Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN PROSES

DELIGNIFIKASI SODA

Oleh :

Dian Aprilia Ratnasari

(2311 030 002)

Fiona Rossi Ramadhani (2311 030 056)

Dosen Pembimbing :

Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI

No.722/MENKES/PER/IX/88 (1990) tentang

Bahan Tambahan Makanan, CMC

dimasukkan dalam golongan

pengemulsi, pemantap atau pengental

(emulsifier, stabilizer, thickener).

Latar Belakang Masalah

(Sumber : Badan Pusat Statistik 2007-2011)

0 1.000.000 2.000.000 3.000.000 4.000.000 5.000.000 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Bob ot Ber sih (Kg) Tahun

4 Fungsi Utama Carboxymethyl Cellulose (CMC) Pengental Penstabil Emulsi Penstabil Suspensi Bahan Pengikat Wijayani dkk (2005)

Rawa Pening, danau seluas 2670 hektar telah mengalami permasalahan serius

dengan tingkat sedimentasi mencapai 778,93 ton/tahun. Hal ini menyebabkan volume air menurun 29,34% selama 22 tahun

terakhir, karena pertumbuhan eceng

Pemanfaatan Eceng Gondok :

Pengolahan eceng

gondok sebagai kertas seni Pengolahan eceng gondok sebagai kerajinan tangan Pengolahan eceng gondok sebagai bioethanol

Namun, pengolahan tersebut

masih dalam taraf teknologi

sederhana.

Senyawa Kimia Persentase (%) Selulosa 64,51 Pentosa 15,61 Lignin 7,69 Silika 5,56 Abu 12

Kandungan Kimia Eceng Gondok

dalam Keadaan Kering

Berpotensi sebagai bahan

baku

Carboxymethyl Cellulose (CMC)

Setyawan (2007), menyatakan bahwa pembuatan CMC adalah dengan cara

mereaksikan NaOH dengan

selulosa

murni

, kemudian ditambahkan Na-kloro asetat.

Kebutuhan dan Aspek Pasar

Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No.722/MENKES/PER/IX/88 (1990) tentang Bahan Tambahan Makanan, CMC dimasukkan

dalam golongan pengemulsi, pemantap atau pengental (emulsifier, stabilizer, thickener).

Tahun Impor Bahan Pengental dan Perekat Cair (Kg)

2007 2.740.604

2008 3.272.086

2009 3.014.230

2010 3.847.999

2011 4.364.287

Rata-rata per tahun 3.447.841

(Sumber : Badan Pusat Statistik 2007-2011)

Tabel 1. Impor Bahan Pengental dan

Berdasarkan tabel di atas, impor bahan pengental serta perekat cair menunjukkan angka yang cukup tinggi. Sedangkan, pabrik penghasil Carboxymethyl Cellulose di Indonesia relatif hanya sedikit sehingga

tidak mampu memenuhi kebutuhan

nasional

. Data pabrik penghasil Carboxymethyl Cellulose di Indonesia disajikan pada Tabel 2 berikut ini :

Nama Perusahaan Kapasitas Propduksi

(Ton/Tahun) Lokasi

PT. Inti Cellulose Utama Indonesia (Mulai beroperasi pada tahun

1986

300 Cikande

PT. Risjad Brasali Indonesia (Mulai beroperasi pada tahun

1993)

48000*) _Cilegon

Kapasitas dan Lokasi Pabrik

Berikut di sajikan data impor, ekspor dari bahan pengental dan perekat cair, serta produksi CMC :

Tabel 3. Impor Bahan Pengental

dan Perekat Cair Tahun 2007-2011

(Sumber : Badan Pusat Statistik 2007-2011)

Deskripsi Komoditi Tahun Bobot Bersih (Kg) Nilai dalam $US Bahan Pengental dan Perekat Cair 2007 2.740.604 6.662.742 2008 3.272.086 11.248.296 2009 3.014.230 9.012.076 2010 3.847.999 13.080.361 2011 4.364.287 19.574.461

Deskripsi Komoditi Tahun Bobot Bersih (Kg) Nilai dalam $US Bahan Pengental dan Perekat Cair 2007 34.688 210.577 2008 511.598 345.774 2009 227.321 224.728 2010 449.348 268.975 2011 522.865 201.471

Tabel 4. Jumlah Ekspor Bahan Pengental dan

Perekat Cair Dan Nilainya Dalam $US

Deskripsi

Komoditi Tahun Produksi (Kg)

Bahan Pengental dan Perekat Cair

2007 15.127.869

2008 13.687.489

2009 13.687.489

2010 13.687.489

2011 7.212.874

Tabel I.5 Data Produksi Carboxymethyl Cellulose dan

Cationic Polyacrylamide Di Indonesia

Dengan analogi dari persamaan untuk menghitung bunga, maka perkiraan volume

kebutuhan impor CMC

(dalam ton)

pada tahun

2015

dapat dihitung. Menurut Peters & Timmerhaus (1991), dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana :

F = Perkiraan kebutuhan Bahan Pengental dan Perekat Cair pada tahun 2015

F₀ =Kebutuhan Bahan Pengental dan Perekat Cair pada tahun 2011

i = Perkembangan rata-rata n = Selisih waktu

Didapatkan kapasitas produksi Carboxymethyl Cellulose (CMC) = 2500 ton/ tahun

Lokasi Pabrik

Pabrik akan didirikan di Rawa Pening, Semarang, Jawa Tengah.

MACAM dan URAIAN PROSES

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

Pembuatan CMC melalui 4 tahap

Pre-Treatment

Bleaching

Delignifikasi

06/08/2014

4 macam proses pulp

Proses Mekanis

Proses Semi Mekanis

Proses Semi Kimia

06/08/2014

Proses Kimia

Menurut J.Biermann

(1996), tujuan

pembuatan pulp dengan

proses kimia adalah

untuk merusak dan

melarutkan zat pengikat

serat yang terdiri dari

lignin, pentosa dan

lain-lain

Proses Kimia

Proses sulfat

Proses

Soda/Alkali

Proses Sulfit

06/08/2014

Proses Soda/Alkali

Proses ini digunakan untuk

bahan baku non kayu

seperti

bagasse, jerami, eceng

gondok, dan jenis

rumput-rumputan yang lain.

Larutan pemasak yang

digunakan adalah NaOH

dan selama proses

pemasakan

Larutan NaOH berfungsi

sebagai :

1. Pereaksi lignin

2. Pelarut senyawa lignin dan karbohidrat

3. Pereaksi asam-asam

organik dan resin yang ada dalam bahan baku

4. Adsorben serat dalam jumlah kecil

06/08/2014

TAHAPAN PROSES

TERPILIH

Pre-Treatment

Proses bleaching

Proses delignifikasi Soda

Proses pembentukan CMC

06/08/2014

Proses persiapan

Eceng gondok

Rotary knife

cutter

Pencucian

Oven vacuum

dryer

Impregnasi

06/08/2014

Proses Delignifikasi Soda

Pandia digester Blow heat accumulator Brown stock Washer 1 Blow tank

06/08/2014

Tahap Bleaching

3 tahap proses

bleaching :

1. Tahap klorinasi

2. Tahap ekstraksi alkali

3. Tahap klorinasi

Setiap bleaching

memiliki 1 buah mixer

tempat pencampuran

bahan-bahan (pulp

dengan

reagen), reaktor

sebagai penyempurnaan

reaksi dan washer

sebagai tahap pencucian

pulp

06/08/2014

06/08/2014

Proses pembuatan CMC

1. 3. 5. 2. 4. Alkalisasi dan karboksimetilasi Pembentukkan slurry Penetralan Pencucian Pengeringan

06/08/2014

Alkalisasi dan karboksimetilasi

1.

R-OH + NaOH R-ONa + H₂O Reaksi alkalisasi

Reaksi karboksimetilasi

06/08/2014

Pembentukkan Slurry

2.

Pada tahap ini digunakan air

hangat sebagai medium

pembawa panas dengan

menggunakan utilitas

berupa alat penukar panas

yang memanfaatkan steam

sebagai sumber panasnya

Tujuan tahap ini

adalah untuk

memantangkan hasil

reaksi campuran

sehingga

mempermudah

perlakuan menuju

tahap selanjutnya

06/08/2014

3.

Penetralan

Crude karboksimetil

selulosa dinetralkan

dengan asam asetat

bertujuan untuk

menghilangkan

kadar natrium

06/08/2014

4.

Pencucian

Tujuan tahap pencucian ini

adalah untuk menyingkirkan

natrium glikolat yang

merupakan produk samping

dari tahap pereaksian serta

pengotor-pengotor lain yang

masih terkandung di dalam

crude karboksimetil selulosa.

06/08/2014

5.

Pengeringan

Tahap ini bertujuan untuk

mengurangi kadar air dari

karboksimetil selulosa.

Produk tersebut dikeringkan

dengan menggunakan udara

kering bertemperatur 70

0

C.

Dan didapatkan CMC bubuk

dengan kadar air 10%

NERACA MASSA

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

No. Nama alat

Masuk (kg)

Keluar (kg)

1.

Washer

260000

260000

2.

Oven vacuum dryer

107120

107120

3.

Rotary knife cutter

18137,6

18137,6

Neraca massa pada tahap pre-treatment

Neraca massa pada tahap pemasakan

No. Nama alat

Masuk (kg)

Keluar (kg)

1.

Pandia digester

25247,07

25247,07

2.

Blow tank

13444,323

13444,323

3.

Blow heat

accumulator

315,588

315,588

4.

Washer

45529,122

45529,122

5.

Brown stock

208299,726

208299,726

No .

Nama alat Masuk (kg) Keluar (kg)

1. Tangki pengenceran klorin dioksida

317,136 317,136

2. Mixer klorin dioksida 73285,468 73285,468 3. Bleaching klorin dioksida 73285,468 73285,468

4. Washer 256473,281 256473,281

5. Tangki pengenceran alkali 185,102 185,102

6. Mixer alkali 71415,545 71415,545

7. Bleaching alkali 71415,545 71415,545

8. Washer 185249,475 185249,475

9. Mixer klorin dioksida 65851,7388 65851,7388 10. Bleaching klorin dioksida 65851,7388 65851,7388

Neraca massa pada tahap pembentukan CMC

No.

Nama alat

Masuk (kg)

Keluar (kg)

1.

Rotary reaktor 12065,018

12065,018

2.

Washer 5

42335,270

42335,270

3.

Washer 6

118330,965

118330,965

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

Neraca panas pada tahap pre-treatment

No. Nama alat Masuk (kkal) Keluar (kkal)

1. Oven vacuum dryer 8.764.248,518 8.764.248,518 2. Tangki impregnasi 4.694.705,693 4.694.705,693

Neraca panas pada tahap pemasakan

No. Nama alat Masuk (kkal) Keluar (kkal)

1. Pandia digester 9.158.581,391 9.158.581,391

2. Blow tank 8.964.298,069 8.964.298,069

3. Heat exchanger 1.582.110,760 1.582.110,760

No. Nama alat Masuk (kkal) Keluar (kkal)

1. Mixer bleaching klorin dioksida

716.674,286 716.674,286

2. Reaktor bleaching klorin dioksida

10.246.724,210 10.246.724,210

3. Washer 2 18.047.911,859 18.047.911,859 4. Heat exchanger 2 12.478.504,258 12.478.504,258 5. Mixer NaOH 1.113.940,033 1.113.940,033 6. Reaktor bleaching NaOH 10.500.476,288 10.500.476,288

7. Washer 3 8.887.627,804 8.887.627,804 8. Heat exchanger 3 2.609.220,678 2.609.220,678 9. Reaktor bleaching klorin

dioksida

9.236.237,727 9.236.236,727

10. Washer 4 16.224.270,907 16.224.270,907 11. Heat exchanger 4 7.749.348,438 7.749.348,438

Neraca panas pada tahap pembentukan CMC

No. Nama alat Masuk (kkal) Keluar (kkal)

1. Tangki pembentukan slurry 58.828.565,824 58.828.565,824 2. Washer 5 55.967.781,633 55.967.781,633 3. Washer 6 54.605.430,223 54.605.430,223 4. Spray dryer 51.128.015,216 51.128.015,216

SPESIFIKASI ALAT

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

SPESIFIKASI HEAT EXCHANGER

(E-323)

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

No.

Air yang digunakan

Kebutuhan air

(m3/hari)

1.

Air Sanitasi

110

2.

Steam

7027,536

3.

Air Proses

26384,448

4.

Air umpan boiler

7071,504

Total

40593,448

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

KESEHATAN DAN

Nama Alat Helmet Googles Ear muff/ Ear plug Sarung tangan Masker Sepatu Safety Cattle pack Digester V V V - V V V Tangki Bleaching V V V - V V V Washer V - V - - V V Dryer V - V - V V V Tangki Penampung Pulp V - - - V V V Tangki Penyimpan Bahan Kimia V - - V V V V Pompa V - V V - V V Perpipaan V - V V - V V Heat Exchanger V - V V - V V

PABRIK CARBOXYMETHYL CELLULOSE

(CMC) DARI ECENG GONDOK DENGAN

PROSES DELIGNIFIKASI SODA

PENGOLAHAN LIMBAH

INDUSTRI KIMIA

Weak Black Liquor Multiple Effect Evaporator Direct Evaporator Contact Strong Black Liquor Recovery Furnace Clarification Tanks Green Liquor Caustizing dan Kalsinasi White Liquor Clarifier Lime Mud White Liquor ke digester