Pra-rancangan Pabrik Xylitol dari Ampas Tebu dengan Metode Hidrogenasi Katalitik Kapasitas 1.600 Ton/Tahun

Abstract

Pabrik xylitol dari ampas tebu dirancang dengan kapasitas sebesar 1.600 ton/tahun dengan waktu operasi selama 330 hari/tahun. Kapasitas produksi perharinya adalah sebesar 4,848 ton/hari. Proses produksi terbagi menjadi 5 tahap yaitu persiapan bahan baku, hidrolisis, pemurnian xilosa, hidrogenasi, dan pemurnian xylitol. Proses persiapan bahan baku dimulai dari ampas tebu disimpan didalam gudang penyimpanan ampas tebu yang di lengkapi dengan kelembapan udara dan kontrol temperature. ampas tebu dikecilkan menjadi ukuran 1-2 mm. Partikel yang dihasilkan kemudian diproses menggunakan metode Steam explosion, yaitu perlakuan suhu dan tekanan tinggi yang diakhiri dengan pelepasan tekanan secara batch. Proses ini berlangsung dalam tiga tahap: pressurization (tekanan 13 atm dan suhu 191,61°C). Tujuan dari proses ini adalah memecah struktur lignoselulosa sehingga hemiselulosa menjadi lebih mudah larut dan diekstraksi. Slurry hasil ledakan selanjutnya dicuci dan disaring untuk memisahkan fase cair yang mengandung hemiselulosa dari residu padat berupa selulosa dan lignin. Larutan yang kaya hemiselulosa kemudian menjalani proses hidrolisis enzimatis menggunakan enzim xilanase, guna mengonversi xilan menjadi xilosa—gula lima karbon yang menjadi bahan baku utama pembuatan xylitol. Reaksi ini bersifat endotermis, dengan rasio massa xilan terhadap xilanase sebesar 2:1, dan tingkat konversi gula pereduksi dari hemiselulosa ke xilosa mencapai 88%. Proses berlangsung dalam reaktor berpengaduk kontinu pada suhu 80°C, tekanan 1 atm, selama 4 jam. Larutan yang mengandung xilosa kemudian dipanaskan dan ditekan agar sesuai dengan kondisi reaksi tahap berikutnya, yaitu hidrogenasi. Dalam tahap ini, xilosa direaksikan dengan gas hidrogen dalam reaktor berisi katalis Ruthenium sebesar 5% dari massa xilosa, menggunakan reaktor jenis Fixed Bed Reactor (FBR). Reaksi berlangsung secara endotermis pada suhu 100°C dan tekanan 20 atm selama 30 menit, dengan aliran xilosa dan hidrogen yang bergerak berlawanan arah. Pada tahap akhir, larutan didinginkan dan dikristalkan untuk memperoleh xylitol dalam bentuk padat dan menghasilkan perolehan xilitol murni dengan tingkat kemurnian 96 %. Utilitas pendukung proses meliputi kebutuhan air sebesar 7031,659 kg/jam, kebutuhan steam sebesar 540,603 kg/jam, kebutuhan listrik sebesar 342,17 kW/jam, dan kebutuhan bahan bakar sebesar 1284,7148 L/hari. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan jumlah karyawan sebanyak 108 orang yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Berdasarkan analisis ekonomi dihasilkan Annual Cash Flow (ACF) sebesar 33,31%, Pay Out Time (POT) sebesar 2,70 tahun, dan Break Event Point sebesar 43,96%. Hasil dari evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik xylitol dengan kapasitas 1.600 ton/tahun ini layak untuk didirikan.