kegunaan as sitrat dlm industri
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
1/14
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
I.1.1 Sejarah asam sitr atAwalnya, asam sitrat diperoleh dalam bentuk kristal
melalui proses isolasi dari juice lemon oleh Scheele pada tahun
1784. Lalu pada tahun 1880 Grimoux dan Adam mensintesisasam sitrat dari glycerol. Dan pada tahun 1893 Wehmermengindikasikan bahwa asam sitrat dapat diperoleh melalui
proses fermentasi larutan gula oleh beberapa jenis fungi. Hinggakini proses produksi komersial asam sitrat diperoleh melalui
proses fermentasi (Kirk Othmer, 1978).
Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dansayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat
mencapai 8 % bobot kering, pada jeruk lemon dan limau(misalnya jeruk nipis dan jeruk purut). Rumus kimia asam sitrat
adalah C6H8O7. Asam sitrat merupakan asam organik lemah yangditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk –
jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan
alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada
makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitratdikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat, yang
penting dalam metabolisme makhluk hidup, sehingga ditemukan pada hampir semua makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan
sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan sebagaiantioksidan.
I.1.2 Alasan pendir ian pabr ikKegunaan asam sitrat yang begitu luas di segala bidang
mengakibatkan tingkat kebutuhan semakin tinggi. Di Indonesiasendiri diperoleh data dari BPS (Badan Pusat Statistika)
kebutuhan asam sitrat pada tahun 2008 mencapai angka21.644.619 kg/tahun dimana angka tersebut didapat dari hasil
murni produksi indonesia sebesar 9.191.000 kg/tahun, asam sitrat
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
2/14
I-2
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
yang diimport 14.055.573 kg/tahun dan asam sitrat export
1.601.954 kg/tahun. Pada tahun 2010 kebutuhan asam sitrat di
Indonesia mencapai 32.375.790 kg/tahun dengan hasil murni produksi Indonesia 9.191.000 kg/tahun, asam sitrat yang diimport28.526.458 kg/tahun dan asam sitrat export 5.341.668 kg/tahun.
Dari perbandingan hasil kebutuhan asam sitrat Indonesia yang
diperoleh pada tahun 2008 hingga 2010 terlihat mengalami peningkatan pada tahun 2010 hingga 32.375.790 kg/tahun.
Hal tersebut merupakan suatu kesempatan bisnis yang
cukup prospektif untuk meraup keuntungan dari produksi asamsitrat. Terlihat bahwa aspek pemasaran asam sitrat ini sangat
menguntungkan melihat banyaknya kebutuhan yang dikonsumsi
tiap tahun. Selain jumlah kebutuhan, harga asam sitrat yang dieksport lebih mahal dari asam sitrat yang dijual dalam negeri,karena alasan tersebut pendirian pabrik ini ditujukan untuk exportoriented. Namun bahan baku untuk pembuatan asam sitrat yang
cukup terbatas merupakan kendala untuk proses produksi. Dari berbagai macam bahan baku yang dapat digunakan dalam proses
produksi asam sitrat, maka digunakan kulit buah pisang (musa
paradisiacal) sebagai bahan baku proses produksi asam sitrat.Pemilihan ini didasarkan bahwa ketersediaan kulit buah pisangyang melimpah ruah dan belum dimanfaatkan secara optimal.
Selain itu, dibandingkan bahan baku lain yang dapat
digunakan sebagai asam sitrat, kulit buah pisang memiliki nilaiekonomis yang lebih baik mengingat selama ini kulit pisang
hanya menjadi sebuah bahan yang tidak digunakan dan hanyamenimbulkan lebih banyak timbunan sampah. Maka dari itu
dengan adanya pabrik ini akan meningkatkan nilai dari sebuahkulit pisang serta dapat memanfaatkan sesuatu yang selama ini
dianggap suatu bahan yang tidak berguna.
I.1.3 Kapasitas dan lokasi pabrikBahan baku pabrik asam sitrat ini berupa kulit pisang
yang berasal dari hasil perkebunan lokal Indonesia. Ketersediaan bahan baku yang berupa kulit pisang ini dapat diambil dari
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
3/14
I-3
Bab I Pendahuluan
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan dengan ProsesSubmerged Fermentation Menggunakan Aspergillus
Niger
perkebunan yang berada di Jawa Timur. Dari data yang diperolehdari BPS (Badan Pusat Statistika) produksi buah pisang pada
provinsi Jawa Timur mencapai angka 921.964.000 kg/tahun danmerupakan penghasil pisang terbanyak II setelah Jawa Barat.
Untuk lokasi pabrik asam sitrat ini kami menentukan lokasi di
daerah malang yang merupakan penghasil buah pisang terbanyakdi Jawa Timur dengan produksi tiap tahun 197.709.000 kg/tahun.Kami memilih lokasi tersebut untuk memudahkan pengumpulandari bahan baku pabrik asam sitrat yaitu kulit buah pisang.
Dengan estimasi bagian kulit pisang 10% dari berat buah pisang
maka didapat bahan baku yang telah tersedia sebanyak19.770.900 kg/tahun. Di Indonesia kebutuhan asam sitrat
dipenuhi dengan cara mengimport dari negara-negara lain, berikutdata import asam sitrat di Indonesia :
Tabel 1.1 Data Import Asam Sitrat di Indonesia
Tahun Jumlah Import Asam Sitr at (kg)
2007 15.442.309
2008 14.055.573
2009 24.105.039
2010 28.526.458
Data BPS ( Badan Pusat Statistik : Import )
Sedangkan eksport yang dilakukan Indonesia untuk komoditi
asam sitrat ini adalah :
Tabel 1.2 Data Eksport Asam Sitrat di Indonesia
Tahun Jumlah Ekspor t Asam Sitrat(kg)
2007 1.132.605
2008 1.601.954
2009 2.380.549
2010 5.341.668
Data BPS ( Badan Pusat Statistik : Eksport )
Untuk produk asam sitrat yang dihasilkan oleh Indonesia
sendiri adalah :
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
4/14
I-4
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Tabel 1.3 Data Produksi Asam Sitrat di Indonesia
Tahun Jumlah Ekspor t Asam Sitr at
(kg)2007 15.442.310
2008 14.886.160
2009 16.865.320
2010 18.450.120
Data BPS ( Badan Pusat Statistik : Produksi )Dengan data diatas, bisa didapatkan kebutuhan asam
sitrat di Indonesia sebesar :
Tabel 1.4 Data Kebutuhan Asam Sitrat di IndonesiaTahun Jumlah Kebutuhan Asam Sitr at
(kg)
2007 29.752.014
2008 27.339.779
2009 38.589.810
2010 41.634.910
Data BPS ( Badan Pusat Statistik : Produksi )
Dari tabel data import, eksport, produksi, dan kebutuhanyang diperoleh dapat ditentukan perkiraan kebutuhan asam sitratdi Indonesia pada tahun 2014 menggunakan grafik dibawah ini :
Gambar 1.1 Grafik perkiraan konsumsi Asam Sitrat di Indonesia
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
5/14
I-5
Bab I Pendahuluan
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan dengan ProsesSubmerged Fermentation Menggunakan Aspergillus
Niger
Dalam grafik terlihat bahwa perkiraan konsumsi asamsitrat di Indonesia pada tahun 2014 berkisar pada angka
60.000.000 kg/tahun. Dari angka perkiraan konsumsi yangdidapat dan dengan pertimbangan ketersediaan bahan baku yang
ada maka kapasitas pabrik asam sitrat dari kulit pisang ini
ditentukan sebesar 5 % dari konsumsi Indonesia, yaitu 3.000.000kg/tahun.
I.2 Dasar TeoriAsam sitrat termasuk salah satu asam organik dengan
nama kimia 2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid memilikirumus bangun seperti berikut :
HOOC CH2 C(OH) CH2 COOH
COOH
(Richard J Lewis Sr, 1978)
Asam sitrat merupakan asam organik yang larut dalam air
dengan citarasa yang menyenangkan dan banyak digunakandalam industri pangan, kosmetik, farmasi dan lain – lain.
Kebutuhan dunia akan asam sitrat terus meningkat dari tahun ketahun dan produksi asam sitrat tiap tahun meningkat 2 – 3 %.
Berdasarkan kenyataan bahwa penggunaan asam sitrat yang luasdalam dunia industri, maka kebutuhan pemenuhan bagi asam
sitrat baik di dalam maupun luar negeri masih sangat besar.
Asam sitrat digunakan dalam industri untuk mengikat
(squester ) ion, menetralkan basa dan berperan sebagai buffer.Dalam kosmetika, asam sitrat digunakan sebagai buffer untuk
pengatur pH produk. Beberapa jenis sitrat, khususnya garamsodiumnya, dipakai luas dalam produk makanan, farmasi dan
detergen. Ester dari asam sitrat dipakai secara komersial sebagai
plasticizer dalam penyiapan komposisi polimer, coating danadhesive (Kirk Othmer, 1978).
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
6/14
I-6
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Tabel 1.5 Spesifikasi produk asam sitrat
Variabel Nilai
Prosentase asam sitrat dengan basis anhidrat, min 99.5 %
Kadar air, maks 0.5%
Logam berat, maks 0.05%
Kadar abu, maks 0.001%
Arsenic, maks 0.0003%
(Kirk Othmer, 1978)
Dari berbagai macam bahan baku yang dapat digunakan
dalam proses produksi asam sitrat, maka digunakan kulit pisangsebagai bahan baku proses produksi asam sitrat. Pemilihan ini
didasarkan kerena kulit pisang mengandung nutrisi yang lengkapseperti gula, protein, lemak dan mineral yang sangat baik untuk
pertumbuhan mikroba.
Fermentasi sebagian besar merupakan teknologi yang
menggunakan mikroorganisme, baik secara seluler maupun
subseluler untuk produk makanan dan minuman seperti keju,
yoghurt, minuman alkohol, asam – asam organik, acar, sosis,kecap, dan lain – lain. Dengan mendirikan pabrik asam sitrat ini
diharapkan dapat meningkatkan pemanfaatan bahan yang ada dandiharapkan pula ketergantungan terhadap luar negeri berkurang.
I.3 Kegunaan Asam Sitr at dalam Industr iIndustri makanan dan farmasi menggunakan asam sitrat
dikarenakan alasan keamanan secara umum, dapat memberikan
rasa asam yang memuaskan, kelarutannya yang tinggi didalam airdan sebagai buffering dan chelating agent. Untuk industrikosmetik dan wewangian digunakan sebagai buffering agent.
Serta secara luas digunakan sebagai buffering dan chelating agent
di berbagai macam industri. Berikut ini adalah penggunaan asamsitrat dalam industri-industi tersebut.
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
7/14
I-7
Bab I Pendahuluan
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan dengan ProsesSubmerged Fermentation Menggunakan Aspergillus
Niger
I.3.1 Industri Makanan1. Minuman
Asam sitrat digunakan secara extensive dalamindustri minuman untuk memberikan rasa asam pada
minuman dan sebagai komplemen pada rasa berry
pada minuman. Pada minuman yang tidak berkarbonisasi asam sitrat dapat memberikan pHyang beragam pada minuman, selain itu asam sitrat
pada minuman jus buah merupakan komponen alami
yang tercampur secara baik dengan aroma dari
minuman tersebut. Untuk minuman berkarbonisasiasam sitrat digunakan sebagai adiculant atau penguatrasa.
2. Selai Asam sitrat digunakan sebagai pemberi rasa asam
pada selai serta digunakan untuk menyesuaikan pH.
3. Kembang GulaAsam sitrat digunakan untuk memberikan rasa asam
dan meminimalkan inversi sukrosa pada produk
kembang gula.4. Makanan Beku
Asam sitrat digunakan sebagai chelating agent dan
pengatur pH sehingga memungkinkan pengoptimalan
kestabilan dari makanan beku dengan meniadakanaktivitas antioksidan dan menon-aktifkan enzim.
I.3.2 Industr i Far masi, Kosmetik dan Pewangi
1.
Farmasi Asam sitrat digunakan sebagai bahan dasar tablet
effervescence, dimana asam sitrat bila bereaksidengan zat yang mengandung bikarbonat atau
karbonat dalam air akan membentuk gaskarbondioksida dan garam dari asam tersebut. Selain
itu asam sitrat digunakan sebagai buffering agent dan pemberi rasa asam pada obat-obatan.
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
8/14
I-8
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
2. Kosmetik dan Pewangi
Dalam industri ini asam sitrat digunakan sebagai
pengatur pH dan sebagai antioxidan pada metallic-ionchelator.
I.3.3 Industr i LainnyaUntuk industri-industri lainnya asam sitrat digunakan
untuk industri detergen, agrikultur, fotografi, tekstil, kertasdan lain sebagainya. Selain itu dalam industri asam sitrat
dapat digunakan sebagai pembersih metal dan pengabsorbsi sulfur dioxide dan dapat digunakan pula
dalam proses treatment pada limbah (Kirk Othmer, 1978).
Berikut ini komposisi penggunaan asam sitrat secara umum1. Industri makanan dan minuman : 75 %2. Farmasi : 10 %3. Industri lainnya : 15 %
(Shuler, 1983)
I.4. Sifat Fisik dan Kimia BahanI.4.1. Sifat Bahan Baku Utama
I.4.1 Bahan Baku Utama Kulit Buah Pisang
Gambar 1.2 Buah Pisang Gambar 1.3 Kulit BuahPisang
Komposisi kulit pisang sebagai bahan utama pembuatanasam sitrat adalah sebagai berikut :
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
9/14
I-9
Bab I Pendahuluan
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan dengan ProsesSubmerged Fermentation Menggunakan Aspergillus
Niger
Tabel I.6 Komposisi kulit pisang
Unsur Jumlah
Air (%) 68,90
Karbohidrat (%) 18,50
Lemak (% ) 2,11
Protein (%) 0,32
Fosfor (%) 0,117
Besi (%) 0,0316
Vitamin B (%) 0,00012
Vitamin C (%) 0,0175
(Munadjim, 1983)
I.4.2 Bahan Baku Pendukung
− Aspergillus nigerBanyak jenis mikroba yang dapat digunakan dalam
pembuatan asam sitrat, diantaranya A. niger, A. wentii, A.ciavatus, Penicillum luteum. Diantara semuanya, A. nigermerupakan galur yang paling produktif . A. niger termasuk salah
satu jenis kapang. Berbeda dengan bakteri dan khamir, kapangadalah multiseluler, terdiri dari banyak sel yang bergabung
menjadi satu. Melalui mikroskop dapat dilihat bahwa kapang
terdiri dari benang yang disebut hifa. Kumpulan dari hifa disebutmiselium. Kapang tumbuh dengan cara memperpanjang hifa padaujungnya. Kapang dapat berwarna hitam, putih atau lainnya.
Secara biokimia kapang bersifat aktif karena merupakan
organisme saprofit. Organisme ini dapat menguraikan bahan- bahan organik kompleks menjadi bahan yang lebih sederhana.
− Asam Sulfat ( H2SO4 )Asam sulfat digunakan untuk mengatur pH pada tangki
pencampuran dan sterilisasi serta mengubah endapan kalsiumsitrat menjadi asam sitrat pada tangki acidulator. Sifat–sifat fisikasam sulfat adalah :
− Bentuk : cairan
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
10/14
I-10
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
− Warna : tidak berwarna
− Bau : tidak berbau
−
pH pada (250
C) : 0,3− BM : 98 g/mol
− Densitas : 1,84 g/cm3
− Viskositas pada (20oC) : 26,9 cp
− Titik didih : 310oC
− Titik lebur : -15oC
− Kelarutan dalam air (20oC) : dapat larut
− Penguraian termal : 338oC
−
Tekanan uap (20oC) : 0,000001 Pa
- Lime Ca(OH)2 Bersifat lunak, berupa bubuk serbuk putih, larut dalam
air, gliserida dan asam, tidak larut dalam alkohol serta menyerap
CO2 dari udara. Kegunaan dari lime ini untuk menetralkan cairanasam sitrat menjadi kalsium sitrat agar dapat dipisahkan dari hasil
samping yang terbentuk. Sifat fisika dari lime adalah sebagai
berikut :o Bentuk : serbuk putiho
pH @ 25oC : 12,4o BM : 145 g/molo Spesifik gravity (H2O = 1) : 2,24o Kelarutan (H2O) : 0,07 –0,18/100o Titik lebur : 580oC
I.4.3 ProdukI.4.3.1 Produk Utama ( Asam Sitrat)
Sifat Fisik Asam Sitrat adalah sebagai berikut :Tabel I.7 Sifat Fisik Asam Sitrat
PARAMETER ANHYDROUS MONOHYDRATE
Rumusmolekul C6H8O7 C6H8O7.H2O
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
11/14
I-11
Bab I Pendahuluan
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan dengan ProsesSubmerged Fermentation Menggunakan Aspergillus
Niger
Berat molekul 192,12 210,14
Bentuk Kristal tak berwarna
Kristal tak
berwarnaSpecific
gravity 1,665 (20oC) 1,542 (20oC)
Melting point 153oC 100-120oC
Boiling point
Terdekomposisi pada
175oC
Terdekomposisi
pada 175oC
Proses pembentukan
Kristalisasi darilarutan panas
Kristalisasi darilarutan dingin
(>36,6oC) (
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
12/14
I-12
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Sifat Kimia Asam Sitr atBeberapa sifat kimia asam sitrat adalah :
•
Pada pemanasan 175o
C, asam sitrat berubah menjadi aconiticacid. Aconitic acid jika ditambah dengan hydrogen berubah
menjadi tricarballylic acid.
• Pada pemanasan 175oC, asam sitrat jika dieliminasi dengan
oksigen dan menghilangkan karbon dioksida berubah menjadi
acetonedicarboxylic acid. Acetonedicarboxylic acid jika
diuapkan karbon dioksidanya berubah menjadi acetone.
• Pada pemanasan 175oC, asam sitrat jika dihilangkan karbon
dioksida berubah menjadi itaconic acid.• Larutan asam sitrat bila dicampur dengan asam sulfat atau
oksidasi dengan larutan potassium permanganatemenghasilkan asam acetonedicarboxylic.
• Pada suhu 35oC, jika asam sitrat dioksidasi dengan potassium
permanganate menghasilkan asam oksalat.
• Asam sitrat terdekomposisi menjadi asam oksalat dan asamasetat jika dibakar dengan potassium hydroxide atau
dioksidasi dengan asam nitrit.• Dalam bentuk larutan, asam sitrat sedikit korosif terhadap
karbon steel dan tidak korosif terhadap stainless steel.
• Sebagai asam polybasic, asam sitrat dapat membentuk
berbagai macam garam termasuk garam alkali metal dan
alkali tanah, selain itu dapat pula membentuk berbagaimacam ester, amida dan acyl klorida.(Kirk Othmer, 1978)
I.4.3.2 Produk Samping§ CaSO4
Bersifat lunak dan tidak berbau, berupa granul atau
serbuk putih. Kegunaan dari CaSO4 ini adalah produk sampingdari pabrik asam sitrat yang bisa digunakan sebagai salah satu
bahan baku untuk pembuatan semen.Sifat fisika dari CaSO4 adalah sebagai berikut :
− Bentuk : bubuk putih
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
13/14
I-13
Bab I Pendahuluan
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan dengan ProsesSubmerged Fermentation Menggunakan Aspergillus
Niger
− pH @ 25oC : 7
− BM : 145 g/mol
−
Spesifik gravity (H2O = 1) : 2,5− Kelarutan dalam air (H2O) : 0,67 –0,88
gr/100 gr H2O
− Boiling point :11930C
− Melting point :14500C(Ulmann’s, 1973)
-
8/19/2019 Kegunaan as Sitrat Dlm Industri
14/14
I-14
Bab I Pendahuluan
Pabrik AsamSitrat dari Kulit Pisan denganProses Submerged Fermentation Menggunakan
Aspergillus Niger
ProgramStudiDIII Teknik Kimia FTI ITS
HALAMAN INI SENGJA DIKOSONGKAN