bab ii perancangan sistem pembuatan bioe

8/16/2019 BAB II Perancangan Sistem Pembuatan Bioe

1/26

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Sejarah Bioethanol

Bioethanol telah digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai

bahan minuman beralkohol. Jejak peninggalan sejarah berupa keramik yang

ditemukan berusia lebih dari 9000 tahun yang lalu di China bagian utara

mengindikasikan bahwa minuman beralkohol telah dikonsumsi oleh manusia

prasejarah sejak jaman Neolitik.

Larutan bioethanol dengan kualitas mendekati murni, pertama kali

ditemukan oleh imiawan !uslim yang mengembangkan proses sistem distilasi

yaitu pada masa hali"ah #bbasid, yaitu dengan hadirnya peneliti terkenal pada

waktu itu yang bernama Jabir ibnu $ayyan %&eber', #l(indi %#lkindus' dan al(

)azi %)hazes'. Catatan yang disusun oleh Jabir ibnu $ayyan %*+(-!'

menyebutkan bahwa uap dari perasaan buah anggur yang mendidih mudah

terbakar. #l(indi %-0(-*/!' dengan tegas menjelaskan tentang proses sistem

distilasi pembuatan minuman anggur. edangkan bioethanol murni didapatkan

pada tahun *91 oleh Johann 2obias Lowitz, dengan menggunakan distilasi

saringan arang.

#ntoine La3oisier menggambarkan bahwa bioethanol adalah senyawa

yang terbentuk dari arbon, $idrogen dan 4ksigen %C, $, 4'. 5ada tahun -0-

Ni6olas(2h7odore de aussure telah menentukan rumus kimia dari ethanol. Lima

puluh tahun kemudian %--', #r6hibald 6ott Couper menerbitkan rumus bangun

ethanol. 8engan demikian ethanol adalah salah satu senyawa kimia yang pertama

kali ditemukan rumus bangunnya. thanol pertama kali dibuat se6ara sintetis pada

tahu -+9 di :nggris oleh $enry $ennel dan .&.erullas di 5eran6is. !i6hael

;araday membuat ethanol dengan menggunakan sistem katalis hidrasi asam pada

::(


2/26

::(+

ethilen pada tahun 9-+ yang digunakan pada proses produksi ethanol sintetis

hingga saat ini.

5ada tahun -


3/26

::(/

Bioethanol digunakan se6ara luas di Brasil dan #merika erikat.

edua negara ini memproduksi --A dari seluruh jumlah bahan bakar ethanol

yang diproduksi di dunia. ebanyakan mobil(mobil yang beredar di #merika

erikat saat ini dapat menggunakan bahan bakar dengan kandungan

ethanol sampai 0A, dan penggunaan bensin ethanol 0A malah diwajibkan di

beberapa kota dan negara bagian #. ejak tahun 9*1, pemerintah Brasil telah

mewajibkan penggunaan bensin yang di6ampur dengan ethanol, dan sejak tahun

+00*, 6ampuran yang legal adalah berkisar +A ethanol dan *A

bensin %+'. 8i bulan 8esember +00 Brasil sudah mempunyai +

juta kendaraan dan truk ringan bahan bakar "leksibel dan lebih dari 00

ribu sepeda motor yang dapat menggunakan bahan bakar ethanol murni.

8i indonesia upaya peman"aatan BBN %bahan bakar nabati' sebagai

bahan bakar alternati" sebenarnya sudah dilakukan oleh pemerintah, khususnya

5ertamina sejak lama, payung hukumnya juga jelas, seperti ?ndang(undang No./0

tahun +00* tentang energi yang mengamanatkan pemerintah untuk meningkatkan

penggunaan energi terbarukan. ?ndang(undang ini kemudian diperkuat lagi oleh

peraturan !enteri %5)!N' 8! nomer /+ tahun +00- yang memuat

mandatori BBN di :ndonesia.

!eski demikian, "akta yang ada dilapangan menunjukkan bahwa

penggunaan BBN masih jauh dari harapan kita semua. pemakai kendaraan di

:ndonesia saat ini umumnya masih senang menikmati BB! bersubsidi karena

harganya yang relati" murah daripada menggunakan BB! ber6ampur BBN yang

lebih mahal.

5ersoalan pemakaian bioethanol sebagai substitusi BB! juga

terhambat pasokan ethanol pertahun yang relati" rendah. onsumsi bensin

premium di :ndonesia ter6atat men6apai , juta kiloliter=bulan sedangkan

pasokan ethanol untuk BBN di :ndonesia hanya men6apai 00 kiloliter=bulan

walaupun kita lihat data statistik, Tabel 2.2 menunjukan jumlah pabrik bioethanol

di :ndonesia 6ukup banyak dan kapasitas produksinya pun tinggi.

http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_etanol_di_Brasilhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_etanol_di_Amerika_Serikathttp://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E10_atau_kuranghttp://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E10_atau_kuranghttp://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sepeda_motorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_etanol_di_Amerika_Serikathttp://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E10_atau_kuranghttp://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Campuran_bahan_bakar_etanol_umum#E20.2C_E25http://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kendaraan_bahan_bakar_fleksibelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sepeda_motorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_etanol_di_Brasil


4/26

::(<

Tabel 2. 2 Pabri! bioethanol na"ional dan !a#a"ita" #rod!"in'a tahn 200(P"at Stdi

Ener$i U3,4

/

endala pengembangan industri bioethanol juga disebabkan oleh

kenaikan harga bahan baku bioethanol yang men6apai 00A %?8 1=ton pada

tahun +00- menjadi ?8 +(/0=ton pada tahun +009' dan akan dibukanya kran

impor bioethanol dari Brazil karena pertimbangan production cost berpotensi

menghan6urkan industri bioethanol di :ndonesia.

2.2 Bioethanol

Bioethanol merupakan alkohol yang diproduksi dari proses "ermentasi

dengan menggunakan bahan baku nabati dan dilanjutkan dengan proses destilasi.

thanol disebut juga etil(alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol

saja, adalah sejenis 6airan yang mudah menguap %vapor ', mudah terbakar

% flammable', tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan

dalam kehidupan sehari(hari. enyawa ini merupakan obat psikoakti" dan dapat

ditemukan pada minuman beralkohol dan thermometer moderen.

thanol termasuk dalam rantai tunggal alkohol, dengan rumus kimia

C+$(4$ dan rumus empiris C+$14. ethanol merupakan isomer konstitusional

dari di(metil(eter. thanol sering disingkat menjadi t4$, dengan t merupakan

singkatan dari gugus etil %C+$'.


5/26

::(

;ermentasi gula menjadi ethanol atau alkohol merupakan salah satu

reaksi organik paling awal yang pernah dilakukan manusia. 5ada zaman modern,

ethanol yang ditujukan untuk kegunaan industri dihasilkan dari produk sampingan

pengilangan minyak bumi.

thanol juga banyak digunakan sebagai pelarut % solvent ' berbagai

bahan(bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia.

Contohnya adalah pada par"um, perasa %ingredient ', pewarna makanan,

desin"ektan dan obat(obatan. 8alam ilmu kimia, ethanol adalah pelarut yang

penting sekaligus sebagai stok umpan %catalyst ' untuk sintesis senyawa kimia

lainnya.

5ada perkembangan zaman ini, bioethanol diramalkan akan

menggantikan tempat minyak bumi sebagai bahan bakar utama penghasil energi di

bumi ini yaitu sebagai bahan pengganti BB! pada kendaraan bermotor.

arbohidrat atau sakarida %C1$04' adalah golongan senyawa organik yang

paling melimpah di bumi. arbohidrat memiliki "ungsi sebagai sumber energi

kepada makhluk hidup terutama glukosa.

8iagram blok di bawah ini menggambarkan proses terbentuknya

bahan baku karbohidrat %nabati' menjadi bioethanol. arbohidrat dipe6ah menjadi

glukosa dengan bantuan enzim amylase pada proses saccharification glukosa,

selanjutnya dilakukan proses "ermentasi % fermentation) yaitu membentuk alkohol

dari glukosa dengan bantuan bakteri saccharomyces %ragi'.

a)bar 2. 1 Dia$ra) tran"5or)a"i !arbohidrat !e al!ohol,1


6/26

::(1

2.2.1 #lkohol dari Bahan Baku Nabati arbohidrat

#lkohol dapat diproduksi dengan bahan baku nabati atau tanaman

yang mengandung karbohidrat %pati' seperti ubi kayu, kentang, sagu dan jagung.

Jumlah produksi alkohol yang dapat diproduksi oleh tanaman yang mengandung

karbohidrat bergantung pada jumlah kandungan gula %glukosa' di dalam tanaman

tersebut.

a)bar 2. 2 Ja$n$6 !entan$ dan "in$!on$ )er#a!an bahan ba! ethanol nabati,7

5roses pembuatan alkohol dengan bahan karbohidrat atau nabati

diawali dengan mengkon3ersikan karbohidrat menjadi gula %glukosa'. on3ersi

karbohidrat menjadi ethanol dapat ditunjukan pada Tabel 2.8.

Tabel 2. 8 Kon9er"i bahan ba! tana)an 'an$ )en$andn$ #ati ata !arbohidrat dan

tete" )enjadi bioethanol (S)ber * BPPT6200:,;

/

2.2.2 #lkohol 8ari Bahan Baku Non Nabati atau &ula % glucose'

5roses pembuatan alkohol dari bahan baku nabati gula umumnya

hampir sama dengan proses pebuatan alkohol dari bahan baku nabati karbohidrat.

ang membedakan dari kedua proses tersebut yaitu proses pembuatan alkohol dari

bahan baku nabati gula tidak memerlukan kon3ersi dari karbohidrat menjadi


7/26

::(*

glukosa. $al ini disebabkan bahan yang digunakan sudah mengandung glukosa.

#dapun tanaman yang mengandung bahan nabati gula %glukosa' antara lain tebu

% sugar cane', tetes tebu, sweet sorghum, buah(buah manis, air kelapa, dan lain(

lain.

a)bar 2. 8 Teb "alah "at bahan ba! ethanol non nabati,7

2.2.3 etela

etela pohon, ubi kayu atau singkong %mahinot utilissima) adalah

perdu tahunan tropika dan subtropika dari suku euphorbiaceae. ?mbinya

diketahui sebagai makanan pokok penghasil karbohidrat dan daunnya bisa

dijadikan sayuran.

etela bisa men6apai tinggi * meter, dengan 6abang agak jarang,

berakar tunggang dengan sejumlah akar 6abang yang kemudian membesar

menjadi umbi akar yang dapat dimakan. ?kuran umbi rata(rata berdiameter +(/

6m dan panjang 0(-0 6m, tergantung dari proses penanaman dan perawatan

tanaman. Bagian dalam umbinya berwarna putih atau kekuning(kuningan. ?mbi

singkong tidak tahan disimpan meskipun diletakan di lemari pendingin. &ejala

kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam

sianida %$CN' yang bersi"at ra6un bagi manusia.

?mbi ketela merupakan sumber energi kaya akan kabohidrat namum

minim akan protein. umber protein justru terkandung pada daun singkong karena

mengandung asam amino metionia.

?ntuk mengetahui kandungan gizi singkong per 00 gram dapat

dilihat pada Tabel 2.;.


8/26

::(-

Tabel 2. ; Kandn$an $i


9/26

::(9

Tabel 2. : Prod!ti9ita" #rod!"i tana)an bi !a' "elrh #ro9in"i di indone"ia (S)ber

*BPS6201;,7

/

UbiKayu

Ubi Jalar

Propinsi Luas Panen (Hektar) Luas Panen (Hektar)

2014 2013 2014 2013

ACEH 2543 2725 937 1094

SUMATERA UTARA 43134 47141 10128 9101

SUMATERA BARAT 5502 5503 5211 4530

RIAU 4133 3863 1058 1028

JAMBI 2005 2274 2753 2670

SUMATERA SELATAN 10870 9397 2093 1922

BENGKULU 4645 4861 3915 3277

LAMPUNG 372858 318107 4475 4630

KEP. BANGKABELITUNG 991 795 397 365

KEP. RIAU 741 715 226 237

DKI JAKARTA 0 - 0 -

JAA BARAT 96718 95505 24695 26635

JAA TENGAH 152595 161783 9149 10011

DI !"G!AKARTA 56151 58777 421 419

JAA TIMUR 158963 168194 14979 19139

BANTEN 5728 6391 2190 2125

BALI 8376 9085 4413 5119

NUSA TENGGARA

BARAT 4408 3866 1215 866NUSA TENGGARA

TIMUR 64235 79164 9112 9992

KALIMANTAN BARAT 13132 10821 1772 1818

KALIMANTAN TENGAH 3471 3406 1222 1292

KALIMANTAN SELATAN 4215 4902 1689 1336

KALIMANTAN TIMUR 3043 2809 1229 1269

KALIMANTAN UTARA 1956 2111 327 358

SULAESI UTARA 3521 4239 3943 4059

SULAESI TENGAH 3874 4844 1816 2001

SULAESI SELATAN 19312 24720 5013 4809

SULAESI TENGGARA 8703 8974 3006 2882

G"R"NTAL" 300 364 204 201

SULAESI BARAT 2189 2085 634 803

MALUKU 5252 4794 1782 1796

MALUKU UTARA 8388 9284 3690 3743

PAPUA BARAT 1206 1082 1187 1343

PAPUA 2626 3171 31810 30980

IND"NESIA 1075784 1065752 156691 161850


10/26

::(0

2.3 Pro"e" Pe)batan Bioethanol Den$an Bahan Ketela

e6ara umum proses produksi bioethanol melewati beberapa tahap,

yaitu tahap persiapan % !reparation' $idrolisis % Hydrolysis' ;ermentasi

"#ermentation), dan distilasi "$istillation), 5ada a)bar 2.; menunjukan

diagram blok proses sistem pembuatan bioethanol berbahan baku kabohidrat.

Preparation Hydrolysis Fermentation

Process Process Process

Distillation

Process

a)bar 2. ; Blo=! dia$ra) #ro"e" #e)batan al!ohol ata bioethanol,1

5roses pembuatan bioethanol dimulai dengan menghan6urkan bahan

baku hingga menjadi bubuk yang dikenal dengan preparation atau proses

persiapan. Bahan baku dimasukan kedalam mesin dan melalui berbagai tahap

proses diantaranya, proses men6u6i bahan baku, mengupas, memotong, dan

menghan6urkan bahan baku hingga menjadi bubuk atau tepung.

Bahan baku yang telah menjadi bubuk dimasukan kedalam benjana

"vessel) kemudian ditambahkan air, dipanaskan dan ditambahkan en%ym termamyl

proses tersebut disebut hidrolisis. $idrolisis bertujuan meme6ah karbohidrat pada

bahan baku menjadi glukosa agar dapat di"ermentasi menjadi alkohol. !enurut

penelitian %:ndyah Nurdyastuti,+00-E/F

) Bubur pati dipanaskan sampai /0oC

selama /0 menit, kemudian didinginkan sampai men6apai temperature 9oC yang

diperkirakan memerlukan waktu sekitar H jam. 2emperatur 9oC tersebut

dipertahankan selama sekitar H jam, sehingga total waktu yang dibutuhkan

men6apai + jam. 5ada langkah ini dimaksudkan untuk meme6ah bubur pati,

sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan enzyme termamyl. 5erlakuan pada

suhu tinggi tersebut juga dapat ber"ungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan

tersebut tidak mudah terkontaminasi. >aktu yang dibutuhkan untuk menyelsaikan

proses perubahan karbohitdrat ke glukosa


11/26

::(

membutuhkan waktu +< jam atau hari. )eaksi kimia yang yang terjadi saat

proses hidrolisis dapat dilihat pada reaksi kimia dibawah ini.

enzim &'amylase

C+$++4 I $+4 +C1$,+41

5atiI #ir &lukosa

5roses "ermentasi "#ermentation !rocess) bertujuan untuk mengubah

glukosa %C1$+41' menjadi ethanol %C+$4$' dengan bantuan ragi % yeast)

dengan rumus reaksi kimia seperti di bawah ini.

C1$+41(accharomyces east

+C+$4$ I +C4+

&lukosa tanol I arbondioksida

5roses "ermentasi dimulai dengan memasukan glukosa hasil

sakari"ikasi ke dalam bejana bertekanan. menurut Biotechnology of Ethanol

Handbook, 1*1

EF

temperatur dan p$ ideal adalah hasil akhir dari proses ini adalahalkohol, namun karena kadar kemurnianya belum sesuai dengan standar, /0 ( aktu yang dibutuhkan untuk menyelsaikan proses perubahan glukosa

ke alkohol membutuhkan waktu


12/26

::(+

Tabel 2. 7 Si5at ethanol

Si5at Ethanol

)umus molekul C+$4$

!assa molar


13/26

::(/

Casava >ashing 5eeling Cutting Crushing

8rying ;a6ility

Fertilizer Stilage Facility torage Boiling

Ethanol 95%-Rectiication ! " !! Distillation Fermentation a66hari"i6ation

99%

a)bar 2. : Dia$ra) blo! #e)batan ethanol,1

2.4.1 5roses 5ersiapan % !reparation process'

5ada proses ini, dilakukan pekerjaan persiapan yang terdiri dariG

1- Bongkar muat %unloading)

2- 5enimbangan %weighing ,

3- 5embersihan %washing)

4- 5emotongan "cutting)

5- 5engupasan "peeling)


14/26

6- 5enghan6uran "crushing


15/26

::(<

2.4.1.1 Bongkar !uat %+nloading '

Bongkar muat %unloading) adalah suatu proses membongkar bahan

baku ketela pohon dari kendaraan pengangkut menuju tempat penampungan

sementara % pit) 5ada bagian ini tidak diperlukan peralatan otomatik yaitu dengan

sistem manual atau meman"aatkan tenaga manusia untuk membongkarnya.

2.4.1.2 5enimbangan %eighing '

5enimbangan %weighing ' yaitu proses untuk melihat kondisi bahan

baku dan menimbang untuk mengetahui beratnya. 5ada proses ini akan diketahui

serta dimonitor jumlah bahan baku yang akan diproses. #pabila kuota per hari dari

pengiriman bahan baku telah memenuhi atau bahkan lebih dari yang dihutuhkan,

maka kelebihan bahan baku akan disimpan digudang %werehouse' untuk menjamin

stok bahan baku agar produksi dapat beroperasi se6ara kontinyu. 8alam proses

penimbangan dilakukan juga proses penyortiran bahan baku.

2.4.1.3 5en6u6ian %ashing '

5en6u6ian bahan baku %washing) bertujuan membersihkan bahan baku

dari kotoran seperti tanah, kotoran lain, pestisida atau zat kimia yang masih

terkandung dalam bahan baku. 5roses pen6u6ian ini menggunakan mesin s-uirrel

cage rotary hori%ontal yang digerakan dengan motor listrik dan media air sebagai

pembersih. Bahan yang dibuang dari proses ini berupa kulit luar ketela pohon,

tanah dan air kotor hasil pen6u6ian.

2.4.1.4

5emotongan %.utting '

5emotongan bahan baku "cutting) bertujuan untuk memudahkan

proses pengupasan % peeling ' inti ketela dari kulitnya. 5roses pemotongan

dilakukan dengan mesin pemotong yang mempunyai bilah atau pisau %blade'

pemotong yang tajam yang dipasang pada porosnya yang digerakkan oleh motor

listrik. 5enentuan jarak antara bilah pisau paling bawah dengan bagian dasar

mesin akan menentukan besar ke6ilnya ukuran hasil pemotongan. Jika hasil

berlebih bahan baku dikeringkan sebagai chips cassava


16/26

::(

2.4.1.5 5engupasan % !eeling '

5engupasan % peeling) bertujuan untuk memisahkan inti bahan baku

dengan kulitnya. 5roses ini menggunakan mesin peeling rotary vertical dram,

yaitu mesin yang mempunyai drum yang dapat berputar yang digerakkan oleh

motor listrik. 5ermukaaan bagian dalam dari drum ini berlubang(lubang untuk

melepaskan air yang terbawa ole bahan baku se6ara sentri"ugal keluar dari mesin.

5ada permukaan dalam drum juga dipasang seperti duri tumpul %pin' yang

jumlahnya banyak untuk mengupas ketela pohon dari kulitnya.

$asil akhir dari proses ini, bahan baku yang sudah bersih masuk ke

dalam mesin penghan6ur %crushing) dan sisanya berupa kulit luar dikirim ke

gudang dan dikeringkan yang selanjutnya akan digunakan sebagai bahan pakan

ternak %animal feeding '.

2.3.1.6 5enghan6uran %.rushing '

5enghan6uran %crushing ' bertujuan untuk menghan6urkan bahan

ketela pohon yang sudah terkupas menjadi bubuk. agar luas permukaan ketela

pohon menjadi lebih besar untuk memudahkan proses hidrolisis.

!esin ini menggunakan dua buah silinder pejal yang dipasang se6ara

sejajar dengan jarak tertentu, yang berputar se6ara berlawanan arah %counter wise'

antara satu dengan yang lain, yang digerakkan oleh motor listrik. Bahan baku

silinder pejal ini terbuat dari bahan non metal untuk menghindari slip, seperti kayu

pilihan yang bahannya liat dan tidak mudah tergerus. $asil dari proses ini

dilanjutkan ke proses perebusan %boiling ' jika berlebih sebagian di keringkan

sebagai ketela tepung dan disimpan di gudang.

2.4.2 5roses $idrolisis % Hydrolysis !rocess'

etelah melewati proses persiapan di atas, selanjutnya dilakukan

proses hidrolisis dengan 6ara menambahkan air sehingga bubuk pati menjadi

bubur pati % starch pulp', yang mana proses ini terbagi menjadi + tahap yaituG

1- 5roses 5erebusan % Boiling !rocess' untuk menjadi gel


17/26

::(1

1- 5roses akari"ikasi %(accharification process'

2.4.2.1 5roses 5erebusan % Boiling !rocess'

Bubur pati % starch pulp' kemudian dimasak atau dipanaskan dengan

6ara merebus menggunakan bejana tertutup %vessel ' yang dilengkapi dengan

pemanas elektrik %heater ' atau steam boiler sebagai media penukar panas,

sehingga pulp tersebut akan menjadi gel. Bahan 6ampuran kemudian dipanaskan

hingga /0oC dalam /0 menit, kemudian didinginkan hingga 9

o dan

dipertahankan selama jam.

2.4.2.2 5roses akari"ikasi %(accharification'

5roses sakari"ikasi adalah proses meme6ah karbohidrat menjadi

glukosa dengan bantuan enzym theramyl. 5roses sakari"ikasi dimulai dengan

memasukan bahan baku kedalam bejana bertekanan % pressure vessel) yang

dilengkapi pengaduk, pemanas dan pendingin. Bahan baku kemudian di6ampur

dengan air. 8alam proses ini perlu diperhatikan p$ dan 2emperatur. 2emperatur

:deal proses sakari"ikasi adalah


18/26

::(*

2.4.5 5roses )ekti"ikasi : dan :: % /ectification 0 dan 00 '

5roses rekti"ikasi : %rectification process 0) bertujuan untuk

memisahkan alkohol dari air dengan 6ara menambahkan media katalis kapur %Ca4'. 5roses ini hampir sama dengan proses distilasi, yang membedakan dalam

proses ini dengan proses distilasi yaitu, sebelum alkohol hasil proses distilasi

masuk ke dalam menara rekti"ikasi %r ectification tower) terlebih dahulu alkohol

melalui tangki yang berisi apur %Ca4/'.

5roses rekti"ikasi %rectification 00 ' bertujuan sama dengan proses

rekti"ikasi, yang membedakan hanya penggunaan benzene sebagai katalis pengikat

alkohol. !ula(mula #lkohol hasil dari 5roses )ekti"ikasi yang telah diembunkan

dengan kondensor 8ialirkan ke menara tingkat % tower stage 1' se6ara bersamaan

dialirkan juga benzene ke dalam menara )ekti"ikasi ::.

#lkohol yang masih ber6ampur air kemudian di6ampur dengan benzene,

yang kemudian dipanaskan dengan tempertur yang bebeda, maka alkohol murni

dan benzene akan menguap terlebih dahulu, sedangkan air tertinggal di dasar

menara.

emudian 6ampuran alkohol dan benzene dialirkan ke menara tingkat +

%tower stage 2' yang dipanaskan dengan temperatur berbeda, maka benzene akan

menguap terlebih dahulu, sedangkan alkohol tertinggal di dasar menara menjadi

alkohol murni.

2.5 Si"te) Utilita" Pe)batan Biethanol

?ntuk menghasilkan produk ethanol yang sesuai dengan standar

maka, diperlukan sistem pendukung atau utilitas. sistem utilitas terdiri dari sistem

pengolahan air, sistem penghasil panas, sistem pendingin dan sistem pengolahan

limbah.


19/26

::(-

2.5.1 istem 5engolahan #ir %ater (ystem'

istem air untuk menyediakan air bersih dan pengolahan air limbah

yang berasal dari proses persiapan, destilasi dan rekti"ikasi, agar dapat digunakankembali. maka diperlukan sebuah "asilitas pengolahan air.

2.5.1.1 istem 5engolahan #ir Bersih %ater treatment (ystem'

istem pengolahan air mentah %water treatment system' ber"ungsi

untuk menyediakan air bersih dibeberapa "asilitas proses antara lain, proses

pen6u6ian %washing),cooling , hidrolisis, "ermentasi, distilasi dan rekti"ikasi.

5roses untuk mendapatkan air bersih sebagai berikutG #ir dipompa

dari sungai atau sumur ke kolam air %water pond) #ir dipompakan kembali

menuju saringan air %water filter ' untuk menghilangkan kotoran dan bakteri

kemudian ditampung sementara di tangki air %water tank ' sebelum didistribusikan

ke "asilitas yang membutuhkan.

2.5.1.2 istem 5engolahan #ir dari Limbah 8istilasi % $estillery ater '

(ystem'

#ir yang berasal dari proses distilasi dan mengandung beberapa unsur

yang dapat digunakan kembali yaitu, glukosa, alkohol, air lindi dan air. ?ntuk

memisahkan air dari semua unsur yang tergantung di dalam limbah destilasi,

mulai(mula air limbah destilasi ditampung di dalam tangki. kemudian

ditambahkan koloid untuk mengendapkan unsur selain air. air dipompa keluar

menuju kolam air %water pond ' hasil endapan koloid kemudian dikeluarkan

sebagian dipompa menuju tangki pembibitan % seeding tank ' dan sebagian lagi

dikeringkan menggunakan 6ahaya matahari untuk bahan pupuk organik.

$asil dari endapan koloid 6air dapat digunakan kembali untuk media

pembibitan, sementara endapan yang dikeringkan dapat diman"aatkan sebagai

pupuk.


20/26

::(9

2.5.1.3 ""luent >ater 2reatment

#ir yang berasal dari proses biologis dan "isika seperti dari proses

"ermentasi mengandung beberapa unsur yaitu karbohidrat, air dan beberapa unsur

lainnya. arbohidrat merupakan unsur yang berguna untuk proses pembibitan

% seeding process' untuk memisahkan air dengan karbohidrat dapat dilakukan

dengan 6ara diendapkan. water effluent ditampung di water effluent pond

dilakukan proses pengendapan dengan meman"aatkan beda berat jenis kedua zat

tersebut dan gra3itasi bumi. air yang memiliki berat jenis lebih rendah akan berada

diatas, sedangkan endapan water e""luent akan mengendap. #ir kemudian

dialirkan ke water pond , sementara endapan water effluent dialirkan ke istem

pengolahan air dari limbah distilasi %destillery water system'.

2.5.1.4 Non "luent >ater 2reatment

#ir yang berasal dari sisa proses non(kimia dan biologis umumnya

berupa kotoran, lumpur, dan kulit singkong. untuk membersihkan air dapat

menggunakan prinsip gra3itasi atau sama dengan proses water effluent treatment.

air bersih dipompakan kembali ke kolam air "water pond) sementara kulit, lumpur dan kotoran dikeringkan dan dijadikan pupuk organik.

2.5.1.5 istem #ir 5endingin %ater .ooling (ystem'

istem air pendingin ber"ungsi mendinginkan kembali air hasil

mendinginkan oil boiler dan mengembunkan alkohol pada kondensor. Cara kerja

nya dengan air yang mengalami kenaikan temperatur akibat mendinginkan oil

boiler atau mengembunkan alkohol dialirkan dalam suatu pipa berlubang. #ir

akan jatuh langsung dan mengalami proses pendinginan dengan udara sekitar. #ir

yang berjatuhan dari pipa ditampung ke dalam water pond dan dipompakan

kembali ke "asilitas proses dan "asilitas pendukung yang membutuhkan.


21/26

::(+0

2.5.2 istem 5endingin %.ooling (ystem '

istem pendingin %6ooling system' merupakan suatu sistem

pendinginan yang bertujuan menurunkan temperatur pada suatu zat, mesin dan,lingkungan. dengan 6ara perpindahan panas %heat transfer '.

2.5.3 istem 5enghasil 5anas % Heater (ystem'

elama pembuatan bioethanol temperatur memegang peran penting

dalam proses pembuatan. ?ntuk mendukung hal tersebut diperlukan sistem

penukar kalor %heat echanger ' ber"ungsi untuk menyediakan uap panas% steam)

untuk proses "ermentasi, distilasi dan rekti"ikasi. Boiler atau ketel uap adalah suatu

alat yang terbuat dari bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan steam.

(team diperoleh dari pemanasan air dengan bahan bakar kayu dan sisa bahan

produksi seperti kulit, batang sisa. dan lain(lain. steam dari boiler dalam keadaan

superheated, ber"ungsi antara lain G

1. ebagai media perpindahan panas "heat transfer) pada "ermentasi,

distilasi dan rekti"ikasi.

2. ebagai media pemanas, untuk memanaskan 6airan yang mudah beku

agar tetap 6air dan mudah untuk dipompa, misalnya menggunakan

heat oil untuk men6egah proses pengendapan pada proses "ermentasi.

3. ebagai media bantu untuk pemisahan ethanol dengan air melalui

proses distilasi, dengan prinsip perbedaan titik didih dan uap.

2.5.42angki 5embibitan %(eeding ank '

2angki pembibitan % seeding tank) disini ber"ungsi memperkembang(

biakan bakteri yang dibutuhkan dalam pembuatan bioethanol. 2ujuan dari

pembibitan ini yaitu menghemat pengeluaran yang diakibatkan harga bakteri

untuk proses pembuatan bioethanol sangat mahal. Cara kerja pada tangki

pembibitan tidak berbeda jauh dengan proses "ermentasi. Bahan berupa sisa dari

water e""luent yang telah diproses lebih lanjut dimasukan ke dalam tangki


22/26

::(+

pembibitan kemudian ditambahkan bakteri atau enzim yang dinginkan untuk

dikembang(biakan.

2.5.4.1 2angki 5embibitan ?ntuk 5roses akari"ikasi %(eed ank for '

(accharification !rocess'

2angki pembibitan untuk proses sakari"ikasi % seed tank for

saccharification process' ber"ungsi menyediakan bakteri dengan bahan baku

water effluent yang ditambahkan bakteri 3spergillus 4ri%ae sp untuk

menghasilkan enzim amylase untuk meme6ah karbohidrat menjadi glukosa pada

proses sakari"ikasi. e6ara umum perlakuan handling terhadap enzim tesebut

antara lain G

1 Bibit dari 3spergillus 4ri%ae sp harus disimpan pada temperature (

+0oC sebelum dikembangbiakan.

2 5erlakuan pada tangki perkembangbiakan sebelum terjadi reaksi

anaerob harus dengan 5h rata(rata 1 dan temperatur +0oC.

3 5erlakuan pada tangki perkembangbiakan selama terjadi reaksi

anaerob harus dengan 5$ rata(rata , M ,9 dan 2emperature


23/26

::(++

1 5erlakuan pada tangki perkembangbiakan sebelum terjadi reaksi

anaerob harus dengan 5h rata(rata 1 dan temperatur /*oC.

25erlakuan pada tangki perkembangbiakan selama terjadi reaksi

anaerob harus dengan 5$ rata(rata


24/26

::(+/

2.6 Anali"i" Si"te) O#era"i Prod!"i

#nalisis ini dimulai dari proses pembuatan 4peration !rocess .hart

dengan mempertimbangkan input yang diperlukan seperti penentuan kapasitas

mesin teoritis %unit=jam', waktu proses, A s6rap, e"isiensi mesin %dalam A',

reliabilitas mesin %dalam A', dan jumlah produk yang diharapkan untuk setiap

jenis operasi. Jumlah produk yang harus disiapkan %' akan menjadi input bagi

urutan operasi sebelumnya sebagai jumlah produk yang diharapkan %O'. Jumlah

yang harus disiapkan merupakan hasil perhitungan G

Q = QP− s

dimana G

G jumlah unit produk yang harus disiapkan,%unit=jam atau

unit=shi"t'

O G jumlah unit yang diharapkan

s G s6rap %sisa yang dibuang'

sedangkan untuk menghitung jumlah mesin teoritis pada tiap operasi adalah

# =

Q . a = . t . E . /. a . E . /

%+'

8imana G

; G jumlah mesin teoritis, %unit'

G e"isiensi mesin

) G "aktor reliabilitas mesin

Ct G kapasitas mesin teoritus

Ca G kapasitas mesin aktual


25/26

::(+<

2.7 S#e"i5i!a"i E>i#)ent

?ntuk melengkapi spesi"ikasi peran6angan maka harus dilengakapi

dengan beberapa analisa diantaranya

1. !enghitung daya motor

# $

8imana G

5@ 8aya !otor %>att'

2 @ 2orsi !esin %N.m'

23 @ e6epatan sudut%rad=s'

2. !enghitung kebutuhan kalor# $ $ %

8imana G

@ Jumlah kalor yang

dibutuhkan %J'

m @ Berat bahan yang

diproses %kg'

6 @ alor Jenis benda %J=kg.oC'

Q2 @ Beda temperatur %oC'

/. !enghitung daya pemanas

#

8imana G

16 @ 8aya pemanas %>att'

17 @

Jumlah

kalor

yang

dibutuhka

n %J' t @

Lama

proses

%detik'%


26/26

::(+

2.8 S#e"i5i!a"i Plot Plant

pesi"ikasi digunakan dalam terminologi industri. ang berarti

keterbatasan komponen yang harus diran6ang dan dibuat. hampir semua

komponen yang akan dibeli, dibangun, atau diran6ang diatur oleh spesi"ikasi atau

standard.

pesi"ikasi mendorong keanekaragamanan dan meningkatkan kualitas

industri. ?ntuk peran6angan tata letak pabrik. pesi"ikasi adalah alat penting dari

ketidaktahuan atau kegagalan dalam memunuhi pedoman yang ditetapkan dalam

proses peran6angan. 5enentuan spesi"ikasi peran6angan industri dapat

mempengaruhi harga e-uipment dan bisa mempengaruhi kualitas desain.

pesi"ikasi menetapkan persyaratan untuk mengaturG eRuipment plant,

besar operasi, peren6anaan pemeliharaan, dan keamanan operator dalam tata letak

pabrik pengolahan dan detail persyaratan untuk memenuhi standar dan peraturan

nasional.

bab ii perancangan sistem pembuatan bioe

Documents