unit
Unit
Sistem
Sistem Instrumentasi
Instrumentasi
Pengolahan
Pengolahan awal
awal
--
Mixing
Mixing
--
Proses
Proses utama
utama
--
--
--
Reaktor
Reaktor likuifikasi
likuifikasi dan
dan
sakarifikasi
sakarifikasi
Tangki
Tangki enzim
enzim
----
Anion
Anion exchanger
exchanger
Filter
Filter
Evaporator
Evaporator
----
--
Reaktor
Reaktor isomerisasi
isomerisasi
--
Tangki
Tangki penampung
penampung
Level
Level control
control dan
dan temperature
temperature
control
control
Tahap
Tahap akhir
akhir
--
Level
Level control
control
Level
Level indicator
indicator dan
dan
temperature
temperature control
control
Flow
Flow control
control dan
dan level
level
indicator
indicator
Level
Level indicator
indicator
Level
Level control
control
Temperature
Temperature control
control dan
dan
level
level indicator
indicator
Level
Level indicator
indicator dan
dan
temperature
temperature
Pengolahan Limbah Industri
Dalam pabrik sirup fruktosa ini selama proses produksi menghasilkan limbah :
1.
2.
Limbah Padat
Sumber : rotary vacuum filter dan filter press
-
Untuk pakan ternak
-
Pupuk organik
-
Bahan biogas
-
dapat dijual untuk diolah di industri lain
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 m3/hari