biosurfaktan[1]

Fajarina Budiantari F 351100101

SOAL

Biosurfaktan merupakan salah satu produk yang banyak digunakan oleh

berbagai industri. Selain diproses secara seintetis kimiawi dari bahan dasar produk

minyak bumi, dan bioproses (mikrobial), suatu proses akan dikembangkan dengan

bahan dasar minyak sawit (CPO) sebagai dasar pengembangan industri oleokimia,

serta pati. Anda diminta untuk membuat Rancangan Awal Proses yang akan

dikembangkan tersebut. Informasi yang tersedia adalah sebagai berikut :

1. Produk biosurfaktan yang dipilih adalah gliseril palmitat (GP)

2. Dasar Proses. Untuk pembuatan GP dan CPO dan pati (singkong) tersedia tiga

alternatif, yaitu (a) hidrolisis pati – proses transesterifikasi-seterifikasi-glukolisis,

(b). hidrolisis pati – hidrolisis CPO – esterifikasi (metanol) – glukosis, (c)

hidrolisis pati - hidrolisis CPO – esterifikasi (halida) – glukosis, (c) hidrolisis pati

– hidrolisis CPO – esterifikasi (halida) –glukolisis.

3. Deskripsi singkat masing-masing proses tersebut adalah sebagai berikut :

- Hidrolisis pati : terdapat dua alternative yaitu (i) hidrolis asam (suhu 1050C,

tekanan 1 atm, lama proses 5 jam, konversi 90%, asam yang digunakan

adalah asam klorida (HCI) – 5 dan (ii) hidrolis enzimatik (suhu 600 oC,

tekanan 1 atm, lama proses 3.5 jam, konversi 92% enzim yang digunakan

Termamyl (amylase)

- Hidrolisis CPO (suhu 250-2600 C, tekanan 51 atm, lama proses 3 jam,

konversi 98%)

- Transesterifikasi (suhu 600 C, tekanan 1 atm, lama proses 30 menit konversi

90%)

- Esterifikasi (metanol) (suhu 600 C, tekanan 1 atm, lama proses 15 menit,

konversi 90%)

- Esterifikasi (halida) (suhu 75-900 C, takanan 1 atm, lama proses 4 jam,

konversi 95%)

1


- Sukrolisis (suhu 90 – 96 0 C, tekanan 1 atm, lama proses 9 jam, konversi

60%)

4. Informasi harga bahan dan produk (US $ 1000/ton) : pati (tapioca) : 0,20 ; CPO

– 0,47; metanol 0,19 asam sulfat 0,12; asam klorida : 0,10 sukrosa 0,13 ; DMF

0,39; K2CO3 0,39; Termamyl : 2; Butanol 0,34; gliserl palmitat 1,20 ; gliserin

0,52 ; metil ester 0,46

Berdasarkan informasi tersebut, anda diminta untuk membuat rancangan awal untuk

proses berkapasitas 100 ton / hari, antara lain meliputi butir-butir :

- Pilihan proses yang disarankan

- Sintesis proses yang anda kembangkan, yang melibatkan alokasi bahan

dasar/baku secara recycling (daur ulang)

- Tahapan proses pemisahan yang dipilih

2


Jawaban SOAL

Pemilihan proses

Tabel Resume kondisi sebagai alternatif proses pembuatan Gliseril

Palmitat

Parameter Proses A Proses B Proses CHidrolisis Pati

EnzimatisHidrolisis Pati

EnzimatisHidrolisis Pati

EnzimatisTemperaturTekananLama ReaksiKonversi

600C1 atm3.5 jam92%

600C1 atm3.5 jam92%

600C1 atm3.5 jam92%

Transesteridikasi Hidrolisis CPO Hidrolisis CPOTemperaturTekananLama ReaksiKonversi

600C1 atm30 menit92 %

250 - 2600C51 atm3 jam98%

250 – 2600C51 atm3 jam98%

Esterifikasi Metanol Esterifikasi Metanol

Esterifikasi Halida

TemperaturTekananLama ReaksiKonversi

600C1 atm15 menit90%

600C1 atm15 menit90%

75-900C1 atm4 jam95%

Glukolisis Glukolisis GlukolisisTemperaturTekananLama ReaksiKonversi

90-950C1 atm9 jam60%

90-950C1 atm9 jam60%

90-950C4 atm9 jam60%

Proses yang dipilih untuk pembuatan gliseril palminat yaitu Proses A.

Hidrolisis pati secara enzimatik-teransesterifikasi-esterifikasi (metanol)-

glukolisis.

Proses A dipilih karena :

- Waktu total yang digunakan paling kecil yaitu 13-15 menit

- Suhu dan tekanan yang digunakan relatif kecil dan konstan.

3

Fajarina Budiantari F 351100101 4

Gambar Input, Proses dan output Pembuatan Gliseril Palmitat

(Belum memperhitungkan daur ulang )


Pati Termamyl CPO Metanol

Hidrolisis enzimatik600C, 1 atm, 3,5 jam

Transesterifikasi600C, 1 atm, 9 jam

Sukrosa Metil Palmitat Gliserol

Sukrosa palmitat Metanol

Sukrosa Gliseril Palmitat

Sukrolisis90-950C, 1 atm, 9 jam

Esterifikasi600C, 1 atm, 15 menit

Proses Pemisahan yang Dipilih

1. Pemisahan hasil hidrolis enzimatik

Produk : Pati yang tidak terkonversi, sukrosa dan termamil

Fase : Cair

Pemisahan : Membran

Hasil : Sukrosa

Prinsip :

Pati sukrosa dan termamil merupakan produk yang tidak tahan panas

sehingga digunakan pemisahan dengan membran. Prinsipnya yaitu sukrosa

yang mempunyai ukuran molekul yang lebih kecil dapat melewati membran,

sedangkan pati dan termamyl yang mempunyai ukuran molekul besar

tertinggal pada membran.

2. Pemisahan hasil transesterifikasi

Produk : gliserol dan metil palmitat

Fase : cair

Pemisahan : Penggunaan pelarut air

Hasil : Gliserol dan metil palmitat

Prinsip :

Gliserol dan metil pelmitat mempunyai perbedaan kelarutan terhadap

air. Gliserol merupakan senyawa yang larut air (hidrofilik), sedangkan metil

palmitat merupakan senyawa yang tidak larut air (hidrofobik). Dengan

penambahan air, gliserol akan larut dalam air dan mengendap ke bawah.

Maka gliserol dapat dengan mudah dipisahkan dari metil palmitat.

5


3. Pemisahan hasil sukrolisis

Produk : Sukrosa palmitat dan metanol

Fase : cair

Pemisahan : Destilasi

Hasil : Sukrosa palmitat

Prinsip :

Sukrosa palmitat dan metanol merupakan produk yang tahan panas

dan mempunyai perbedaan titik didih sehingga digunakan pemisahan dengan

destilasi. Prinsipnya yaitu metanol yang mempunyai titik didih lebih rendah

akan menguap lebih cepat sehingga meninggalkan sukrosa palmitat yang

mempunyai titik didih lebih tinggi.

4. Pemisahan hasil esterifikasi

Produk : Sukrosa dan gliseril palmitat

Fase : cair

Pemisahan : Penggunaan pelarut air

Hasil : Gliseril palmitat

Prinsip :

Sukrosa dan gliseril palmitat mempunyai perbedaan kelarutan

terhadap air. Sukrosa merupakan senyawa yang larut air(hidrofilik),

sedangkan gliseril palmitat merupakan senyawa yang tidak larut air

(hidrofobik). Dengan penambahan air , sukrosa akan larut dalam air dan

mengendap ke bawah. Maka sukrosa dapat dengan mudah dipisahkan dari

gliseril palmitat.

6


Pati Termamyl CPO Metanol

Hidrolisis enzimatik600C, 1 atm, 3,5 jam

Transesterifikasi600C, 1 atm, 9 jam

Sukrosa Metil Palmitat Gliserol

Sukrosa palmitat Metanol

Sukrosa

Gliseril Palmitat

Sukrolisis90-950C, 1 atm, 9 jam

Esterifikasi600C, 1 atm, 15 menit

Pemisahan membran

Ekstrasi dengan pelarut airPati termamyl

Destilasi

Ekstrasi dengan Pelarut air

Gambar Tahapan Proses Pemisahan yang Dipilih

7

Fajarina Budiantari F 351100101 8

Gambar Neraca Massa Pembuatan 100 ton Gliseril Palmitat


5,11 ton

Sukrosa Palmitat96,67 ton

Metanol

CPO 63.31 ton

Metanol27.13 ton

81,4 ton

Transisterifikasi metanol600C, 1 atm, 9 jam, 90%

Metil Palmitat66,96 ton

Gliserol14,44 ton

Sukrolisis90-950C, 1 atm, 9 jam, 60%

161,12 ton

111,11 ton

Pati102,35 ton

Termamyl5.11 ton

Hidrolis Enzimatik600C, 1 atm, 3,5 jam, 92%

Pati Sukrosa94,16 ton

Termamyl

Esterifikasi600C, 1 atm, 15 menit,

90%

Sukrosa Gliseril Palmitat100 ton

11,11 ton

Diketahui data:

BM Gliserol = 92BM Sukrosa = 360BM Sukrosa Palmitat (SP) = 616BM Metil Palmitat (MP) = 256

Umpan proses esterifikasi = x masa produk

= x 100 ton

= 111,11 ton

Jumlah Sukrosa = Umpan awal - GP= 111,11 ton – 100 ton= 11,11 ton

(Sukrosa yang tidak terkonversi)

Gliserol dan Sukrosa Palmitat (umpan esterifikasi)

o Gliserol umpan esterifkasi = x Umpan esterifikasi

= x 111,11 ton

= 14,44 ton

o SP umpan esterifikasi = x Umpan esterifikasi

= x 111,11 ton

= 96,67 ton

Umpan Proses Sukrolisis = x massa produk

= x 96,67 ton

= 161,12 ton

o Metanol hasil sukrolisis = Umpan Sukrolisis – SP umpan esterifikasi

= 161,12 – 96,67

= 64,45 ton

9


o Sukrosa umpan sukrolisis = x Umpan sukrolisis

= x 161,12 ton

= 94,16 ton

o Metil Palmitat Sukrolisis = x Umpan sukrolisis

= x 161,12 ton

= 81,4 ton

Hasil Proses Transestrifikasi = Metil palmitat + Gliserol

= 66,96 + 14,44

= 81,4 ton

Umpan esterifikasi metanol = x Massa produk

= x 99,73 ton

= 110, 81 ton

Jumlah Metanol = 30% x metil ester

= 30% x 90,44 ton

= 27,13 ton

Umpan proses hidrolisis enzimatik (pati) = x massa produk

= x 94,16 ton

= 102,35 ton

Jumlah Termamyl = 5% pati

= 5% x 102,35 ton

= 5,11 ton

10


Analisis Ekonomi Awal untuk Perancangan Pembuatan Gliseril Palmitat (GP)

Bahan-bahan yang diperlukan untuk pembuatan Gliseril Palmitat

- Pati = 102,35 ton

- CPO = 63,31 ton

- Metanol = 27,13 ton

- Termamyl = 5,11 ton

Produk-produk yang dihasilkan dalam pembuatan GP antara lain :

- Gliseril Palmitat = 100 ton

- Metanol = 64,45 ton

- Sukrosa = 11,11 ton

Adapun informasi harga dari bahan dan produk yang dihasilkan dalam membuat GP,

antara lain :

- Pati = 0,20 x US $ 1000/ton = US $ 200/ton

- CPO = 0,47 x US $ 1000/ton = US $ 470/ton

- Metanol = 0,19 x US $ 1000/ton = US $ 190/ton

- Termamyl = 2 x US $ 1000/ton = US $ 2000/ton

- Sukrosa = 0,13 x US $ 1000/ton = US $ 130/ton

- GP = 1,20 x US $ 1000/ton = US $ 1200/ton

11


Maka nilai tambah produk dapat dihitung sebagai berikut :

Tabel Analisis Ekonomi Pembuatan Gliseril Palmitat

BahanHarga/ton

($)

Jumlah Awal

(ton)Harga Total

Pengeluaran Peti 200 102.35 20470

CPO 470 63.31 29755.7

Metanol 190 27.13 5154.7

Termamyl 2000 5.11 10220

Total Pengeluaran 65600.4

Pemasukan Produk Samping

Sukrosa 1300 11.11 1444.3

Metanol 190 64.45 12245.5

Produk Utama

Gliseril Palmitat 1200 100 120000

Total Pemasukan 133689.8

Keuntungan 68089.4

Dari hasil perhitungan, untuk produksi 100 ton gliseril palmitat, akan mendapat

keuntungan sebesar $ 68.089,00

12


Flowsheet Neraca Massa Pembuatan Gliseril Palmitat

13

Esterifkasi600C, 1 atm, 15

menit

Transesterifikasi600C, 1 atm,

9 jam

Pati + Air Sukrosa Sukrosa Palmitat

Metanol

Sukrosa

Sukrosa palmitat + gliserol Gliseril palmitat

Sukrolisis90-950C.

1 atm, 9 jam

Pati

Termamyl

Pati

Sukrosa

Termamyl

Hidrolisis Enzimatik

600C, 1 atm, 3,5 jam

Gliseril Palmitat

Sukrosa – metil palmitat Sukrosa Palmitat

CPO

Metanol

Gliseril Tripalmiat + metanol Metil Ester

Metil palmitat

Gliserol


Sintesis Proses

Sintesis proses yang dikembangkan yang melibatkan alokasi bahan baku secara daur ulang

14

Gambar sintesis proses Pembuatan gliseril

biosurfaktan[1]

Documents