fs chitosan edited

Studi Kelayakan Industri Chitosan

1. PendahuluanChitosan dan turunannya mempunyai fungsi kegunaan yang unik dan banyak sekali aplikasinya seperti pada makanan, kosmetik, biomedis, pertanian, dan lingkungan. Sifat anti jamur, anti bakteri dan anti virus pada chitosanlah yang menyebabkan dapat dipakai dalam biomedis. Hasil penelitian Simpson et al.(1989), Wang (1992), dan Chang et al. (1997) menunjukkan bahwa chitosan dapat meng-inaktifkan bakteri Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Proteus vulgaris dan E. coli. Hasil riset yang dilakukan Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK-IPB menunjukkan bahwa pemberian larutan 1,5% chitosan mampu mengurangi jumlah lalat yang hinggap pada ikan asin dan dapat mengawetkannya selama 2 bulan. Pada dosis yang sama chitosan dapat mempertahankan keutuhan, warna tahu selama lebih dari 2 hari pada kondisi suhu ruang. Hasil riset menunjukkan bahwa chitosan tidak bersifat racun dan alergi (non toxic and non allergenic) sehingga tubuh tidak akan menolak seperti zat asing. Sifat chitosan sebagai flokulan dan koagulan yang dapat diuraikan (biodegradable) dan anti jamur (antifungal) membuat chitosan cocok digunakan untuk bidang lingkungan dan pertanian. Tujuan pembuatan proposal ini adalah dalam rangka mempersiapkan produksi chitosan untuk memenuhi kebutuhan industri makanan kecil dan menengah di wilayah Kotamadya dan Kabupaten Bogor.

1 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB


2. Profil ProdukSecara kimiawi chitosan mempunyai struktur yang sama dengan selulosa, bedanya terletak pada gugus rantai C-2 dimana gugus hidroksi C2 pada chitosan digantikan oleh amino (NH2). Chitosan yang dihasilkan Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK-IPB dalam skala laboratorium secara umum sudah memenuhi standard yang ditetapkan Protan (Gambar 1 dan Tabel 1 ).

Gambar 1. Penampakan chitosan produksi Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK-IPB Tabel 1. Spesifikasi Karakteristik Standard Protan dan Hasil Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK-IPB Parameter Rendemen Ukuran Partikel Kadar Air Kadar Abu Derajat Deasetilisasi Viskositas Warna Standard Protan Partikel < 2 mm 10 mesh Kurang dari 10 % Kurang dari 2 % > 70 % Chitosan-Dep THP Serbuk Tepung 8,40 % 0,08 % 82,60 % > 200 cp Putih



3. Peluang PasarChitin dan produk turunannya (chitosan) merupakan komoditas yang berpeluang besar untuk dikembangkan, karena hampir pada setiap aspek kehidupan produk ini banyak dimanfaatkan baik dalam bentuk murninya ataupun sebagai komponen pelengkap (complement) dalam suatu produk tertentu. Beberapa jenis industri yang memanfaatkan chitosan disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Beberapa Jenis Industri yang Menggunakan Chitin dan ChitosanNo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Fungsi dalam Produk Food film, flavor preservative,flavor Industri makanan enhancer, texture-enhancing agent, stabilisasi warna Industri makanan Dietary supplement (fiber), pengikat kesehatan kolesterol Pengolahan limbah Mengikat logam berat, flokulan dan koagulan Lapisan anti air, memperbaiki kekuatan basah Industri tekstil kering. Film former, pertambahan kekuatan, basah Industri kertas kering Menjaga kekentalan, pelapisan, kelembaban Industri kosmetika non alergi, sifat fungicidal dan fungistatic Bahan baku benang bedah, kontak lensa, Biomedis wound healing Jenis Industri



4. Ketersediaan Bahan BakuChitosan secara alami dapat ditemukan pada kulit crustacea seperti kepting, udang, lobster, selain itu juga terdapat pada kerangka luar (exoskeleton) zooplankton , coral dan ubur-ubur. Bahan baku yang paling potensial di Indonesia untuk industri chitosan pada saat ini adalah dari udang. Pada industri-industri cold storage perikanan yang mengolah udang, pada umumnya tidak semua bagian tubuh udang tersebut dimanfaatkan untuk dikonsumsi, terutama untuk produk Head Less dan Skin Less bagian kepala dan cangkangnya umumnya dibuang pada proses pengolahan (Gambar 2). Proporsi kepala udang ini cukup besar yang mencapai 36 - 49% dari total berat udang, sedangkan kulit ekornya mencapai 17 23% (Zaitsev et al. 1969).

Whole (100%)

Head Less shell on (60%)

Head Less , Skinned (45%)

Gambar 2.

Nilai rendemen beberapa jenis produk udang

Untuk memenuhi kebutuhahan bahan baku, dapat dilakukan dengan cara menampung dan membeli bahan baku berupa kepala dan kulit udang dari industri pengolahan udang beku. Pembelian bahan baku didasarkan atas kontrak pembelian/pesanan dengan kualitas yang ditentukan oleh perusahaan, hal ini dilakukan untuk menjamin kualitas dan kontinuitas bahan baku.



5. Bahan PembantuBahan pembantu yang dibutuhkan pada industri chitosan dan chitosan adalah: asam chlorida (cair), NaOH (serpihan), hipochlorit (serbuk), bahan bakar (gas), listrik, dan air.

6. Perancangan Proses Pembuatan Chitosan 6.1 Rencana Kapasitas PabrikKapasitas terpasang pabrik pengolahan chitosan ini adalah sebesar ... ton/bulan atau ....ton/tahun bahan baku. Penentuan perkiraan kapasitas produksi mengacu kepada: a. Dugaan permintaan industri yang menggunakan chitosan dan turunannya sebagai barang atau produk komplemen. b. Ketersediaan bahan baku Tidak tersedianya data mengenai jumlah permintaan chitosan dan chitosan baik untuk kebutuhan lokal maupun kebutuhan ekspor, maka pendekatan permintaan pasar untuk didasarkan pada perkiraan penggunaan chitosan dan chitosan sebagai barang komplemen di suatu industri tertentu. Diasumsikan permintaan pasar untuk chitosan pada tahun ke-1 hingga tahun ke-5 sebesar .. ton/ bulan, maka dibutuhkan bahan baku sebanyak ...ton /bulan (rendemen proses ...%), sedangkan rencana produksi dari tahun pertama sampai ke-5 disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Rencana produksi chitosan selama 5 tahun pertamaTahun 1 2 3 4 5 Kapasitas Terpasang Ton/ Tahun (%) 70 85 90 95 100 Rencana Produksi Ton/Bulan Ton/Tahun

Untuk memenuhi kebutuhan produksi, diperkirakan cukup dengan waktu 8 jam kerja. dalam sehari. Pembagian jam kerja dilakukan dalam satu shift



6.2

Proses Pembuatan ChitosanProses utama dalam pembuatan chitosan adalah menghilangkan

kandungan mineral dan protein dari cangkang kepala udang melalui proses kimiawi yang disebut demineralisasi dan proteinase. maka harus dilakukan proses dibawah ini : a. Pengeringan bahan baku dalam hal ini kepala udang, tujuan pengeringan ini adalah untuk menurunkan kadar air sehingga memudahkan dalam proses penggilingan. b. Penggilingan, proses ini bertujuan untuk memperbesar luas permukaan bahan sehingga dapat meningkatkan kecepatan reaksi kimia pada proses demineralisasi, deproteinase, pemucatan dan deasetilasi. c. Pengayakan, bertujuan untuk mendapatkan produk dengan ukuran tertentu dan seragam. d. Deminerlisasi bertujuan untuk menghilangakan mineral dalam dalam bahan, hal ini dilakukan dengan menambahkan larutan HCl 4 N pada suhu 140oC selama satu jam. Kulit udang mengandung 30 50 % mineral, kadar ini dipengaruhi oleh spesies dan faktor lain. Sebesar 8 10% dari jumlah tersebut merupakan kalsium karbonat (Johnson dan Peniston (1982) dalam Karolina, 1995). e. Pencucian dan penyaringan bertujuan untuk menetralkan pH setelah proses demineralisasi (pH bahan asam) dan proses deproteinase (pH bahan basa) f. Deproteinase dilakukan untuk menghilangkan protein dalam produk, hal ini dilakukan dengan cara menambahkan NaOHo

Namun sebelum

melalui tahap tersebut agar diperoleh rendemen dan kualitas yang baik

3 N pada suhu 90

C selama 1 jam.

g. Pemutihan bertujuan untuk mendapatkan chitosan dengan warna putih hal ini dilakukan dengan cara merendam bahan dalam larutan NaOCl selama 5 menit.



h. Pengeringan bertujuan untuk mendapatkan chitosan dengan kadar air tertentu sesuai dengan yang diinginkan, hal ini dilakukan dengan menggunakan drum dryer. Akan tetapi jika produk yang diinginkan adalah chitosan makan proses pengeringan ini dilakukan setelah proses deasetilasi dilakukan, hal ini dilakukan untuk penghematan energi. i. Jika produk akhir yang diinginkan dalam bentuk chitosan, maka ada satu proses lagi yang harus dilakukan yaitu deasitilsasi yaitu dengan cara melarutkan bahan yang sudah diperoleh kedalam larutan alkali NaOH pada suhu 140oC selama satu jam. Setelah proses ini selesai maka dilanjutkan dengan proses pengeringan dengan drum dryer. Skematis diagram alir proses pembuatan chitosan disajikan pada Gambar 3.



By product industri Udang Pengeringa n Penggilinga n

`Pengayaka n HCl 4 N; 1 Jam 140 oC Nisbah 1: 6 (b/v) Deminerali sasiAir Pencucian + Protein

Pencucian dan Penyaringan NaOH 3 N; 1 Jam 90 o C Nisbah 1: 6 (b/v) Deproteina se Pencucian dan Penyaringan 0,35% NaOCl didiamkan 5 menit pada suhu kamar Nisbah 1: 10 b/v

Air Pencucian + Carbonat

Pemutihan

Pencucian NaOH 4 N; 1 Jam 140 oC Nisbah 1: 6 (b/v) Deasetilisa si Pengeringa n Chitosan

Gambar 3. Diagram Proses Pembuatan chitosan



6.4 Kebutuhan EnergiEnergi yang dibutuhkan pada proses pembuatan chitosan sebagian besar dalam bentuk panas. Sumber energi untuk keperluan ini adalah dari energi listrik.

6.5 Mesin dan PeralatanPada proses pembuatan chitosan jenis mesin dan peralatan yang dibutuhkan adalah seperti yang tercantum pada Tabel 7.No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 14. 15. Jenis Mesin/Alat Timbangan untuk penerimaan bahan baku Kabinet dryer Grinder Boiler Steam Jacket Pan Rotary Washer Mesin pengepres Drum Dryer Mesin pengayak Timbangan kecil pH meter Gelas kimia Sekop Keranjang plastik Kapasitas Jumlah 2 2 2 1 2 4 4 2 3 15 4 4 12 20

6.6 Tata Letak Bangunan PabrikPembangunan pabrik di Jakarta ini akan menempati areal tanah seluas 15.000 m2 termasuk untuk antisipasi ekspansi perluasan pabrik. Pabrik dibangun dengan pondasi batu kali , kerangka besi baja, dinding terbuat dari batu bata diplester semen, atap dari asbes bergelombang, lantai dari semen. Penyususnan tata letak mesin/peralatan sesuai dengan aliran proses produksi serta memperhitungkan ukuran bahan yang masuk dan keluar dari masing-masing mesin/peralatan. Hal ini penting untuk menjamin kelancaran aliran proses dari suatu alat ke alat lain selama proses produksi



berlangsung.

Disamping itu, tata letak mesin dan tata ruangnya juga

memperhitungkan kenyamanan dan keselamatan kerja para karyawan. Lay out pabrik atau tata letak pabrik dapat dilihat pada Gambar 2.Kantor R. Istirahat Karyawan dan Mushola R. Bengkel

R. Penerimaan Bahan Baku (Penimbangan)

Gudang Bahan Gudang Bahan Baku Kering Giling Kimia

Gudang Peralatan

R. Pengeringan Bahan Baku

R. Demineralisasi

R.

Deproteinasi/ Deasetilsasi

R. Gudang Bahan Baku

R. Pengilingan dan Pengayakan

R. Pencucian

R. Pengeringan Produk

Gudang Produk

R. Pengemasan Produk

R. Pengujian Produk

Gambar 2. Tata Letak Pabrik Chitosan dan chitosan

6.7 Pengawasan KualitasPada industri pengolahan chitosan, kualitas produksi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain bahan baku, kualitas mesin/peralatan dan tenaga kerja. Sehingga untuk mendapatkan kualitas chitosan yang sesuai dengan standar spesifikasi yang ditetapkan seperti pada Tabel 6, maka dilakukan pengawasan, yang meliputi: 1. Pengawasan bahan baku 2. Pengawasan proses produksi

Tabel 6. Standar Kualitas Chitosan



No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Parameter Ukuran Partikel Kadar Air (% dray basis) Kadar Abu (% dray basis) Kadar Protein (% dray basis) Derajat Deasetilisasi (%) Bau Warna Densitas Viskositas

Chitosan Partikel < 2 mm Kurang dari 10 % Kurang dari 0,5 % 85 % Tidak berbau Putih 0,2 kg/L Lebih dari 200

Pada proses produksi pengawasan dilakukan menjadi 3 bagian yaitu: a. Pengawasan mesin/peralatan yang harus beroperasi pada suhu yang telah digariskan, misalnya suhu operasi steam jacket. b. Pengawasan terhadap karyawan. petugas produksi terhadap Pengawasan ini dilakukan oleh operator mesin/peralatan. para

Ketelitian dan kedisiplinan tenaga kerja sangat menentukan kualitas produk yang dihasilkan. c. Pengawasan hasil produksi. Setelah produk selesai diproses, maka dilakukan pengujian secara sampling di laboratorium. standar yang ditentukan atau belum. ulang. 7. Penanganan Limbah Proses produksi chitosan dilaksanakan dengan teknologi yang ramah lingkungan. Teknologi yang ramah lingkungan atau clean technology ini terkait dengan penggunaan bahan kimia selama proses produksi. Sesuai dengan bagan alir produksi chitosan seperti pada Gambar 3, dapat diketahui bahwa limbah yang dihasilkan berupa limbah cair, yaitu pada proses demineralisasi, deproteinasi dan deasetilasi. Pada proses demineralisasi dihasilkan limbah cair yang bersifat asam, sedangkan pada proses deproteinasi dan deasetilasi dihasilkan limbah cair yang basa. Pada Hal ini dilakukan untuk mengecek apakah produk sudah sesuai dengan Jika produk belum sesuai dengan standar yang ditentukan maka harus dilakukan propses



kedua jenis derajat keasaman (pH) limbah cair ini dapat dilakukan proses netralisasi, sehingga limbah tersebut tidak berbahaya lagi. Selain menghasilkan limbah, proses produksi chitosan ini juga menghasilkan demineralisasi. protein sebagai by product, yaitu pada proses Protein hasil samping tersebut dapat diikat kembali,

sehingga akan meningkatkan nilai tambah yang didapat dari proses produksi chitosan ini. 8. Organisasi dan Ketenagakerjaan Suatu industri agar dapat melangsungkan aktivitasnya dengan baik dan teratur maka diperlukan adanya tenaga kerja dalam jumlah yang sesuai dengan kebutuhan. Disamping itu juga perlu adanya pengaturan serta pengendalian operasi dari tenaga kerja tersebut. Pengaturan dan pengendalian aktivitas ini disusun dalam suatu bentuk organisasi perusahaan yang memiliki pembagian tugas dan wewenang yang jelas. Struktur organisasi dan ketenagakerjaan Industri Chitosan di Departemen THP dapat dilihat pada Gambar ... di bawah ini. Usaha ini dipimpin oleh seorang CEO (chief executive officer) dengan beberapa penasehat dari pihak rektorat dan pemegang dana. CEO dibantu oleh seorang sekretaris, yang juga bertindak sebagai wakil CEO. Proses produksi sampai dengan pemasaran produk dilaksanakan oleh Manajer Produksi dan Litbang, Keuangan dan Pemasaran beserta staf masing-masing. Ketiga manajer ini bertanggung jawab kepada CEO. Diantara ketiga manajer tersebut terdapat garis kerjasama/koordinasi.



Penasehat

CEO

Sekretaris

Manajer Pemasaran

Manajer Keuangan

Manajer Produksi & Litbang

Staf

Staf

Staf

Gambar .... Struktur organisasi dan ketenagakerjaan Industri Chitosan 9. Aspek Finansial Modal investasi industri chitosan ini berasal dari dana IPB sebesar Rp...., penanam modal lembaga dan perseorangan sebesar Rp. 9.2. Biaya Investasi Biaya investasi berupa biaya pengadaan bangunan dan peralatan produksi, serta peralatan kantor. Selengkapnya rincian biaya investasi ini disajikan pada Tabel .......dan ...

Modal Investasi



Tabel ... Biaya investasi bangunan No. 1 2 3 Deskripsi Pabrik Gudang Kantor Jumlah (m2) 100 25 25 Total Biaya Harga/unit (Rp.) 300.000 100.000 200.000 Subtotal 30.000.000 2.500.000 5.000.000 37.500.000

Tabel ... Biaya investasi peralatan kantor No. 1 2 3 4 5 6 Deskripsi Meja kursi manajemen Meja kursi tamu Lemari arsip Rak display Komputer Printer 5 1 5 1 1 1 Total Biaya Jumlah (Unit) Harga/unit (Rp.) 500.000 1.500.000 500.000 1.000.000 5.000.000 1.000.000 Subtotal 2.500.000 1.500.000 2.500.000 1.000.000 5.000.000 1.000.000 13.500.000

Tabel ... Biaya investasi peralatan produksi No.1

DeskripsiTimbangan untuk penerimaan bahan baku Kabinet dryer Grinder Boiler Steam Jacket Pan Rotary Washer Mesin pengepres Drum Dryer Mesin pengayak

Jumlah (Unit)2

Harga/unit (Rp.)300.000

Subtotal600.000

2 3 4 5 6 7 8 9

2 2 1 2 4 4 2 3 60.000.000 60.000.000



10 11 12 13 14 15 16 17

Timbangan kecil pH meter Gelas kimia Sekop Keranjang plastik Instalasi air Instalasi listrik Instalasi telepon

15 4 4 12 20 1 1 1

Total Biaya

Biaya Tetap a. Penyusutan b. Bunga Modal Biaya Tidak Tetap a. b. c. d. e. f. g. Biaya Bahan Baku Biaya Pengadaan Air Biaya Listrik Biaya Perbaikan dan Pemeliharaan Biaya Kebutuhan HCl Biaya Kebutuhan NaOH Biaya Analisis Sampel




HCl 1 N; 30 menit pada suhu kamar Nisbah 1:15 (b/v)


DAFTAR PUSTAKA

Ditjen Perikanan. 1999. Statistik Perikanan Tangkap. Jenderal Perikanan Tangkap. Jakarta.

Direktorat

Shahidi, Fereidon and J.R. Botta. 1994. Seafood: Chemistry, Processing Technology and Quality. Blackie Academic and Profesional. London Agustin, T.I. 1994. Studi Ekstraksi Khitosan dari Kulit Udang Windu (Penaeus monodon) dan Aplikasinya sebagai koagulan Protein Limbah Cair Pengolahan Ebi (skripsi). Fakultas Perikanan-IPB. Bogor Zeitsev, V.P., I. Kisevetter, L. Lagunov, T Makarova, L. Minder and Podsevalov. 1969. Fish Curing and Processing. MIR Publishing. Moscow. 722 p. Knorr, D. 1982. Function properties of chitosan chitosan. J. Food Scince. 47 : 36. Knorr, D. 1984. Use chitosan in food. Food Tech. 38 (1) :85 Ornum , J.V. 1992. Shrimp Waste must it we be waste? Infofish 6/92. Johnson, E.L. dan Q.P. Peniston. 1982. Utilization of shelfish wastes for production chitosan and chitosan. Chemistry and biochemistry of marine product. The Avi Publishing Company. Inc. Westport. Conecticut. Karolina, N. 1995. Membandingkan Pengaruh Chitosan dan CMC Sebagai Bahan Penstabil Es Krim (skripsi). Fakultas Perikanan, IPB. Bogor. Subashinge, S. 1999. Chitosan from waste health benefits overshadowing industrial uses. Infofish 3/99.


fs chitosan edited

Documents