NASKAH PUBLIKASI PRARANCANGAN PABRIK Prarancangan Pabrik Sirup Glukosa Dari Tepung Tapioka Dan Air Dengan Proses Hidrolisis Enzim Kapasitas 45.000 Ton/Tahun.

NASKAH PUBLIKASI
PRARANCANGAN PABRIK
SIRUP GLUKOSA DARI TEPUNG TAPIOKA
DAN AIR KAPASITAS 45.000 TON/TAHUN

Oleh :
Farikhah Zahrotus Syamsiyyah
D 500 100 057

Dosen Pembimbing :
1. M. Mujiburohman, Ph.D.
2. Dr. Kusmiyati

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2015

INTISARI
Prarancangan pabrik sirup glukosa dari tepung tapioka dan air dengan proses
hidrolisis enzimatis menggunakan katalis enzym glukoamylase dengan kapasitas 45.000

ton/tahun. Direncanakan akan didirikan di Kabupaten Lampung Tengan, Provinsi Lampung.
Dipilih lokasi ini dikarenakan sumber bahan baku tepung tapioka disuplai dari PT. Budi Acid
Jaya, Lampung Tengah yang memproduksi tepung tapioka sebesar 645.000 ton per tahun.
Pabrik akan didirikan pada tahun 2018, akan beroperasi selama 330 hari/tahun dengan jumlah
karyawan pabrik sebanyak 118 orang. Pendirian pabrik sirup glukosa bertujuan untuk
mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dalam memenuhi kebutuhan masyarakat
yaitu dengan membangun industri-industri yang dapat mengganti peranan bahan import.
Sirup glukosa banyak digunakan dalam industri makanan seperti penyedap rasa, pembuatan
mono sodium glutamat, untuk Dextrose Monohydrate (D-Glucose) dan lain-lain.
Ada 3 tahap proses dalam pembuatan sirup glukosa yaitu, tahap awal adalah tahap
pensuspensian tepung tapioka dan air, tahap selanjutnya adalah tahap pembuatan sirup
glukosa dengan menambahkan kalatis enzim glukoamylase pada suhu 700C dan tekanan 1 atm
yang direaksikan didalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB), reaksi berlangsung secara
eksotermis. Pendingin reaktor berupa air. Setelah terbentuk sirup glukosa maka masuk tahap
yang terakhir yaitu tahap pemurnian sirup glukosa dengan rotary drum vacuum filter untuk
memisahkan sirup glukosa dan pati tergelatinasi. Evaporator digunakan untuk menguapkan
kelebihan air pada produk sirup glukosa.
Pabrik sirup glukosa membutuhkan modal tetap sebesar Rp 150.718.645.768,- dan
modal kerja sebesar Rp 58.248.123.071,- dari analisa ekonomi pabrik sirup glukosa
mengalami keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 39.859.401.556,- pertahun dan keuntungan

setelah pajak sebesar Rp 29.894.551.167,- per tahun. Percent return on investment (ROI)
sebelum pajak sebesar 26,45% dan Percent return on investment (ROI) setelah pajak sebesar
19,84%. Pay out time (POT) sebelum pajak selama 2,74 tahun dan Pay out time (POT) stelah
pajak selama 3,35 tahun. Break event point (BEP) sebesar 44,21% dan Shut down point
(SDP) sebesar 24,13%. Discounted cash flow (DCF) sebesar 29,23%. Berdasarkan data
kelayakan pabrik disimpulkan bahwa pabrik sirup glukosa menguntungan dan layak
didirikan.
Kata kunci : Sirup glukosa, hidrolisis enzimatis, enzym glukoamylase.

Sehubungan

A. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Sirup

glukosa

(Glucose

sejenis


gula

pemerintah

hakekatnya

rumus

mengurangi

molekul

C6H12O6.

digunakan

sebagai

mengambil


kebijaksanaan

termasuk monosakarida dengan
Glukosa

hal

tersebut sangat sangat tepat jika

adalah

syrup)

dengan

terhadap

yang


pada

bertujuan

untuk

ketergantungan

negara

lain

dalam

bahan baku industri makanan

memenuhi

dan industri farmasi. Di antara


masyarakat

yaitu

kegunaannya

membangun

industri-industri

adalah

sebagai

kebutuhan
dengan

campuran industri makanan dan

yang dapat mengganti peranan


minuman.

bahan import. Disamping itu

Di Indonesia sampai saat ini

dengan didirikannya pabrik ini

sudah banyak yang memproduksi

akan

sirup glukosa. Hal disebabkan

terciptanya lapangan kerja baru

karena melimpahnya bahan baku

dan juga dengan adanya pabrik


singkong.

ini akan mendorong berdirinya

Tanaman

singkong

membuat

kesempatan

(ketela pohon) adalah tanaman

pabrik-pabrik

yang banyak dibudidayakan di

menggunakan bahan dasar sirup


Indonesia

glukosa

dan

merupakan

tanaman pokok ketiga setelah
padi

dan

demikian

jagung.
seiring

Namun


lain

(glucose

yang

syrup)

di

Indonesia.
2. Penentuan Kapasitas Pabrik

berjalannya

Pabrik

sirup


glukosa

waktu, perkembangan industri

direncanakan didirikan tahun

makanan dan farmasi begitu

2018. Kapasitas perancangan

pesat. Kebutuhan akan sirup

pabrik

glukosa juga semakin meningkat.

dengan

Hingga saat ini untuk menutupi

pertimbangan

kebutuhan

sebagai berikut:

dalam

negeri

ini

direncanakan
pertimbangan-

Indonesia masih mengimpor dari

1. Impor sirup glukosa Impor

beberapa negara tetangga seperti,

sirup glukosa dari tahun ke

Jepang, Singapura, Zimbabwe,

tahun terlihat dalam Tabel 1.

Amerika

Serikat,

Belanda,

Perancis, Jerman dan lain-lain.

pabrik sirup glukosa sebesar

Tabel 1. Perkembangan Impor Sirup
Glukosa

(Glucose

syrup)

Indonesia.

B. DESKRIPSI PROSES
Impor, ton/tahun

2001

8248

2002

9751

dituliskan sebagai berikut :

2003

11105

(C6H12O6)n+nH2O

2004

16140

(C6H12O6)n .nH2O

2005

17357

Reaksi

2006

28809

Reaksi

yang telah berdiri terlihat dalam

Tabel 2. Nama-nama Pabrik
Sirup Glukosa (Glucose syrup).

5
6
No
7
8

(1)
bila

pati

dianggap
pati

konstanta

order

1

dengan

kecepatan

semu
harga
reaksi

23,482188/j.
Reaksi hidrolisis pati dengan

Tabel 2.

4

dapat

terhadap

Beberapa pabrik sirup glukosa

3

terjadi

dapat

dengan 80oC. Kecepatan reaksi (1)

berdiri

2

gelatinisasi

dipanaskan pada suhu 60oC sampai

2. Pabrik sirup glukosa yang sudah

1

1. Dasar Reaksi

Tahun

Sumber : Biro pusat Statistik

No

45.000 ton/tahun.

di

Nama
Pabrik
PT. Suba
Indah
PT. BAJ
PT.
Associated
British
Global
Sweetener
Ltd
RM Food
Additive
Thai Food
PIC Ltd
Nama
Pabrik
Akbar Ali
& Co.
AJV
Grupe

enzim

dalam

pembuatan

sirup

glikosa (Glucose syrup) merupakan

Lokasi

Kapasitas

reaksi bersifat

Cilegon

82.500

terjadi pada temperatur 700C.

Jawa
timur
Jawa
Barat

18.000

Cina

147.000

Reaksi

eksotermis

sakarifikasi

yang

dapat

dituliskan sebagai berikut :
72.500

(C6H12O6)n.nH2O
n(C6H12O6)

(2)

Diasumsikan

reaksi

diatas

India

6.000

mengikuti persamaan Michaelis-

Thailand

24.000

Menten,

Lokasi

Kapasitas

kecepatan

Pakistan

660.000

Lituania

12.000

sehingga

persamaan

reaksinya

dapat

dituliskan sebagai berikut:
 rA  k

C EO C A
CM  CA

(3)

Harga nilai k dan CM dicari
Dari dua pertimbangan di
atas maka dipilih kapasitas

dengan interpretasi data percobaan
yang terlihat dalam Tabel 3.

Tabel 3. Data percobaan fermentasi

ΔHr0 = (ΔHf0 C6H12O6 + ΔHf0

pati menjadi glukosa dengan enzim

H2O) – (ΔHf0 C6H10O5 + ΔHf0

glukoamilase.

H2O)

waktu
reaksi,
jam
12
20

Konsentrasi
enzim
kmol/m3
0,0039
0,0039

ΔHr0 = (-798,88 + (-286,04)) –

Konsentrasi
pati,kmol/m3
mula-mula akhir
1,85
0,65
1,85
0,08

(-601,89 + (-286,04))
ΔHr0 = -196,99 Kj/kmol
Reaksi yang berlangsung adalah

Interpretasi data percobaan reaksi

rekasi eksotermis.

fermentasi dengan enzim secara batch
dapat

dilakukan dengan

menggunakan

3. Langkah-langkah Proses
Proses

persamaan berikut (Levenspiel,1999):
C A0  C A
t
  C M  k C E0
C A0
C A0
ln
ln
CA
CA

y

= -CM + k x

pembuatan

glukosa dengan proses hidrolisis
pati terbagi menjadi 3 tahap, yaitu :
(4)

a.

Tahap persiapan bahan baku
Pati diangkut dari Gudang-01

(5)

Data pada Tabel 3. dimasukkan ke dalam

menggunakan

persamaan (4) mendapatkan hasil sebagai

menuju

berikut :

disuspensikan dengan air.

1,15 = -C M + k

4,40E-02

0,57 = -CM + k

2,48E-02

b.

-601,89

H2O

-286,04

C6H12O6

-798,88

o

C dan P = 1 atm. Pati

disuspensikan keluar dari Mixer-01
dipanaskan dalam Heat Exchanger01 sampai dengan 70

Tabel 4. Data Panas Pembentukan

(C6H10O5)n

untuk

Mixer-01

Tahap reaksi

= 30

2. Tinjauan Termodinamika
ΔHf0 (Kj/kmol)

Conveyor-01

Mixer-01 dengan kondisi operasi T

= 3,00E+01 1/j

Komponen

Belt

Pati yang disuspensikan dalam

diperoleh :
C M = 1,76E-01 kmol/m2
k

sirup

o

C lalu

diumpankan ke dalam Reaktor.
Kondisi operasi Reaktor yaitu T =
70 oC dan P =1 atm. Katalis yang
digunakan untuk menghidrolisis pati
yaitu enzim glukoamilase. Konversi

Reaksi :

yang diperoleh 90 %.
C6H12O6+3H2O
C6H12O6 + 3H2O

c.
(6)

ΔHr0 = ΔHf0 produk - ΔHf0
reaktan

(7)

Tahap pemurnian hasil.
Produk

larutan

glukosa

diumpankan ke dalam Rotary drum
Vacuum

Filter-01

untuk

memisahkan padatan yang terikut.
Padatan

yang

telah

terpisah

2. Rotary Drum Vacuum Filter
Fungsi

:

selanjutnya diangkut dengan Belt

Memisahkan sirup glukosa dari

Conveyor untuk disimpan ke dalam

pati tergelatinisas

Gudang-02. Sementara itu larutan

Bahan konstruksi :

glukosa bebas padatan dipekatkan

Steel, food grade

dengan Evaporator-01 pada kondisi

Kondisi operasi

Carbon

:

operasi T = 110 oC dan P = 1 atm

P

: 1 atm

sampai kadar glukosa menjadi 30

T

: 50 °C

%.

Larutan

pekat

glukosa

selanjutnya didinginkan dalam Heat
Exchanger-02 sampai 30

o

C lalu

Spesifikasi

:

Diameter

: 1,38 m

Lebar

: 0,68 m

disimpan dalam Tangki penyimpan-

Motor Exhuauster : 5 Hp

04.

Jumlah

: 1 buah

Harga

: $ 33.700,00

C. SPESIFIKASI ALAT PROSES
1. Reaktor
Fungsi

D. UTILITAS
: Mereaksikan

pati

Unit pendukung proses atau

menjadi sirup glukosa

sering disebut unit utilitas merupakan

Jenis

bagian

:Tangki berpengaduk

Bahan konstruksi :

Carbon

penting

untuk

menunjang

berlangsungnya suatu proses dalam

Steel, food grade

pabrik. Unit pendukung proses antara

Kondisi operasi :

lain penyediaan air ( air pendingin, air

P

: 1 atm

rumah tangga, air umpan boiler, dan

T

: 70 °C

air proses), listrik, pengadaan bahan

Spesifikasi

:

bakar dan pengolahan limbah cair.

Jumlah

: 1 buah

Unit utilitas ini untuk menyediakan

Katalisator

:Enzim

sarana-sarana proses untuk kelancaran

Glukoamilase

operasi pabrik.

Volume

: 6,78 m3

Unit pendukung proses yang

Tinggi

: 2,66 m

terdapat dalam pabrik sirup glukosa

Pendingin

: Air

antara lain :

Harga

: $ 56.300,00

1. Unit pengadaan dan pengolahan air
Total keseluruhan kebutuhan air
sebesar 21.603,45 kg/jam.

Rp 29.894.551.167,- per tahun.

2. Unit pengadaan listrik
Total kebutahan listrik pabrik ini

Percent return on investment (ROI)

sebesar 802,312 kW

sebelum pajak sebesar 26,45% dan

3. Unit pembangkit steam

Percent return on investment (ROI)

Total

kebutuhan

steam

yang

setelah pajak sebesar 19,84%. Pay

disupai dari boiler sebesar 1.405,62

out time (POT) sebelum pajak

kg/jam.

selama 2,74 tahun dan Pay out time
(POT) stelah pajak selama 3,35

E. MANAJEMEN PERUSAHAAN
Bentuk perusahaan

:

Perseroan

tahun. Break event point (BEP)

Terbatas (PT)

sebesar 44,21% dan Shut down

Lokasi perusahaan
Lampung

:

Kabupaten

Tengah

Propinsi

(SDP)

point

Discounted

Lampung

sebesar
cash

24,13%.

flow

(DCF)

sebesar 29,23%. Berdasarkan data

Status perusahaan

: Swasta

kelayakan

Kapasitas

:

bahwa

45.000

ton/tahun

pabrik

pabrik

disimpulkan

sirup

glukosa

menguntungan dan layak didirikan.

F. ANALISIS EKONOMI

dimaksudkan

untuk

ekonomi

240,00

mengetahui

180,00

apakah pabrik yang dirancang dapat
menguntungkan atau tidak, lamanya
modal investasi didapatkan, total
biaya

produksi

sama

dengan

keuntungan yang didapatkan.

Sale

210,00
Harga (dalam ilyar Rp)

Analisis

SDP

Regulat

150,00
120,00

BEP

90,00

Variable
Cost

60,00
30,00

Fixed Cost

0,00
0

10

20

30

40

50 60

70

80

90 100

Kapasit as Produksi (%)

Gambar 1. Analisa kelayakan ekonomi

Analisa ekonomi dari pabrik

Pabrik Sirup Glukosa dari Tepung Tapioka

sirup glukosa sebagai berikut pabrik

dan

membutuhkan modal tetap sebesar

Enzimatis.

Rp 150.718.645.768,- dan modal

Air

dengan

Proses

Hidrolisis

DAFTAR PUSTAKA

kerja sebesar Rp 58.248.123.071,-

Agra, I.B., Warnijati, S., and

dari analisa ekonomi pabrik sirup

Indriyani, K., 1987, “Hydrolysis of Dry

glukosa

Cassava Powder”, Chemeca’87, the 15th

sebelum

mengalami

keuntungan

pajak

sebesar

Rp

Australian

Chemical

Engineering

39.859.401.556,-

pertahun

dan

Conference,

pp.96.1-96.6,

Melbourne,

keuntungan setelah pajak sebesar

Australia

Biro Pusat
“Statistik
Indonesia”,

Statistik,1995-2006,

Perdagangan

Luar

Negeri

Indonesia

foreign,

Trade

Statistic Import, yogjakarta.
Coulson, J.M., 1983, “Chemical
Engineering”, Aucklond, Mc. Graw Hill,
International Student Edition, Singapore.