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
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Danawati Hari Prajitno, M. Pd NIP. 19510729 198603 2 001
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
No. Provinsi
Produksi Ubi Kayu (ton) Industri Tapioka Produksi Tapioka (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 527.206 Ton
Pati 632.675 Ton
Wonogiri 420.031 Ton
Solo 296.250 Ton
Sragen 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
6H
12O
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
Uraian Hidrolisa
Asam Asam-Enzim Enzim
• Kebutuhan Enzim Tidak Ada Sedikit Banyak
• Biaya Peralatan Mahal Mahal Murah
• Energi Besar Besar Kecil
Perbandingan Antar Proses
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 10126251,964
H bahan keluar H reaksi
Q loss
5071285,989 9654306,043
506312,598
Total 15231904,631 Total 15231904,631
Spesifikasi Reaktor Dekstrinasi
Tangki
Bentuk : - Silinder vertikal
-Tutup atas bawah torispherichal dishead Pengelasan : Double welded
butt join Volume : 856,457 ft
3Diameter : 9,33 ft Silinder :
- Tinggi : 14 ft - Course : 2 x 7 ft - Tebal : ¼ in
Tutup :
- Tebal : 5/16 in - Tinggi tutup
(atas+bawah) : 4,687 ft
Pengaduk
- Impeler : 4 blade paddle - rpm : 20
- Daya : 0,18 hp - Dimensi :
Diameter pengaduk : 33,6 in
Jarak pengaduk ke dasar : 37,33 in Lebar blade : 6,72 in
Panjang blade : 8,4 in
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 m3 / hari Air pendingin = 211,017 m3 / hari Air umpan boiler = 2931,512 m3 / hari Air proses = 82,073 m3 / hari
Flowsheet Utilitas
Keselamatan Kesehatan Kerja
Area Unit Alat Pelindung
Tahap awal Tangki Mixing Welding mask
Tahap utama
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 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
sakarifikasi - Tangki enzim - Anion exchanger - Filter
- Evaporator
- Reaktor isomerisasi
- Level indicator dan temperature control - Flow control dan level
indicator
- Level indicator - Level control
- Temperature control dan level indicator
- Level indicator dan temperature
Tahap akhir Tangki penampung Level control dan temperature control
Area Unit Sistem Instrumentasi
Pengolahan awal - Mixing - Level control Proses utama - Reaktor likuifikasi dan
sakarifikasi - Tangki enzim - Anion exchanger - Filter
- Evaporator
- Reaktor isomerisasi
- Level indicator dan temperature control - Flow control dan level
indicator
- Level indicator - Level control
- Temperature control dan level indicator
- 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.
Total kebutuhan air pabrik sirup fruktosa = 3599,603 m3/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
