MAKALAH
PRODUKSI XILITOL SECARA BIOPROSES DAN KIMIAWI Tu gas Tekni k Reaksi Reaksi Bi oprose oproses L anj ut
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis berhasil menyelesaikan Pembuatan Xilitol Secara Secara Bioproses Bioproses Dan Kimiawi Dalam Skala Skala Industri Industri ini tepat pada waktunya. Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu penulis harapkan demi kesempurnaan
dalam
pembuatan
makalah
berikutnya.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...............................................................................
ii
DAFTAR ISI............................................................................................
iii
BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................
1
1.1 Latar Belakang …………………….....................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ……………………………...................................
2
1.3 Manfaat
2
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris, setiap tahun hampir di seluruh pelosok negeri dihasilkan produk pertanian dalam jumlah besar. Seiring dengan berlimpahnya hasil pertanian, jumlah limbah yang berasal dari hasil pertanian pun melimpah. Oleh karena itu perlu adanya upaya pemanfaatan limbah dengan baik
dihasilkan sangat berbahaya bagi lingkungan. Pembuatan xilitol secara kimiawi melalui proses hidrogenasi xilosa dengan bantuan katalis nikel pada suhu 80-140oC dan tekanan yang tinggi. Proses kimia ini memiliki beberapa kelemahan, yakni membutuhkan beberapa tahap pemurnian, memerlukan mesin dengan rancangan khusus, hasil samping reaksi yang berupa limbah nikel, dan biaya yang tinggi karena proses yang menggunakan tekanan tinggi. Metode bioproses hadir sebagai opsi lain untuk mengkonversi xilosa menjadi
xilitol
dengan
memanfaatkan
mikroorganisme.
Saat
ini
mulai
dikembangkan pembuatan xilitol dengan memanfaatkan mikroba yang memiliki
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung sebagai Sumber Xilitol
Tongkol jagung merupakan limbah padat hasil samping dari industri pemanfaatan jagung, seperti industri bahan pangan maupun industri bioenergi. Komposisi tongkol jagung dapat dilihat pada data berikut (Huda, 2007) Selulosa
40%
diproduksi secara kimiawi melalui proses hidrogenasi xilosa, dengan bantuan katalis nikel pada suhu 80-140 ºC dan tekanan 50 atm
Proses kimia ini
membutuhkan beberapa tahap pemurnian, karena hanya xilosa murni yang bisa digunakan secara kimia. Selain itu, dari proses kimia ini akan terlepas limbah nikel yang berbahaya bagi lingkungan. Xilitol yang didapat dari proses ini lebih rendah dibandingkan dengan metode fermentasi yakni 60% berbanding 70%. Oleh karena itu, penggunaan metode fermentasi menggunakan khamir yang termasuk dalam genus Candida, telah dipelajari sebagai alternatif produksi xilitol dalam skala industry (Saha, 2003).
Stuktur dan gambar kristal xiitol Xilitol memiliki sifat fisis dan kimiawi, yaitu apabila dilarutkan, panas
Campuran xilosa lalu diumpankan ke reaktor hidrogenasi, di mana di dalam reaktor terjadi reaksi antara xilosa dengan gas hidrogen sehingga akan menghasilkan xilitol.
Keuntungan proses hidrolisis xilitol ini antara lain : - Kemurnian dari xilitol mencapai 98% - Lama operasi lebih cepat dan memperoleh jumlah yang banyak - Biaya produksi murah 2. Fermentasi Xilosa (Bioproses)
Pembuatan xilitol dengan proses fermentasi sudah sejak lama digunakan sejak awal ditemukannya xilitol. Dalam proses fermentasi ini, produk yang dihasilkan tidak hanya xilitol tapi turunan – turunan dari produk xilitol. Penggunaan
pada 90oC, kemudian dilanjutkan dengan proses kristalisasi dengan kristalizer pasa temperature 30oC dan tekanan 1 atm. Kristal xilitol lalu dikeringkan. Keluaran nantinya berupa xilitol dengan kemurnian xilitol 65%.
Berikut Diaram flow
pembuatan xilitol secara bioproses:
(Tongkol Jagung) Storage
(H2SO4 dan CaCO3) Diumpankan ke dalam reaktor
(Xilosa murni) Fermentasi
menjadi xilitol oleh enzim XR. Xilitol yang terbentuk kemudian dioksidasi menjadi D – xilulose oleh XDH. Akhirnya, D – xilulose difosforilasi menjadi xilulosa – 5 fosfat oleh XK yang kemudian masuk ke jalur Pentose Phosphate Pathway (PPP). Jalur ini menggunakan energi berupa ATP. Xilose reductase memerlukan kofaktor baik NADH maupun NADPH tetapi xilitol dehidrogenase bergantung pada NAD.25,26 Di lain pihak enzim xilulokinase memerlukan ATP sebagai kofaktornya. D-xilosa dapat berisomerisasi menjadi D-xilulosa oleh xylose isomerase atau dapat direduksi menjadi xilitol oleh XR dengan adanya NADPH atau NADH.
(filtrat) tersebut untuk di-elektrolisis agar logam berat menempel pada elektroda. Logam berat diambil dari elektroda sebagai limbah padat. Bersama-sama dengan limbah padat bekas analisa gula di laboratorium dan limbah padat lainnya ditanam bersama ke dalam tempat pembuangan akhir. Selanjutnya limbah cair yang telah ditritmen dinetralkan, kemudian bersama-sama dengan cairan lainnya (pendingin alat mesin pabrik, luberan bahan olah yang tidak disengaja, air kebutuhan karyawan pabrik) dikeluarkan dari pabrik dan dikirim ke tempat pengolahan limbah dengan teknologi sistem Biotray. Sistem ini dapat mengolah air limbah untuk dipakai kembali sehingga dapat mengurangi suplesi air segar sampai 0,6 – 1 m3 per ton tebu dan beban polutan dapat diturunkan sampai nihil.
BAB III PENUTUP
3.1
Kesimpulan
a. Kandungan xilan dalam tongkol jagung yang tinggi dan harga yang murah,memungkinkan tongkol jagung untuk diolah menghasilkan xilit ol. b. Produksi xilitol dapat dilakukan baik secara kimiawi melalui hidrolisis asam maupun secara bioproses dengan memanfaatkan khamir. c. Pembuatan xilitol melalui hidrolisis asam memerlukan biaya yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
Fatmawati, R., 2009, Produksi Xilitol Dari Hidrolisat Hemiselulosa Jerami Padi (Oryza Sativa) Dengan Khamir Candida Fukuyamaensis Uicc Y-247 , Universitas Indonesia, Depok. Huda, Thorikul. 2007. Tongkol Jagung sebagai Bahan Plastik Masa Depan . http://thoriq.wordpress.com/2007/02/01/hello-world/. 6 Februari 2017, pukul 07.35. Putri, N. E., 2008, Produksi Xilitol Dari Hidrolisat Tongkol Jagung Oleh Khamir Penghasil Enzim Xylose Reductase (Xr), Universitas Indonesia, Depok.
T U G A S T E K N I K R E AK SI B I OP RO SE S L A N J U T
PENDAHULUAN Pemanfaatan Indonesia Negara Agraris
Limbah Pertanian
Hemiselulosa
Tongkol Jagung
Kimiawi
Bioproses
Xilitol
Xilosa
Kimiawi
(Tongkol Jagung) Storage
Pengecilan Ukuran
(+HCl) Hidrolisis
Filtrasi
+ Katalis Pencucian
Hidrogenasi
Pengeringan
Filtrasi
(Xilitol) Evaporasi
Kristalisasi
(Xilitol Murni)
Bioproses
(Tongkol Jagung) Storage
(H2SO4 dan CaCO3) Diumpankan ke dalam reaktor
(Xilosa murni) Fermentasi
(etanol dan xilitol)
Pengecilan Ukuran
Evaporasi
DIstilasi
Pencucian
+resin ion exchange
Pendinginan
Penghilangan ion sulfat Kritalisasi
Pengeringan +karbon aktif Penjernihan Warna
Kekurangan : membutuhkan beberapa tahap pemurnian memerlukan mesin dengan rancangan khusus hasil samping reaksi yang berupa limbah nikel
Kelebihan : -Kemurnian dari xilitol mencapai 98% -Operasi lebih cepat dan memperoleh jumlah yang banyak - Biaya produksi murah
Kekurangan : kemurnian xilitol hanya 65% waktu operasi lebih lama banyak menggunakan bahan kimia lainnya seperti CaCO3 dan karbon aktif.
Kelebihan : -produk yang dihasilkan lebih bervariasi -reaksi reduksinya selektif terhadap xilosa -berlangsung tekanan yang rendah -biayanya murah karena berasal dari sel khamir dan yield yang didapat relatif tinggi (60- 80%).
Limbah cair dan padat bekas
Pengolahan Limbah Produksi Xilitol
Dielektrolisis (logamnya terpisah kemudian ditanam) dan dinetralkan limbah cairnya selanjutnya dikirim ke pengolahan limbah biotry
Debu dan abu hasil pembakaran ampas
Sisa Ampas atau ampas lebih.
bal (kubus).
Ditanam di pembuangan akhir kemudian disiram air
TERIMA KASIH