15
Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun Hasri Widuri D500140005 Universitas Muhammadiyah Surakarta 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Menurut FAO 2007, Indonesia sebagai negara agraris merupakan salah satu penghasil komoditi singkong terbesar ke-4 di dunia, sehingga sangat memungkinkan bagi Indonesia untuk mengembangkan industri yang berbasis singkong. Jawa dan Lampung merupakan daerah penghasil ubi kayu terbesar yaitu sekitar 85% dari total panen di Indonesia. Daerah penghasil lainnya adalah Sulawesi Selatan, Nusa Tenggara Barat dan Nusa Tenggara Timur. Produksi ubi kayu di Indonesia yang cukup besar dapat dimanfaatkan sebagai suatu produk industri olahan seperti tapioka. Selain sebagai bahan pembuat olahan rumah tangga, tapioka juga digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan sirup fruktosa. Sehingga dapat meningkatkan nilai ekonomi dari ubi kayu. Selain itu cara ini merupakan salah satu bentuk diversifikasi produk olahan berbahan ubi kayu serta untuk memenuhi kebutuhan gula di Indonesia yang semakin meningkat. Disamping itu dengan didirikannya pabrik ini akan membuka lapangan kerja baru dan dengan adanya pabrik ini akan mendorong berdirinya pabrik-pabrik lain yang menggunakan bahan dasar sirup fruktosa di Indonesia. Indonesia adalah penghasil tepung tapioka terbesar ke-2 di dunia setelah Thailand, dengan kapasitas rata-rata 15 juta hingga 16 juta ton per tahun. Tepung tapioka merupakan salah satu bahan baku yang dapat digunakan untuk memproduksi high fructose syrup (HFS). Ketersediaan bahan baku yang cukup melimpah, memungkinkan untuk mendirikan dan mengembangkan pabrik high fructose syrup (HFS) di Indonesia. Campuran sirup glukosa dan fruktosa dikenal secara komersial sebagai high fructose syrup (HFS), biasanya mengandung 42% fruktosa dan 55% glukosa. High fructose syrup (HFS) merupakan salah satu jenis gula cair yang popular di industri makanan dan minuman. Gula ini dapat dihasilkan dari semua bahan yang mengandung karbohidrat, seperti jagung, singkong, beras, kentang, dan lain-lain. (E. A Borges da Silva, et.al., 2006)

BAB I PENDAHULUAN - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/47559/4/BAB I.pdf · Sulawesi Selatan, Nusa Tenggara Barat dan Nusa Tenggara Timur. ... Lampung. Berikut ini adalah peta pulau

  • Upload
    vodan

  • View
    222

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Menurut FAO 2007, Indonesia sebagai negara agraris merupakan salah satu

penghasil komoditi singkong terbesar ke-4 di dunia, sehingga sangat

memungkinkan bagi Indonesia untuk mengembangkan industri yang berbasis

singkong. Jawa dan Lampung merupakan daerah penghasil ubi kayu terbesar yaitu

sekitar 85% dari total panen di Indonesia. Daerah penghasil lainnya adalah

Sulawesi Selatan, Nusa Tenggara Barat dan Nusa Tenggara Timur.

Produksi ubi kayu di Indonesia yang cukup besar dapat dimanfaatkan

sebagai suatu produk industri olahan seperti tapioka. Selain sebagai bahan

pembuat olahan rumah tangga, tapioka juga digunakan sebagai bahan baku dalam

pembuatan sirup fruktosa. Sehingga dapat meningkatkan nilai ekonomi dari ubi

kayu. Selain itu cara ini merupakan salah satu bentuk diversifikasi produk olahan

berbahan ubi kayu serta untuk memenuhi kebutuhan gula di Indonesia yang

semakin meningkat. Disamping itu dengan didirikannya pabrik ini akan membuka

lapangan kerja baru dan dengan adanya pabrik ini akan mendorong berdirinya

pabrik-pabrik lain yang menggunakan bahan dasar sirup fruktosa di Indonesia.

Indonesia adalah penghasil tepung tapioka terbesar ke-2 di dunia setelah

Thailand, dengan kapasitas rata-rata 15 juta hingga 16 juta ton per tahun. Tepung

tapioka merupakan salah satu bahan baku yang dapat digunakan untuk

memproduksi high fructose syrup (HFS). Ketersediaan bahan baku yang cukup

melimpah, memungkinkan untuk mendirikan dan mengembangkan pabrik high

fructose syrup (HFS) di Indonesia.

Campuran sirup glukosa dan fruktosa dikenal secara komersial sebagai high

fructose syrup (HFS), biasanya mengandung 42% fruktosa dan 55% glukosa.

High fructose syrup (HFS) merupakan salah satu jenis gula cair yang popular di

industri makanan dan minuman. Gula ini dapat dihasilkan dari semua bahan yang

mengandung karbohidrat, seperti jagung, singkong, beras, kentang, dan lain-lain.

(E. A Borges da Silva, et.al., 2006)

2

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Dari tahun ke tahun permintaan jenis gula ini semakin meningkat. Menurut

E.A. Borges da Silva, et.al. tahun 2006 dalam chemical engineering journal,

Permintaan HFS meningkat disebabkan beberapa faktor antara lain, karena produk

ini memberikan cita rasa yang lebih segar dari pada gula sukrosa, serta

mempunyai resiko lebih rendah bagi penderita diabetes atau yang mengalami

masalah metabolisme tubuh.

Berdasarkan Parker Kay, et.al.,, tahun 2010, fruktosa lebih manis daripada

sukrosa. Tingkat kemanisan beberapa pemanis dapat dilihat pada Tabel 1.1,

sebagai berikut :

Tabel 1.1 Tingkat kemanisan pada larutan pemanis

Pemanis Tingkat kemanisan

Sucrose Invert sugar Fructose Glucose Galactose Maltose Lactose Xylitol Cyclamates Acesulfame K (Sunnette ®) Aspartame (Equal ®, Nutrasweet ®) Saccharine ( The Pink Stuff) Stevioside Sucralose (Splenda ®) Thaumatin (Talin ®)

1,0 0,85 – 1,0

1,3 0,56

0,4 – 0,6 0,3 – 0,5 0,2 – 0,3

1,01 30 – 80

200 100 – 200 200 - 300

300 600

2000 – 3000

Dari Tabel 1.1 dapat dilihat bahwa fruktosa mempunyai kemanisan tertinggi

dari jenis pemanis alami lainnya (sukrosa, maltose, laktosa, xylitol, galaktosa, gula

inversi dan glukosa). Meskipun jenis pemanis sintesis mempunyai tingkat

kemanisan yang tinggi, pemanis sintesis tidak bisa menggantikan sukrosa karena

penggunaanya dibatasi oleh Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.

722/MENKES/ PER/ IX/ 1988 tentang bahan tambahan makanan.

Pabrik high fructose syrup (HFS) dari tepung tapioka dengan proses

enzimatik didirikan dengan tujuan dapat menurunkan impor sukrosa dan gula

rafinasi yang pada akhirnya akan membantu memenuhi kebutuhan pemanis untuk

3

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

konsumsi masyarakat dan industri, dengan memanfaatkan potensi Indonesia

dalam pemenuhan bahan baku. Selain itu, dapat memberikan peluang yang bagus

untuk pengembangan produksi dengan inovasi bahan baku, yaitu menggunakan

tepung tapioka.

Jika ditinjau dari harga, produksi high fructose syrup (HFS) lebih murah

karena dalam proses pembuatannya tidak perlu dilakukan pengkristalan dan

pengeringan seperti pada proses pembuatan sukrosa, sehingga harga jual produk

juga lebih murah. Selain industri minuman ringan, high fructose syrup (HFS) juga

digunakan dalam industri yogurt, industri cokelat dan industri ice cream yang

berfungsi meningkatkan cita rasa, dapat mempercepat proses fermentasi dalam

pembuatan yogurt, dan dapat mempengaruhi struktur serta viskositas pada cokelat

dan ice cream. Penggunaan high fructose syrup (HFS) akan memberikan

keuntungan ekonomi yang lebih untuk industri-industri tersebut.

Berdasarkan pernyataan di atas, dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik

high fructose syrup (HFS) dari tepung tapioka mempunyai prospek yang cukup

baik. Pendirian pabrik ini diestimasi dapat menurunkan impor gula tebu (sukrosa)

sehingga menguntungkan produksi gula nasional, Sehingga kebutuhan sukrosa

dapat ditekan. Selain itu, permintaan high fructose syrup (HFS) diestimasi akan

terus meningkat seiring dengan meningkatnya industri makanan, minuman dan

industri– industri lain yang menggunakan high fructose syrup (HFS) di Indonesia.

1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan Pabrik

Kapasitas produk dapat diartikan sebagai jumlah maksimum output yang

dapat diproduksi dalam satuan massa tertentu. Kapasitas rancangan suatu pabrik

ditentukan oleh:

1.2.1 Kebutuhan fruktosa di Indonesia

Penentuan kapasitas produksi didasarkan pada kebutuhan fruktosa yang

masih impor dan kapasitas ini harus di atas atau paling tidak sama dengan

kapasitas minimum pabrik yang sudah beroperasi dengan baik dan

menguntungkan. Apabila dibandingkan dengan besarnya kebutuhan maka

kapasitas pabrik harus lebih besar untuk mengantisipasi kenaikannya. Data

kebutuhan fruktosa di Indonesia dapat dilihat pada tabel 1.2 dan grafik 1.1,

sebagai berikut:

4

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Tabel 1.2 Data kebutuhan impor fruktosa

Tahun Jumlah import (kg/tahun) 2010 102.088.800 2011 167.232.012

2012 368.139.192 2013 610.326.312 2014 853.337.112

(Badan Pusat Statistik)

Grafik 1.1 Data kebutuhan impor fruktosa

1.2.2 Pabrik yang sudah berdiri

Tabel 1.3. Data pabrik yang sudah beroperasi

Nama Perusahaan Kapasitas Produksi (Ton/ Tahun)

PT. Puncak Gunung Agung 400.000

PT. Associated British Budi 72.000

(http://industri.kontan.co.id)

Dari grafik diatas dapat diambil persamaan yang menghubungkan

jumlah impor fruktosa dan tahun impor fruktosa :

y = 2.108 x - 4.1011

= 2.108 . 2020 – 4.1011

5

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

= 2.560.375 ton/tahun

Untuk memenuhi 5 % dari kebutuhan impor ditahun 2019

Kapasitas 2019 = 5% x y

= 5% x 2.560.375

= 128.018,75 ton/tahun

Dengan melihat pertimbangan pabrik fruktosa yang sudah didirikan dengan

kapasitas 72.000 hingga 400.000 ton/ tahun, sehingga kapasitas produksi yang

direncanakan pada pabrik ini sebesar 110.000 ton/tahun, dengan pertimbangan

peningkatan kebutuhan fruktosa setiap tahun.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Ada beberapa kriteria yang harus dipertimbangkan dalam menentukan

lokasi pabrik agar pabrik yang dirancang dapat mendatangkan keuntungan yang

besar, diantaranya ketersediaan bahan baku, pemasaran produk, fasilitas

transportasi, dan tenaga kerja.

Pemilihan lokasi suatu pabrik merupakan salah satu hal yang harus

diperhatikan. Oleh karena itu, pabrik HFS ini direncanakan dibangun di provinsi

Lampung. Berikut ini adalah peta pulau Sumatera dimana provinsi Lampung

terletak:

Gambar 1.1 Lokasi pendirian pabrik HFS

6

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pemilihan lokasi pabrik HFS ini sendiri melalui pertimbangan-pertimbangan

sebagai berikut :

1.3.1 Ketersediaan bahan baku

Di provinsi Lampung terdapat perusahaan agrobisnis yaitu Sungai Budi

Group. Perusahaan ini mendirikan anak usaha yang bernama PT Budi Acid Jaya

Tbk (BUDI) dan difokuskan sebagai perusahaan penghasil produk berbasis tepung

tapioka. BUDI sendiri adalah produsen tepung tapioka terbesar di Indonesia

dengan menguasai sekitar 20 persen pangsa pasar dengan kapasitas 645.000 ton/

tahun.

1.3.2 Sarana transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses proses

penyaluran bahan baku dan pendistribusian produk. Dengan adanya fasilitas jalan

raya dan pelabuhan Bakauheni di Lampung, maka pemilihan lokasi untuk pabrik

HFS ini sudah tepat.

Gambar 1.2 Pelabuhan Bakauheni Lampung

1.3.3 Tenaga kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil juga diperlukan untuk menjalankan

mesin-mesin produksi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Lampung dan

sekitarnya di pulau Sumatera atau juga dapat dari pulau Jawa. Berdasarkan Badan

7

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pusat Statistik (BPS) pada tahun 2010 Profinsi Lampung tercatat 220.619 jiwa

pengangguran dengan jenjang pendidikan SD sampai Sarjana.

1.3.4 Penyediaan utilitas

Sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya

juga harus diperhatikan agar proses produksi dapat berjalan dengan baik. Di

Lampung terdapat banyak sungai dan yang terbesar adalah sungai Way

Sekampung yang bisa digunakan sebagai sumber air dan untuk penyediaan listrik

dapat dilakukan dengan sistem turbin dengan steam boiler atau dengan mensuplai

dari PLN setempat.

Gambar 1.3 Sungai Way Sekampung

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-macam proses

Prinsip umum hidrolisis pati ada tiga macam, yaitu :

1. Hidrolisis dengan menggunakan asam

Asam yang biasa digunakan untuk proses ini antara lain adalah asam sulfat,

asam klorida dan asam fosfat. Dalam proses ini, asam berfungsi sebagai katalis

yang dapat mempercepat terbentuknya produk. Reaksi yang terjadi pada hidrolisis

pati dengan asam adalah sebagai berikut :

8

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

(C6H10O5)n+ n H2O n(C6H12O6) Karbohidrat Air Glukosa 2. Hidrolisis dengan menggunakan asam dan enzim

Hidrolisis dengan menggunakan asam (preliminary) dan enzim (secondary)

menyebabkan range nilai DE (Dextrose equivalent) naik turun. Setelah hidrolisis

dengan asam (preliminary) temperatur diturunkan dan pH dinaikkan. DE

(Dextrose equivalent) yang lebih tinggi menurunkan yield glukosa selama

hidrolisis dengan enzim (keberadaan asam menghambat konversi enzimatik),

sementara dengan DE (Dextrose equivalent) lebih rendah dari 10 dapat

menyebabkan starch retrogradation yang dapat menyebabkan permasalahan

dalam proses penguraian.

Reaksi yang terjadi pada hidrolisis pati dengan asam enzim adalah sebagai

berikut:

a. Reaksi dengan asam (primary) :

(C6H10O5)n + n H2O nC6H12O6

2(C6H10O5)n + n H2O nC12H22O11

3(C6H10O5)n + n H2O nC18H32O16

b. Reaksi dengan enzim (secondary):

C12H22O11 + H2O C6H12O6

C18H32O16 + H2O C6H12O6

3. Hidrolisis dengan menggunakan enzim-enzim

Hidrolisis pati dengan menggunakan enzim-enzim dilakukan dengan 2 jenis

enzim yaitu enzim α-amilase dan gluokoamilase (amilglukosidase). Enzim α-

amilase digunakan pada proses likuifikasi sedangkan enzim glukoamilase

digunakan pada proses sakarifikasi. Reaksi yang terjadi pada hidrolisis pati

dengan enzim - enzim adalah sebagai berikut :

asam

asam

asam

enzim

enzim

9

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

(C6H10O5)n n(C6H10O5)x

n(C6H10O5)x x n C6H12O6

Dalam pemilihan ini digunakan beberapa kriteria, antara lain:

a. Merupakan proses yang komersial dalam arti telah banyak digunakan,

b. Proses menggunakan alat yang telah umum digunakan, telah dikenal serta

mudah dioperasikan dan diperbaiki,

c. Tidak banyak menggunakan peralatan karena akan memperbesar biaya

investasi,

d. Proses dirancang untuk menghasilkan komposisi fruktosa yang relatif tinggi,

e. Proses beroperasi pada tekanan rendah, hal ini dimaksudkan untuk

mengurangi biaya yang tinggi.

Berdasarkan berbagai proses hidrolisis pati yang telah diuraikan diatas,

masing-masing proses mempunyai kelebihan dan kekurangan, berikut merupakan

perbandingan dari beberapa macam proses hidrolisis berdasarkan

Tjokroadikoesoemo, 1993:

Tabel 1.4 Perbandingan beberapa proses hidrolisis pati

No. Uraian Metode Hidrolisis

Asam Asam-Enzim Enzim-Enzim 1. Kondisi Operasi : • Tekanan(kg/cm2) 3 1 – 3 1 • Suhu(oC) 140 – 160 60 – 140 60 - 105 • Ph 2,3 1,8 – 2 4,5 - 6 2. Proses : • DE (%) 30-55 63-80 95-98 • Daya Korosi Tinggi Tinggi Rendah 3. Aspek Ekonomi • Kebutuhan Massa Banyak Banyak Sedikit • Biyaya Peralatan Mahal Mahal Murah • Energi Besar Besar Kecil • Investasi Tinggi Tinggi Rendah

Setelah mencermati kelebihan dan kekurangan proses hidrolisis pati di atas,

maka dipilih proses hidrolisis dengan menggunakan enzim – enzim dengan

beberapa perimbangan sebagai berikut :

α-amilase

glukoamylase

10

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

a. Nilai DE (dextrose equivalent) tinggi, yaitu antara 95 – 98%,

b. Kondisi operasi pada suhu dan tekanan rendah, sehingga membutuhkan

energi yang lebih sedikit,

c. Kemungkinan korosi kecil, dan

d. Dapat mempertahankan rasa dan aroma bahan baku utama.

1.4.2 Kegunaan produk

High fructose syrup (HFS) dapat digunakan secara parsial atau pun

menyeluruh sebagai pengganti gula tebu (sucrose) atau gula inverse pada

makanan. HFS dapat menghasilkan rasa manis dan meningkatan cita rasa. Selain

itu, high fructose syrup (HFS) juga digunakan pada industri minuman (soft drink),

industri kue, manisan, industry makanan, produk susu dan lain-lain. Penggunaan

high fructose syrup (HFS) mempunyai fungsi sebagai berikut :

1. Freezing Point

Fruktosa mempunyai freezing point yang tinggi adalah alasan penggunaan

fruktosa sebagai pemanis pada makanan-makanan beku seperti yogurt beku dan

ice cream. Freezing point yang tinggi pada fruktosa membuat produk mempunyai

tekstur yang halus.

2. Fruit Flavor

Fruktosa disebut juga dengan gula buah karena ketika digunakan pada produk

akan memberikan rasa buah seperti pada fruit flavored yogurt.

3. Glycemic Index rendah

Fruktosa mempunyai glycemic index yang rendah. Hal ini menyebabkan

makanan atau produk mempunyai glycemicload yang rendah. Glycemicload

adalah jumlah yang menunjukkan bagaimana makanan atau produk tertentu akan

mempengaruhi kadar gula darah.

4. Stability

Fruktosa mempunyai kestabilan yang tinggi dan digunakan untuk

meningkatkan cita rasa produk yang mempunyai stabilitas yang tinggi.

11

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

1.4.3 Sifat fisika kimia bahan baku dan produk

1. Bahan Baku Utama

Sifat fisika Pati:

a. Formula : C6H10O5

b. Berat molekul : 162,14 gr/mol

c. Specific gravity : 1,50

(Perry,1998)

2. Bahan Baku Pendukung

Enzim ά-amilase

a. Fase : Padat

b. Rumus molekul : CH3COOH

c. Densitas : 1,25 kg/L

d. Titik didih : 118○C pada 1 atm

e. Titik leleh : 1,67○C pada 1 atm

f. Viskositas : 1,22 cp

g. Suhu optimal : 96,5 – 97,5○C

h. Lama operasi : 2-3 jam

i. pH operasi : 6,3 - 6,5

j. Dosis : 0,5 – 0,8 L/ton pati

(Uhlig, 1998)

Enzim Glukoamilase

a. Fase : Padat

b. Dosis : 1,5 – 5 mL/kg

c. Densitas : 1,25 kg/L

d. Suhu optimal : 60○C

e. Lama operasi : 24 - 48 jam

f. pH operasi : 4,0 – 4,5

(Uhlig, 1998)

Enzim Glukoisomerase

a. Suhu optimal : 60 – 62oC

b. Lama operasi : 15 menit

c. pH operasi : 7,4 – 7,6

12

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

d. Dosis : 0,3 L/kg glukosa

e. Densitas : 0,33 kg/L

(Uhlig, 1998)

Hydrogen chloride (HCl)

Sifat – sifat fisika HCl

a. Berat molekul : 36,47 gr/mol

b. Densitas : 1,268 kg/L

c. Titik didih : -85○C

d. Titik lebur : -111○C

(Perry,1998)

Sifat kimia

a. Bersifat volatil,

b. Merupakan asam kuat,

c. Larut dalam air,

d. Mudah mengembun, dan

e. Dapat teroksidasi oleh oksidator kuat.

(Greenwood, et.al.,1997)

Calcium Chloride (CaCl2)

Sifat – sifat fisika :

a. Berat molekul : 110,99 g/mol

b. Densitas : 2,152 kg/L

c. Titik didih : > 1600○C

d. Titik lebur : 772○C

(Perry,1998)

Sifat – sifat kimia :

a. Bersifat higroskopis.

b. Larut dalam asam asetat, etanol, dan aseton.

c. larutan, tidak seperti senyawa kalsium lainnya yang tidak dapat larut,

kalsium klorida dapat berdisosiasi.

d. Mempunyai rasa seperti garam sehingga dapat digunakan sebagai bahan

untuk makanan.

(Patnaik, 2003)

13

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Sodium Hydroxide (NaOH)

Sifat fisika :

a. Berat molekul : 40.00 gr/mol

b. Densitas : 2,130 kg/L

c. Titik didih : 1390○C

d. Titik beku : 318,4○C

(Perry,1998)

Sifat kimia:

a. Sebagai agen titrasi asam-basa,

b. Higroskopis,

c. Sangat korosif,

d. Cepat menyerap CO2 dan air dari udara, dan

e. Sangat larut dalam air (110 g /100 mL pada suhu kamar).

(Patnaik,2003)

Magnesium Sulfat Heptahydrat (MgSO4.7H2O)

Sifat Fisika

a. Berat molekul : 120,38 g/mol

b. Densitas : 2,66 kg/L

c. Titik beku : 1185oC

(Krik Othmer,1997)

Sifat kimia:

a. Larut dalam air, aceton dans edikit larut dalam eter.

b. Merupakan garam anhidrat.

(Patnaik,2003)

3. Pruduk Utama

Sifat-sifat Fruktosa

a. Rumus molekul : CH2OH(CHOH)3COCH2OH

b. Berat molekul : 180,16 g/ mol

c. Specific gravity : 1,669 kg/L

d. Melting point : 105○C

(Perry,1998)

14

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

1.4.4 Tinjauan proses secara umum

1. Proses Pencampuran (Mixing)

Proses mixing diawali dengan pengenceran. Penambahan air ini diperlukan

untuk reaksi hidrolisis pati (likuifikasi). Di dalam sebuah tangki berpengaduk

(mixing tank) tepung tapioka yang telah diencerkan (bubur pati), dicampur enzim

α-amilase dan asam.

2. Proses Likuifikasi

Likuifikasi adalah proses hidrolisis larutan pati pada konsentrasi serta pH dan

suhu tertentu dengan katalis enzim α-amilase. Syarat utama enzim untuk proses

ini harus tahan terhadap panas dengan suhu aktif antara 110-120oC. Melalui

proses ini pati (karbohidrat) akan diubah menjadi dekstrin yang di dalamnya

terdiri dari campuran oligosakarida, disakarida, dan monosakarida. Hidrolisis pati

dapat dilakukan dengan katalis asam atau enzim. Bubur pati yang terlebih dahulu

telah mendapat perlakuan pendahuluan di dalam tangki pengaduk (static mixer)

dipompa melewati jet cooker menuju ke holding tank dan selanjutnya diteruskan

ke reaktor liquifaction.

3. Proses Sakarifikasi

Sakarifikasi merupakan proses perubahan dekstrin menjadi sirup glukosa.

Derajat keasaman (pH) diatur pada kisaran 4-5 dengan suhu 55-60oC melalui

penambahan enzim glucoamylase. Dengan demikian larutan akan berubah

menjadi monosakarida-glukosa sehingga diperoleh glukosa yang berkadar lebih

dari 90%. Proses sakarifikasi dilakukan di dalam suatu tangki reaktor atau tangki

tunggal (sistem terputus) atau dalam sejumlah tangki yang disusun secara seri

(sistem kontinyu). Reaktor-reaktor tersebut dilengkapi dengan alat pengaduk,

sistem pendingin atau pemanas, dan isolator yang digunakan untuk membungkus

dan melindungi tangki dari kehilangan panas, sehingga suhu di dalam reaktor

dapat dijaga tetap sekitar 60oC. Proses sakarifikasi berlangsung selama 48 sampai

72 jam. Dekstrin didinginkan sampai 60oC sebelum masuk reaktor sakarifikasi.

Karena reaksinya endotherm maka ada kecenderungan proses menyebabkan

penurunan suhu, karena itu harus dikendalikan.

15

Prarancangan Pabrik High Fructose Syrup dari Tepung Tapioka dengan Proses

Enzymatic Kapasitas Produksi 110.000 ton/tahun

Hasri Widuri D500140005

Universitas Muhammadiyah Surakarta

4. Proses Evaporasi.

Sirup dari proses sakarifikasi kemudian dipekatkan di dalam alat penguap

vakum (vacum evaporator) dengan sistem penguapan bertingkat (multiple effect

evaporator) yang dilengkapi pula dengan pemanas pendahulu, separator

sentrifugal dan kondensor. Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan

molekul dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas

(contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya

penguapan dapat dilihat dari hilangnya cairan secara berangsur-angsur ketika

terpapar panas dengan volume signifikan.

5. Proses Isomerisasi

Proses selanjutnya adalah isomerasi. Dalam proses ini glukosa diubah lagi

menjadi fruktosa dengan cara direaksikan dalam reaktor yang berisi immobilized

enzim isomerase. Dengan kondisi operasi pH 8 pada suhu 60oC selama 3 jam.

Hasil dari proses ini berupa HFS generasi I atau HFS-42. Adanya oksigen terlarut

dapat memblokir reaksi isomerisasi. Enzim dalam reaktor secara cepat membantu

glukosa menjadi fruktosa. Kadar sirup glukosa harus diatur selalu tetap yaitu

antara 42,5 – 43 % agar ”flowrate”nya konstan. Bahan baku untuk pengolahan

High Fructose Syrup (HFS) adalah sirup glukosa yang dihasilkan melalui cara

pengenceran, likuifikasi, dan sakarifikasi pati memakai katalisator sistem enzim.

Kandungan glukosa dalam sirup yang akan diolah sebaiknya tidak kurang dari 93

% berat kering.