Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan...

13
1 Ethanol berbahan batang sweet sorghum Slamet Sulaiman

Transcript of Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan...

Page 1: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

1

 

 

 

 

Ethanol berbahan batang

sweet sorghum  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Slamet Sulaiman 

 

Page 2: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

2

 

 

Bagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet sorghum. 

 

 

 

 

Page 3: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

3

 

1.Proses pemerahan. 

  Proses pemerahan batang nira adalah proses pemisahan nira  (bagian  cair) dengan 

ampas (bagian padat), keberhasilan proses ini diukur dengan effisiensi pemerahan , seperti 

juga  halnya  pemerahan  batang  tebu,  juice  extraxtion  sangat  tergantung  dari  system  dan 

mesin yang terpasang, sebagai ilustrasi pada pengrajin gula rakyat dengan melakukan sekali 

giling  tanpa  tambahan  air  imbibisi  akan  didapat  brix  extraction  dalam  kisaran  60%  yang 

berarti  tingkat  kehilangan  zat  gula  diampas  masih  tinggi,  sementara  pabrik  gula  besar 

dengan rangkaian gilingan  (mill tandem) yang terdiri dari satu atau  lebih cane preparation 

dan  empat  atau  lima  kali  penggilingan  dengan  tambahan  air  imbibisi  akan  didapat  brix 

extraction  >  92%.  Pemilihan  system  sangat  tergantung  dari  besaran  investasi,  target 

extraction, kapasitas dll. 

Nira  hasil  perahan  tentu  akan  tercampur  dengan  berbagai  ikutan  baik  pasir/tanah  yang 

terikut di batang sorghum atau yang terkandung dibatang sorghum sendiri (chlorophil dll), 

sehingga nira akan berwarna hijau tua dan keruh. 

Di  India  penggilingan  batang  sorghum  dilakukan  seperti  halnya  penggilingan  gula  tebu 

tradisional,  sekali  giling  tanpa  tambahan  air  imbibisi  selanjutnya  ampas  dihampar  diterik 

matahari/ dianginkan sebagai bahan bakar penguapan dll. 

 

      

 

Gilingan seperti diatas sama halnya dengan yang digunakan pengrajin gula tebu tradisional, 

berkapasitas 700 kg/jam ( rata rata 7 ton /hari) dengan penggerak mesin diesel 12 sd 18 hp, 

dengan asumsi perbandingan nira dan ampas 50%  : 50% maka dalam sehari akan didapat 

ampas 3.75 ton dan nira 3.75 ton. 

Page 4: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

4

 

Gilingan tradisional buatan Malang atau Tegal 

 

Tandem mill kap 50 ton/hari ( 1 crusher + 3 Gilingan). 

 

2.Proses pemurnian. 

  Nira hasil perahan batang sweet sorghum dengan ikutannya umumnya bersifat asam 

dengan ph 5,6  sehingga  tidak punya daya  simpan dan  secara alami  sudah  terkontaminasi 

dengan jasad renik maupun ragi liar, proses pemurnian diperlukan selain untuk mengurangi 

kadar  kotoran  juga untuk meng‐inactivasi  jasad  renik  yang  tidak diinginkan agar nantinya 

tidak  mengkontaminasi  dengan  yeast  yang  diberikan,  yang  mengakibatkan  turunnya 

produksi etanol selain  itu karena proses pemurnian selalu diawali dengan pemanasan  juga 

bertujuan  untuk memekatkan  nira  apabila  brix  hasil  perahannya  relatif  rendah  (<  14%), 

dengan  brix  yang  rendah  apabila  langsung  dilakukan  proses  peragian maka  akan  didapat 

beer  dengan  kadar  etanol  yang  rendah  dan  akan mengakibatkan  turunnya  performance 

distilasi. 

 

Pemurnian syrup tradisional (dilerobi) 

Page 5: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

5

 

Pemurnian syrup sesuai dengan teknologi industri gula 

 

3.Proses pengentalan. 

Disisi  lain apabila kapasitas fermenter dan distilator   tidak mampu memproses hasil 

perahan nira pada hari yang sama sisa nira akan mengalami kerusakan dan harus dibuang, 

alternatif  lain adalah memekatkan sisa nira yang tidak terproses sampai dengan kepekatan 

brix 75 yang mempunyai daya simpan cukup  lama sehingga bisa diproses menjadi ethanol 

setelah masa panen batang sweet sorghum atau dapat juga dijual sebagai syrup sorghum. 

    

Pengentalan nira di India dan Indonesia dengan open pan. 

 

Syrup sorghum sebagai produk unggulan daerah tertentu. 

 

Page 6: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

6

 

Model penguapan multiple effect 

4.Proses Fermentasi. 

 

4.1.Penyiapan starter ragi. 

Pemberian ragi (SC Yeast)  0.5 kg tiap 1.000 liter mash/beer  (dengan kandungan total gula 

16 ‐18%), pemberian dilakukan dengan membiakkan ragi dalam 10 liter mash selama kurang 

lebih 1 jam pada suhu max 30 celsius, pembiakan dilakukan dalam tangki starter ragi (yeast 

tank). 

 

4.2.Penyiapan mash/ beer. 

Dengan bahan dari nira batang sweet sorghum pada kisaran brix >16 % pengenceran dengan 

air bersih tidak diperlukan lagi , dengan kandungan total gula yang ada  apabila semua 

terfermentasi akan didapat mash/ beer  dengan kadar ethanol dalam kisaran > 7% dimana 

ragi pada umumnya masih mampu bertahan hidup dan aktiv, terkecuali bisa didapatkan ragi 

yang telah direkayasa mampu bertahan hidup pada kadar ethanol yang lebih tinggi. Apabila 

mash/beer dibuat dari syrup yang disimpan pada brix 70 maka perlu pengenceran dengan 

air bersih sampai dengan brix 16 – 20, pH mash/beer diajust pada kisaran 4,5‐5 dengan 

menambahkan asam apabila terlalu basa atau menambah susu

Page 7: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

kapur  atau  larutan  soda  api    apabila  terlalu  asam,  untuk menurunkan  pH  biasanya 

digunakan asam sulfat (sulphuric acid) atau muriatic acid. 

Pengenceran  selain  dengan  air  bersih  umumnya  juga  dilakukan  dengan  vinasse  (sisa 

cairan hasil penyulingan)  , pengenceran dengan vinasse disebut back  slopping dengan 

berbagai keuntungan antara lain sebagai penyangga pH dan juga kecukupan nutrisi yang 

terkandung dalam vinasse. 

 

  4.3.Peragian/ fermentasi. 

Selanjutnya  mash/beer  dimasukkan  dalam  tangki  fermentasi  (fermenter  tank)  dan 

dicampur dengan ragi yang telah dibiakkan dalam tangki starter ragi sesuai dengan dosis 

diatas, nutrisi  tambahan kadang  juga perlu ditambahkan,   kondisi  ideal apabila  tangki 

peragian  dilengkapi  dengan  system  pengaduk,  proses  fermentasi  dimulai  dengan 

keluarnya gelembung gelembung gas CO2     dan biasanya diikuti dengan keluarnya busa 

(foam).  Fermentasi  ethanol  berlangsung  tanpa  memerlukan  oxygen  (an  aerobic) 

sehingga  design  dari  fermenter  harus  tertutup,  hal  ini  juga  untuk  menghindari 

kontaminasi dengan jasad renik/ ragi liar yang terdapat diudara bebas. 

Kenaikan  temperature  selama  proses  fermentasi  akan  terjadi  dan  harus  dikendalikan 

dengan  system  pendingin  dalam  tangki  fermenter  (water  coil)  begitu  pula  pH  harus 

dimonitor,  penurunan  pH  sampai  4  mengakibatkan  proses  fermentasi  terhenti  dan 

mengakibatkan turunnya hasil ethanol yang dihasilkan. 

 

4.4.Kebersihan. 

Kebersihan peralatan  sangat  penting  dalam  pengendalian  kehilangan  Ethanol,  kondisi 

kotor sangat memungkinkan ragi dan micro organisme liar yang terdapat diudara bebas 

atau menempel dikotoran akan menyebabkan kontaminasi yang sangat merugikan. 

Azetobacter  akan menghasilkan  vinegar  begitu  pula  dengan  lactobacillus  family  akan 

merubah  ethanol menjadi  asam  laktat  yang  berarti menurunkah  hasil  ethanol  yang 

didapat, kontaminasi level (bacteria/ml) diatas 100 jkuta akan menyebabkan kehilangan 

ethanol app 5%. 

Page 8: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

5.Proses distilasi. 

 

Hasil  fermentasi berupa  larutan dengan kandungan alcohol selanjutnya disebut 

mash atau beer, alcohol selanjutnya dipisahkan dari air dan fraksi padat lainnya dengan 

cara distilasi (penyulingan), pemisahan dengan penyulingan ini terjadi karena perbedaan 

titik didih air dan ethanol, ethanol dengan titik didih app 78 celsius ( 173 F) sedangkan 

air dengan  titik didih 100 celsius  (212 F), keterbatasan penyulingan  ini karena ethanol 

larut dalam air secara proposional maximum dapat dipisahkan ethanol sampai dengan 

kemurnian app 95% ( 5% air v/v) lazimnya disebut hidrous ethanol. 

 

Penentuan  peralatan  distilasi  tergantung  dari  target  kwalitas  ,  kapasitas  dan 

besaran investasi,  

Distilasi  alcohol  tradisional  yang  banyak  diusahakan  di  Pronggahan  (Tuban)  dan 

Bekonang  (Solo)  berbahan  tetes  tebu,  gula  merah  kadang  raw  sugar  menghasilkan 

alcohol  berkadar  rendah  (<40%)  distilator  yang  digunakan  termasuk  category  pot 

distilator. 

 

Pot distilasi 

Page 9: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

Untuk  produksi  ethanol  berkadar  >  90%  (category  hidrous  ethanol)  digunakan 

perforated  plate  column  distilator  atau  packing  column  distilator  dengan  system 

operasional  continu  atau  batch,  peralatan  ini  lebih  komplek  dan  mahal  dibanding 

dengan pot distilator diatas. 

Packing column distilator merupakan pilihan apabila diinginkan kapasitas dalam kisaran 

10  sd  15  ltr/jam  dengan  operasi  batch  (discontinue)  untuk  menghasilkan  ethanol 

berkadar  >  90%,  sedangkan  perforated  column  distilator merupakan  pilihan  apabila 

diinginkan  ethanol  >90%    dengan  system  continu  pada  kapasitas  >  500  liter  perhari, 

tentu  plate  perforated  column  distilator  lebih  komplek  dan  lebih  besar  investasinya 

dibanding dengan packing column distilator. 

 

Packing column distilator 10 ltr/jam (90% v/v). 

 

Sedangkan apabila diinginkan produk Fuel Grade Ethanol rangkaian proses diatas harus 

ditambah  system  untuk  mengurangi  sisa  kadar  air  yang  masih  ada  (dehydrated) 

sehingga  dihasilkan  ethanol  berkadar  99,5%,  umum  digunakan  adalah  dengan 

menggunakan molecular sieve dengan media zeolite 3 Angstrom ( molecule air +/‐ 3 A 

sedangkan molecule  ethanol  +/‐  4.6  A),  zeolite  3  A  dapat  digunakan  terus menerus 

setelah setiap kali dikeringkan. 

 

Page 10: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

Tinjauan ekonomis. 

Harga Pokok Produksi Ethanol . 

  Harga pokok produksi ethanol terdiri dari unsur pembentuk harga pokok sbb: 

1.Bahan baku 

  2.Biaya proses: 

    Upah langsung. 

    Bahan lainnya (ragi dll) 

    Uap. 

    Listrik. 

    Biaya tetap (gaji tetap, bunga dll). 

  3.Capital cost. 

 

Perbandingan hpp ethanol dari berbagai feedstock. 

  Simulasi base on 200  ltr kapasitas ethanol dari penggilingan 7 sd 8   ton batang 

tebu maupun batang sweet sorghum. 

 

 

URAIAN TEBU TETES SORGHUMHarga bahan bakuHarga feedstock sd di pabrik rp/ton 270,000            630,000             150,000              Ethanol yield (liter per ton feedstock) 70                    240                   40                       Harga bahan rp per ltr etanol 3,857                2,625                 3,750                  

Biaya produksi per liter ethanolUpah kerja penggilingan sd syrup 100                 ‐                    150                     Upah kerja distilasi 750 750 750BBM (Solar dan oli untuk gilingan) 75                    ‐                    125                     Biaya listrik 30 30                     30Uap ‐                  700                   ‐                      Bahan kimia (kapur ,Ragi dll) 250                 200                   250                     Perawatan 100                 50                     100                     Sub jumlah biiaya produksi 1,305 1,730 1,405

Biaya tetapOver head 300 300 300Penyusutan 275 225 275Bunga dll 250 200 250Sub Jumlah biaya tetap 825 725 825

Harga Pokok Produksi ethanol 5,987              5,080               5,980                 

Page 11: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

Perencanaan Ethanol Plan. 

Perencanaan ethanol plant berbahan batang  sweet  sorghum  tergantung dari berbagai 

aspek: 

- Luas tanaman dan pola tanam. 

- Varietas dan budidaya. 

- Kapasitas yang diinginkan 

- Grade ethanol yang diproduksi. 

- Dll. 

 

Pro poor ethanol plant (investasi dalam kisaran Rp 250 sd Rp 350 juta). 

Kapasitas 200  liter perhari dengan kadar ethanol 70 sd 94%, setara dengan 5 sd 6 ton 

batang sweet sorghum (tergantung variety, kemasakan optimal, budidaya dll). 

Peralatan terdiri dari: 

- 1 unit gilingan kapasitas 750  sd 1000 kg batang perjam, dengan penggerak 

diesel 12 sd 16 hp dengan system dry crushing  , pengentalan nira sorghum 

menjadi syrup dengan open pan (sisa nira yang didistilasi). 

- Distilator lengkap (batch system) dengan tangki tangki fermentasi, tangki ragi 

system condenser, simple vertical boiler, alat alat ukur dll. 

- Bangunan sederhana dll. 

 

Semi komersial  ethanol plant ( investasi >2,5 M ). 

Kapasitas 600 liter perhari dengan kadar ethanol 90 sd 94%, setara dengan 15 sd 18 ton 

batang sweet sorghum (tergantung variety, kemasakan optimal, budidaya dll)  integrasi 

dengan syrup plant kapasitas 32 sd 35 ton batang sweet sorghum, sehingga setiap hari 

digiling 50 ton batang sweet sorghum 15 ton langsung diproses menjadi ethanol dan 35 

ton diproses menjadi syrup yang disimpan untuk feedstock ethanol diluar musim panen 

batang sweet sorghum, kapasitas giling direncanakan lebih besar dari kapasitas distilasi 

juga dengan  tujuan untuk  sesegera mungkin memproses batang  sweet  sorghum yang 

waktu masak optimalnya relative pendek dibanding batang tebu. 

Page 12: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

Peralatan terdiri dari: 

- 1 set system unloading batang sweet sorghum dengan 7,5 ton electric hoist, 

stalk table 4 x 9 mtr2,  1 set mill tandem terdiri dari 1 unit two roll mill ( 300 x 

400 mm)   dan 3 unit three roll mill ( 300 x 400 mm) kapasitas 2,5   sd 3 ton  

batang  sweet  sorghum  perjam,  dengan  penggerak  electro  motor  masing 

masing  20  sd  25  hp  dengan  operasi  wet  crushing  (water  imbibisi),  1  set 

system pemurnian nira defikasi atau phospho defikikasi system dengan auto 

pH adjuster lengkap dengan juice heater 10 m2 heating surface  sedimentasi 

tank  ,  tangki nira  kotor,  tangki nira  jernih, dan 3 unit  consentrator masing 

masing dengan 30 m2  heating  surface  yang dioperasikan  triple  effect pada 

kondisi  vacuum  lengkap  dengan  syrup  vacuum  tank,  system  keseluruhan 

dilengkapi dengan water tube boiler dengan 100 mtr2 heating surface dengan 

bahan bakar ampas sweet sorghum dan barometric condenser untuk system 

kevacuuman, 2 unit genset 100 kva satu unit operasi dan satu unit stand by 

lengkap dengan panel control dan panel kapasitor. 

- Distilator  lengkap  (continous  sytem)  app  8  sd  10  galon  perjam,  plate 

perforated dengan dual coloumn (stripping and rectifying coloumn), control 

system, dengan tangki tangki fermentasi, tangki ragi system condenser,tangki 

hasil produksi . alat alat ukur dll. 

- Bangunan utama, bangunan penunjang dll. 

 

Dengan  asumsi  tiap  ha  akan  dihasilkan  30  sd  40  ton  batang  sweet  sorghum  maka 

ethanol plant kapasitas 200 ltr/ha sesuai untuk areal tanam seluas 40 sd 50 ha, dengan 

jadwal  tanam  yang  disesuaikan  dengan  kapasitas  giling,  sedangkan  ethanol  plant 

berkapasitas 600 ltr perhari sesuai untuk areal tanamn seluas 120 sd 150 ha. 

 

 

 

 

Page 13: Ethanol berbahan batang sweet sorghum p1 - Sumarsih07's · PDF fileBagan alir proses pembuatan ethanol dari batang sweet ... bahan bakar ampas sweet sorghum dan ... app 8 sd 10 galon

 

Refference; 

1.An Assessment of the Biofuels Industry in India  18 Okt 2006      UNCTAD 

2.Home Distilling of Alcohol              Tony Ackland 

3.Artisan Distilling a guidance for small distilleries        Kris Arvid  Phd 

4..The manual for the home and farm production of alcohol 

5.Making Alcohol Fuels                Mothers. 

6.Development of ethanol as a transportation fuels        Paritud B 

7.Dev of raw material management plan for ethanol industry in Thailand. 

8History ,road map and success of using ethanol blended gasoline in Thailand.  

9.Ethanol fuel in Brazil. 

10.Alcohol motor fuels from molasses            J Smith. 

11.Ethanol blends and flexible fuel vehicles a strategy for India      Dr  Jagdeesan. 

12.How to adapt your automobile engine for ethyl alcohol use      Mothers news. 

13.Fuel economy study (American Coalition for ethanol) 

14.Final report ethanol as fuel for recreational boats        Thayer School 

15.Building a home distillation aparat            Anonim. 

16.Biofuels The Key to India’s sustainable Energy needs        Linoj Kumar. 

17Alcohol distillation by solar energy            Rajiv M J 

18.Sweet sorghum R&D at the NARI            AK Rajvanshi. 

19.Grain Sorghum Production Hand Book          Kansas State. 

20.Cassava processing FAO              MR Grace. 

21.Grain Sorghum                PR Carter.