Pra Desain Pabrik Sorbitol Cair dari Sirup Glukosa dengan Proses Hidrogenasi Katalitik

Rahmayanti, Widyantari and Prakosa, Roy Novanda (2019) Pra Desain Pabrik Sorbitol Cair dari Sirup Glukosa dengan Proses Hidrogenasi Katalitik. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211540000043-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Dalam upaya peningkatan produksi gula (sukrosa) dapat dilakukan dengan cara menambah produsen gula tersebut. Namun dalam peningkatan produksi tersebut juga harus dilakukan upaya peningkatan mutu gula (sukrosa) dikarenakan karena jumlah kalori sukrosa cukup tinggi yaitu sebesar 3,94 kkal/g sehingga konsumsi yang terlalu tinggi dapat menyebabkan tingginya kadar gula dalam tubuh. Oleh sebab itu diperlukan bahan pengganti pemanis yang rendah kalori seperti sorbitol (Aini, 2016). Sorbitol diperoleh dari reduksi glukosa, mengubah gugus aldehid menjadi gugus hidroksil, sehingga dinamakan gula alkohol.
Berdasarkan PP. Nomor 14 Tahun 2015 tentang Rencana Induk Pembangunan Industri Nasional (RIPIN) 2015-2035, industri berbasis gula, glukosa, farmasi, komestik, dan tekstil masuk ke dalam rencana pembangunan industri jangka panjang tersebut. Sehingga pembangunan industri sorbitol termasuk ke dalam salah satu industri yang strategis.
Bedasarkan data yang dihimpun dari Badan Pusat Statistika dan sudah diolah oleh Pusdatin Kemenperin, diperoleh data bahwa kebutuhan sorbitol saat ini masih belum bisa memenuhi kebutuhan nasional dan diproyeksikan akan terjadi hal yang sama untuk tahun 2023. Hal ini dikarenakan produksi sorbitol di tahun 2017 mencapai 224.447.842 kg/tahun dengan konsumsi ditahun 2017 mencapai 163.535.930 kg/tahun. Adanya surplus sorbitol ini membuat sorbitol dapat diekspor mencapai 65.177.685 kg/tahun. Ekspor yang berlebih ini membuat Indonesia masih kekurangan sorbitol dalam berbagai kebutuhan, sehingga Indonesia masih melakukan impor sorbitol yang pada tahun 2017 mencapai 4.265.773 kg/tahun. Untuk menyeimbangkan kebutuhan sorbitol ini, maka perlu dilakukan produksi sorbitol oleh pabrik baru.
Dalam perencanaan pembuatan pabrik sorbitol, dipertimbangkan beberapa faktor yaitu:
Lokasi
Ketersediaan bahan baku
Ketersediaan utilitas
Ketersediaan lahan
Ketersediaan tenaga kerja
Kondisi iklim
Pemasaran produk
dengan menggunakan metode Analytical Hierarchy Process (AHP), disimpulkan lokasi pabrik sorbitol ini akan dibangun di Provinsi Banten, Kota Cilegon, tepatnya di Kawasan Industri Ciwandan. Dimana salah satu pertimbangan utama pemilihan lokasi ini adalah ketersediaan bahan baku dan lokasi yang strategis.
Sorbitol dapat dibuat dengan beberapa cara dari berbagai jenis bahan baku, dengan kondisi operasi serta konversi yang berbeda. Pembuatan sorbitol cair berbahan sirup glukosa, dapat dilakukan dengan dua macam cara pengubahan glukosa menjadi sorbitol:
Proses reduksi elektrolitik (US 2507973A)
Proses hidrogenasi katalitik (US 4322569)
Setelah melalui perbandingan proses dari kedua macam cara tersebut proses untuk pabrik sorbitol cair dari sirup glukosa ini dipilih proses hidrogenasi katalik. Perbandingan proses yang dibandingkan antaranya dari segi ekonomi, metode reduksi elektrolitik kurang ekonomis karena biaya peralatan dan biaya operasional supply listrik yang cukup mahal, konversi dan kualitas produk.
Secara utama proses pembuatan sorbitol cair dari sirup glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik memiliki tiga proses utama dalam pembuatan sorbitol yaitu Preparation Unit, Catalytic Hydrogenation Unit, dan Finishing Unit. Pada Preparation Unit, bahan baku (sirup glukosa kadar 50%) yang ditampung pada tangki penyimpanan akan dinaikkan nilai pH nya hingga menjadi pH yang optimum sebesar pH=8. Kemudian dilakukan proses pemanasan dengan menggunakan heater dari suhu 30℃ menjadi 90℃ menggunakan pemanas steam. Selanjutnya sirup glukosa diumpankan menuju proses utama Catalytic Hydrogenation Unit pada reaktor hidrogenasi (R-210). Pada unit reaktor hidrogenasi ini, bahan baku hydrogen masuk ke dalam Reaktor Hidrogenasi pada suhu 167℃ dan tekanan 140 atm. Kemudian terjadi reaksi antara sirup glukosa dan gas hydrogen untuk membentuk produk utama sorbitol.
Produk yang keluar dari reaktor hidrogenasi mengalami penurunan tekanan dan kemudian didinginkan untuk mencapai suhu lingkungan sekitar 30oC dengan menggunakan cooler dengan penukar panas berupa air pendingin. Kemudian produk akan dilanjutkan melalui proses adsorbsi untuk menyempurnakan produk, pada tahap ini telah dimulai ke tahap Finishing unit. Adsorbsi dilakukan oleh karbon untuk menyerap warna yang dtimbulkan dari proses sebelumnya, sehingga diperoleh sorbitol yang lebih jernih. Proses ini dilakukan di tangki karbonasi. Kemudian dilanjutkan kedalam proses filtrasi yang bertujuan untuk memisahkan padatan berupa karbon aktif yang terikut pada proses sebelumnya dengan menggunakan filter press. Setelah melalui tahapan ini produk diteruskan menuju kation untuk menukar seluruh ion Na+ terlarut akan diikat oleh resin dan digantikan dengan ion H+. dari tahapan ini larutan sorbitol dipompa dari ion exchanger menggunakan pompa (L-334) menuju ke evaporator first effect (V-340) kemudian dilanjutkan ke evaporator second effect (V-350). Suhu masuk evaporator adalah 35oC. Tujuan dari evaporasi tersebut adalah untuk memekatkan produk sorbitol dari 50% menjadi 70%. Kemudian produk akan ditampung pada tangki sorbitol dengan suhu larutan sorbitol 70% sekitar 32oC.
Dari perhitungan didapatkan pabrik sorbitol ini direncanakan beroperasi secara semi kontinyu selama 24 jam, 330 hari per tahun dengan perencanaan sebagai berikut :
Kapasitas : 11.500 ton/tahun
Jumlah tenaga kerja : 246 orang
Kebutuhan bahan baku : 23.586,306 ton/tahun
Produk : 1.452,02 kg/jam sorbitol dengan kadar 70%
Pabrik sorbitol cair ini direncanakan akan dibangun pada tahun 2021 dan direncanakan selesai pada tahun 2023. Pengadaan alat pabrik dimulai pada tahun 2020. Berlokasi di Kota Cilegon kawasan industri Ciwandan. Daerah tersebut dipilih karena merupakan daerah industri yang ditunjang oleh berbagai ketersediaan bahan baku dan daerah pemasaran yang strategis. Sumber dana investasi berasal dari modal sendiri sebesar 40% biaya investasi dan pinjaman bank sebesar 60% biaya investasi dengan bunga sebesar 9,75% per tahun. Dari hasil analisis perhitungan ekonomi didapatkan hasil berikut:
Total modal investasi : Rp 204.809.652.173
Internal Rate of Return (IRR) : 37,63 %
Pay out time (POT) : 4,6 tahun
Break even point (BEP) : 32,39%
Dari hasil uraian diatas, ditinjau dari segi teknis maupun ekonomis, pabrik sorbitol cair dari sirup glukosa ini layak dilanjutkan ke tahap detail desain.
============================================================
In an effort to increase sugar production (sucrose) can be done by adding sugar producers. But the increase in production must also be made efforts to improve the quality of sugar (sucrose) due to the high amount of sucrose calories, which is equal to 3.94 kcal / g so that consumption that is too high can cause high levels of sugar in the body. Therefore, low calorie sweetener substitutes such as sorbitol are needed (Aini, 2016). Sorbitol is obtained from the reduction of glucose, converting the aldehyde group to a hydroxyl group, so that it is called sugar alcohol.Based on PP. Number 14 of 2015 concerning the 2015-2035 National Industrial Development Master Plan (RIPIN), sugar, glucose, pharmaceutical, domestic and textile-based industries entered into the long-term industrial development plan. So that the development of the sorbitol industry belongs to one of the strategic industries.Based on data compiled from the Central Statistics Agency and processed by the Ministry of Industry's Ministry of Education and Culture, data is obtained that sorbitol needs are currently unable to meet national needs and are projected to occur the same for 2023. This is because sorbitol production in 2017 reached 224,447. 842 kg / year with consumption in 2017 reaching 163,535,930 kg / year. This surplus sorbitol makes sorbitol can be exported to reach 65,177,685 kg / year. This excessive export makes Indonesia still lack sorbitol in various needs, so Indonesia still imports sorbitol which in 2017 reached 4,265,773 kg / year. To balance this sorbitol need, sorbitol production is needed by a new plant.In planning the making of the sorbitol plant, several factors were considered, namely: LocationAvailability of raw materials Availability of utilitiesAvailability of landAvailability of laborClimatic conditions Product marketing by using the Analytical Hierarchy Process (AHP) method, it was concluded that the location of the sorbitol plant would be built in Banten Province, Cilegon City, precisely in the Ciwandan Industrial Zone. Where one of the main considerations for choosing this location is the availability of raw materials and strategic locations.Sorbitol can be made in several ways from various types of raw materials, with different operating conditions and conversions. Making liquid syrup from sorbitol, can be done with two kinds of ways to convert glucose into sorbitol:Electrolytic reduction process (US 2507973A)Catalytic hydrogenation process (US 4322569)After a comparison of the processes of the two types of processes for the liquid sorbitol plant from glucose syrup, the catalytic hydrogenation process was chosen. Comparison of processes compared between them in terms of economics, electrolytic reduction method is less economical because of the cost of equipment and operational costs of electricity supply which is quite expensive, conversion and product quality.Mainly the process of making liquid sorbitol from glucose syrup with a catalytic hydrogenation process has three main processes in the manufacture of sorbitol namely Preparation Unit, Catalytic Hydrogenation Unit, and Finishing Unit. In the Preparation Unit, the raw material (50% glucose syrup) that is accommodated in the storage tank will increase the pH value to become the optimum pH of pH = 8. Then the heating process is carried out using a heater from a temperature of 30 ℃ to 90 ℃ using a steam heater. Furthermore, glucose syrup is fed to the main Catalytic Hydrogenation Unit process in the hydrogenation reactor (R-210). In this hydrogenation reactor unit, the hydrogen raw material enters the Hydrogenation Reactor at 167 ℃ and 140 atm pressure. Then there is a reaction between glucose syrup and hydrogen gas to form the main product of sorbitol.The product coming out of the hydrogenation reactor has a pressure drop and is then cooled to reach an ambient temperature of around 30oC by using a cooler with a heat exchanger in the form of cooling water. Then the product will continue through the adsorption process to perfect the product, at this stage it has begun to the Finishing unit stage. Adsorption is carried out by carbon to absorb the color that is generated from the previous process, so that a clearer sorbitol is obtained. This process is carried out in carbonation tanks. Then proceed into the filtration process which aims to separate the solids in the form of activated carbon which is followed in the previous process using a filter press. After going through this stage the product is forwarded to the cation to exchange all dissolved Na + ions to be bound by resin and replaced with H + ions. from this stage sorbitol solution is pumped from the ion exchanger using a pump (L-334) to the first effect evaporator (V-340) then proceed to the evaporator second effect (V-350). The evaporator intake temperature is 35oC. The purpose of the evaporation is to concentrate the sorbitol product from 50% to 70%. Then the product will be collected in the sorbitol tank with a temperature of 70% sorbitol solution around 32oC.From the calculation, this sorbitol plant is planned to operate semi-continuously for 24 hours, 330 days per year with the following planning:1. Capacity: 11,500 tons / year2. Number of workers: 246 people3. The need for raw materials: 23,586,306 tons / year4. Products: 1,452.02 kg / hour sorbitol with 70% contentThe liquid sorbitol plant is planned to be built in 2021 and is planned to be completed in 2023. Procurement of plant equipment starts in 2020. Located in Cilegon City, Ciwandan industrial area. The area was chosen because it was an industrial area supported by various availability of raw materials and strategic marketing areas. The source of investment funds comes from own capital of 40% investment costs and bank loans of 60% investment costs with interest of 9.75% per year. From the results of economic calculation analysis, the following results are obtained:1. Total investment capital: Rp 204,809,652,1732. Internal Rate of Return (IRR): 37.63%3. Pay out time (POT): 4.6 years4. Break even point (BEP): 32.39%From the results of the description above, from a technical as well as economical perspective, the liquid sorbitol plant from glucose syrup is feasible to proceed to the detailed design stage.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Sirup Glukosa, Sorbitol Cair, Proses Hidrogenasi Katalitik
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP370 Food processing and manufacture
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Widyantari Rahmayanti
Date Deposited:	22 Jul 2026 02:15
Last Modified:	22 Jul 2026 02:15
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/66417

Actions (login required)

View Item