BAB III
SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
3.1. Bahan Baku 3.1.1. Ampas Tebu
Ampas tebu (Bagasse) merupakan hasil samping proses pembuatan gula tebu (sugar cane). Komponen kandungan Ampas Tebu ditunjukkan oleh tabel 3.1. berikut.
Tabel 3.1. Komposisi Ampas Tebu Komponen Kandungan (%) Selulosa Hemiselulosa Lignin Ash 52,7 20,0 24,2 3,1 Sumber:Samsuri, 2005.
Ampas Tebu yang pabrik terima memiliki 2 jenis spesifikasi. Jenis Pressed Bagasse dan Origin Bagasse adalah spesifikasi umum dalam penjualan Ampas Tebu. Jenis Pressed Bagasse lebih umum untuk pembelian dari tempat yang jauh, karena kadar air lebih sedikit sehingga lebih efisien dalam transportasi. Sedangkan jenis Origin Bagasse adalah pembelian dari lingkungan setempat yang tidak terlalu jauh dari pabrik. Origin Bagasse lebih banyak digunakan karena sumber bahan baku pabrik berasal dari PG. Gunung Madu Plantation, PG. Gula Putih
Bentuk pengiriman Bale/kubus
Ukuran packing 40 cm x 40 cm x 40 cm
Berat 1 bale 30 - 31 kg
Harga USD 145/ton
Kapasitas angkut kontainer 40 kaki = 500 bale
Kapasitas angkut tronton 30 ton
Sumber: Fahmi, 2013.
(a) (b)
Gambar 3.1. Pressed Bagasse
(a). Bentuk pengiriman Pressed Bagasse, (b) Panjang serat Pressed Bagasse 1,5 cm Sumber: Fahmi, 2013.
Tabel 3.3. Spesifikasi Origin Bagasse
Spesifikasi Nilai dan Satuan
Bentuk Tak beraturan
Kadar air 17-25%
Bentuk pengiriman bulk/curah
Harga Rp 300.000/ton
Kapasitas angkut tronton 15 ton
Gambar 3.2. Origin Bagasse
Sumber: Fahmi, 2013.
Komponen dari ampas tebu, selulosa, hemiselulosa dan lignin, memiliki sifat kimia sebagai berikut:
a. Selulosa
Selulosa adalah polimer dari polisakarida berantai lurus yang tersusun atas unit-unit glukosa atau unit sellobiosa dengan penghubung ikatan β-1-4-glukan dan memiliki struktur kristal. Komponen utama penyusun jaringan sel tumbuh-tumbuhan pada tumbuh-tumbuhan pada umumnya adalah selulosa.
Gambar 3.3. Struktur dan ikatan monomer selulosa o Rumus molekul : (C6H10O5)n
o Mempunyai serat dengan warna putih o Tidak larut dalam air dan organik lainnya
Selulosa glukosa
(Wertheim, 1956) o Bereaksi dengan asam asetat membentuk selulosa asetat.
o Bereaksi dengan asam nitrat membentuk selulosa nitrat.
(Meyer & Lilian, 1960)
b. Hemiselulosa
Hemiselulosa merupakan heteropolimer yang mengandung galaktosa, glukosa, arabinosa, dan sedikit rhamnosa, asam glukoronik, asam metil glukoronik dan asam galakturonik. Berkebalikan dengan selulosa, hemiselulosa memiliki struktur acak dan amorf sehingga lebih mudah dihidrolisis dibandingkan selulosa (Taherzadeh dan Karimi, 2008)
Gambar 3.4. Struktur dan ikatan monomer Hemiselulosa
o Rumus molekul : ((C5H8O4)n)
o Tidak bersifat serat o Mudah mengembang
o Lebih mudah larut dalam pelarut alkali o Non kristalin
o Lebih mudah dihidrolisis dengan asam menjadi komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, Dmanosa, D-galaktosa, D-silosa dan L-arabinosa (Humala Simanjuntak, 2007).
3.1.2. Air (Dihidrogen Oksida)
Air digunakan sebagai pelarut, pengencer sekaligus reaktan pada proses hidrolisis. Air proses yang digunakan boleh berasal dari air sumur dalam ataupun dari air recycle. Spesifikasi air proses secara fisik, air harus bersih dan tidak keruh, tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, tidak meninggalkan endapan. Spesifikasi air proses secara kimiawi, air tidak mengandung bahan kimiawi yang mengandung racun, tidak mengandung zat-zat kimiawi yang berlebihan, pH air antara 6,5 – 7,2.
3.2. Bahan Baku Pendukung
3.2.1. Saccharomyces cerevisiae (Dry Yeast)
Fermentis Ethanol Red® merupakan strain terseleksi yang dibuat untuk memenuhi industri etanol. Strain ini tinggi toleran terhadap etanol, menghasilkan yield yang tinggi, kelangsungan hidup yang tinggi terlebih pada kondisi very high gravity fermentation, dan tahan terhadap kondisi fermentasi yang beragam.
Tabel 3.4. Spesifikasi Yeast
Spesifikasi Nilai dan Satuan
Fermentation temperature 86 – 104 oF (30 oC – 40 oC)
% dry weight 94.0 – 96.5
Living cells at packaging > 20 x 109 / gram Total bacteria < 1 x 104 / gram Acetic acid bacteria < 1 x 103 / gram Lactobacillus < 1 x 103 / gram
Prices $ 1.000 – 1.300 / Ton
Molecular formula Ca(OH)2
Purity 95%
Appearance White powder
Mesh 200-400
Hydrochloric acid insoluble ≤ 0.7 %
Packaging Detail 25 kg woven bag or paper bag.
Prices US $ 98 - 120 / Metric Ton
Sumber: Zibo Rising Import & Export Co., Ltd.
3.2.3. Asam Sulfat
Asam sulfat berfungsi sebagai penghidrolisis hemiselulosa menjadi pentosan. Tabel 3.6. Spesifikasi Asam Sulfat
Item Index
Molecular formula H2SO4
Purity 98.0% min
Ash Content 0.02% max
Iron (Fe) 0.01% max
Transparence / mm 80 max
Chromacity/ ml 2.0 max
Prices US $230 - 250
3.2.4. Enzim Selulase
Enzim selulase berfungsi sebagai
Tabel 3.7. Spesifikasi Enzim Selulase
Spesifikasi Nilai dan Satuan
Activity 13.500 CMCU/mL pH 4,5 – 5,5 Specific gravity 1,10 – 1,20 Liquor ratio 1:5, 1:20 Dosing 0,2 -1 % Prices $ 1.5 - 2.5 / Kilogram
Sumber: Shijiazhuang Yanhui Dyes Co., Ltd.
3.3. Produk
3.3.1. Produk Utama Etanol
Proses fermentasi gula menghasilkan 51% etanol dan 49% karbon dioksida. Etanol dimurnikan hingga 99% sedangkan karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Spesifikasi produk Etanol adalah sebagai berikut.
Tabel 3.8. Spesifikasi Ethanol Fuel Grade
Parameter Unit Limit Test Method
Appearance - Celar, Bright Visual
Color Pt – Co Max. 10 ASTM D 1209
Ethanol Content (20oC) % v/v Min. 99,7 Alcoholmeter
Methanol mg/L Max. 50 GC
Acidity (as Acetic Acid) mg/L Max. 20 ASTM D 1613 Density (20oC) g/cm3 0,790 ± 0,001 Pycnometer
Water Content % Max. 0,3 Karl Fisher
Alkalinity (as NH3) mg/L Max. 1 ASTM D 1614 Nonvolatile Matter mg/L Max. 10 ASTM D 1353
Fase Gas
Bau Tidak berbau
Rasa Rasa masam
Titik Beku - 57 oC
Tekanan Uap (21 oC) 43.700 mmHg
Sumber: Matheson Tri-Gas, Inc., 2014.
b. Asam Asetat
Asam asetat dapat terbentuk karena fermentasi lanjutan dari Etanol. Pembentukan Asam Asetat ini tidak diinginkan, karena mengurangi rendemen Etanol, dan menambah nilai keasaman produk. Asam Asetat yang terbentuk dipisahkan melalui distilasi dan kemudian dijual untuk diproses lebih lanjut dengan harga : $400 - 600 / metrik ton.
Gambar 3.5. Struktur molekul Asam Asetat c. Gypsum
Gypsum yang diperoleh dari pabrik etanol Ampas Tebu ini merupakan hasil samping dari reaksi penetralan asam sulfat dengan kalsium hidroksida. Gypsum perolehan ini masih harus diolah lebih lanjut untuk dapat memenuhi spesifikasi umum yang ada di pasaran. Gypsum masih bercampur dengan
limbah lignin, dalam fase liquid sedangkan gypsum berfase padat. Sejumlah ±700 kg/jam gypsum dihasilkan sebagai produk samping.
d. Lignin
Lignin adalah polimer kompleks dari phenylpropane (Bruce E dale,2015). Ampas Tebu mengandung Lignin sebanyak 24,2%. Lignin yang diperoleh berupa padatan amorf berwarna cokelat, Lignin hasil produk samping proses pembuatan Etanol ini kemudian dijual untuk diolah lebih lanjut dengan harga US$. 182/metrik ton. Sejumlah ±4.000 kg/jam lignin terlarut dihasilkan dari proses produksi etanol ini.
