PERANCANGAN PABRIK PEKTIN DARI DAGING KULIT BUAH COKLAT

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 390 TON/TAHUN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia terletak di daerah tropis, dimana banyak menghasilkan tanaman hasil pertanian, salah satunya tanaman coklat. Pembangunan industri yang dilaksanakan di Indonesia adalah bagian dari usaha jangka panjang untuk merombak struktur ekonomi nasional. Hal ini sesuai dengan era industrialisasi yang sedang berkembang pada sekarang ini. Dengan memanfaatkan sumber daya alam, sumber daya energi dan sumber daya manusia. Pengembangan industri diusahakan kepada upaya perluasan kesempatan kerja. Banyak subsektor industri yang pembangunannya berkembang dengan pesat, salah satunya adalah industri kimia. Hal ini terjadi karena kebutuhan barang–barang hasil industri kimia terus meningkat sejalan dengan perkembangan zaman. Industri pektin adalah salah satu jenis produksi industri kimia yang dibutuhkan dan jumlahnya terus meningkat.

Pektin merupakan produk yang dibutuhkan oleh industri makanan, industri kosmetik dan industri

obat–obatan. Sumber pektin dari tanaman hasil pertanian seperti pepaya, jeruk, apel, adpokat,

nenas, coklat dan lain–lain. Salah satu tanaman yang mengandung pektin adalah tanaman coklat.

Dimana yang diambil dari tanaman coklat adalah daging kulit buah coklat sebagai bahan baku

pembuatan pektin.

1.2 Pengertian Pektin

Pektin merupakan polimer dari asam D–galakturonat yang dihubungkan oleh ikatan α–

1,4 glikosidik. Sebagian gugus karboksil pada polimer pektin mengalami esterifikasi dengan

metil (metilasi) menjadi gugus metoksil. Senyawa ini disebut sebagai asam pektinat atau pektin.

Pektin secara alami merupakan bagian dari tanaman, yaitu jenis koloid yang membentuk jaringan

sel rantai panjang, terikat pada hemiselulosa, α selulosa dan komponen lain.

Senyawa pektin dapat dibagi empat (4) yang terdiri atas :

1.2.1 Protopektin

Adalah senyawa pektin yang tidak larut dalam air, dapat dihidrolisa menjadi pektin dan asam

pektinat.

1.2.2 Asam pektinat

Adalah senyawa pektin asam poligalakturonat yang mengandung metil ester.

1.2.3 Pektin

Adalah senyawa pektin asam poligalakturonat yang mengandung 3 – 16 % gugus metoksil,

dapat larut dalam air, membentuk jelly dengan gula dalam suasana asam.

1.2.4 Asam pektat

Adalah senyawa pektin yang tidak mengandung gugus metilester dan terdapat pada buah yang

terlalu matang serta sayuran busuk.

Rumus bangun asam pektat, pektin, dan asam pektinat dapat dlihat pada Gambar 1.1, 1.2, dan

1.3.

H H OH COOH H H H OH COOH H

H

OH      H

OH      H

H

H

OH      H

OH       H H                

O O

O O O O O O

COOH H H H OH COOH H H H OH

Gambar 1.1 Rumus Bangun Asam Pektat (Charley,1982).

H H OH COOH H H H OH COOH H

H

OH      H

OH      H

H

H

OH      H

OH       H  H               

O O

O O O O O

O O

COOH H H H OH COOCH3 H H H OH

Gambar 1.2 Rumus Bangun Pektin (Charley,1982).

H H OH COOCH3 H H H OH COOCH3 H

H

OH      H

OH      H

H

H

OH      H

OH       H  H               

O O

O O O O O O O

COOH H H H OH COOH H H H OH

Gambar 1.3 Rumus Bangun Asam Pektinat (Charley,1982).

Kebutuhan Pektin di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.1 sebagai berikut.

Tabel 1.1 Kebutuhan Pektin di Indonesia

No Tahun Jumlah Impor (kg/tahun)1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

245.610

302.600

474.800

379.050

319.140

239.900

189.470

136.334

670.410

183.050

Sumber : Statistik Impor Indonesia

Dalam perdagangan dibedakan 2 (dua) macam pektin yaitu :

1. Pektin kering (powdered dry pectin), berupa pektin yang telah dihaluskan dan biasanya dijual

dalam bentuk campuran dengan gula; dan

2. Pektin cair (liguid pectin), berupa yang biasanya mengandung 4 – 5 % berat pektin.

Mutu dan kadar pektin dari berbagai tanaman tidak sama, tergantung dari sumber bahan baku,

cara perlakuan, tingkat kematangan, dan iklim pada saat pengambilan bahan baku.

Pektin dapat bercampur dengan air dan tersebar di dalamnya membentuk koloid. Koloid

pektin termasuk jenis hydrophylic (senang air), reversibel, dimana sifat fisiknya akan kembali

seperti semula jika diendapkan, dikeringkan, dan dilarutkan lagi.

Pektin kering yang telah dimurnikan berupa kristal putih. Kelarutan pektin berbeda–beda

sesuai dengan kadar metoksilnya. Pektin yang mempunyai kadar metoksil tinggi larut dalam air

dingin, sedangkan pektin yang mempunyai kadar metoksil rendah larut dalam alkali atau oksalat.

Proses kelarutan dapat dipercepat dengan pemanasan, dan dengan pemanasan juga dapat

diperoleh pektin yang lebih banyak daripada tanpa pemanasan. Pektin dalam larutan akan

mengendap jika di tambahkan etanol dalam jumlah tertentu.

Gugus metoksil dapat dihilangkan dengan hidrolisa oleh asam, alkali, dan enzim. Hidrolisa

sebagian untuk pembuatan pektin berkadar metoksil rendah dengan suatu asam harus dilakukan

pada suhu rendah, pH rendah, dan waktu yang lama, atau pada suhu tinggi dengan waktu yang

singkat.

Berdasarkan kadar metoksilnya dibedakan dua (2) jenis pektin yaitu :

1. Pektin yang mempunyai kadar metoksil tinggi (7 – 9 %); dan

2. Pektin yang mempunyai kadar metoksil rendah (3 – 6 %).

1.3 Sifat–sifat Pektin

Sifat–sifat pektin terbagi atas fisik dan kimia. Adapun sifatnya antara lain :

1.3.1 Sifat–sifat Fisik Pektin

Sifat–sifat fisik pektin antara lain :

1. Berat molekul dari pektin : 30.000 – 300.000;

2. Bentuk : Padatan putih terang;

3. Densiti : 1,526 gram/cc;

4. Spesifik grafiti : 0,65;

5. Perputaran spesifik : + 230 o; dan

6. Kapasitas panas : 0,431 KJ/Kg oC.

1.3.2 Sifat–sifat Kimia Pektin

Sifat–sifat kimia pektin antara lain :

1 Pektin mudah larut dalam air;

2 Pektin tidak dapat larut dalam formamide, dimetil sulfoxide, dimetil formamide dan gliserol

panas;

3 Pektin dapat diendapkan dari larutan yang encer seperti etanol, aseton, deterjen dan polietilen;

4 Pektin dapat membentuk jeli dengan menambah gula dan asam;

5 Larutan encer pektin merupakan asam yang sedikit jenuh dengan adanya kelompok karboksil

bebas;

6 Zat–zat pektin yang mudah larut bereaksi sebagai penukar kation (kation exchange);

7 Jika pektin bereaksi dengan asam–asam panas menyebabkan terhidrolisanya grup metil ester

menjadi asam galaktunorik; dan

8 Pektin dapat diesterifikasi dengan asam–asam tanpa suatu penurunan berat molekul.

(http://www.ippa.info/history ofpectin.htm ,2002)

1.4 Kegunaan Pektin

Penggunaan pektin dalam berbagai bidang antara lain :

1.4.1 Bidang Farmasi

Penggunaan pektin dalam bidang ini digunakan sebagai campuran obat–obatan untuk berbagai

jenis penyakit, antara lain : obat diare, disentri radang usus besar, obat luka, haemostatik agent,

pengganti plasma darah, dan pektin juga digunakan untuk memperlambat absorbsi beberapa

jenis obat–obatan tertentu didalam tubuh sehingga dapat memperpanjang masa kerja suatu obat.

1.4.2 Bidang Kecantikan (Kosmetika)

Penggunaan pektin dalam bidang kecantikan digunakan untuk campuran berbagai jenis

kosmetika yaitu : pembuatan cream dan hand body lotion, sabun, pasta gigi, dan minyak rambut.

1.4.3 Bidang Tata Boga (Bahan Makanan)

Penggunaan pektin dalam bidang tata boga sebagai bahan makanan telah dikenal secara lebih

meluas dikalangan masyarakat, diantaranya digunakan pada pembuatan makanan seperti:

pembuatan jelly dan selai buah, roti, bahan pengental (thickening agent) untuk proses pembuatan

tomato kechup, tomato pulp, cod liver oil, es krim dan lain–lain.

Selain kegunaan yang disebut diatas pektin juga dapat digunakan untuk beberapa hal berikut :

1. Sebagai stabilisator pada pembuatan koloid logam;

2. Sebagai bahan peledak dalam bentuk nitro pektin, asetil pektin dan formil pektin; dan

3. Untuk pembuatan resin sintetis, perekat.

1.5 Sifat–sifat Daging Kulit Buah Coklat

1.5.1 Sifat–sifat Kimia Daging Kulit Buah Coklat

Sifat–sifat kimia daging kulit buah coklat yang berupa komposisi kandungannya dapat

dilihat dari Tabel 1.2.

Tabel 1.2 Komposisi Daging Kulit Buah Coklat

No Komponen Kandungan (%)

1 Air 57,7502 Total padatan :

a. Protein kasar

b. Lemak

c. Glukosa

d. Sukrosa

e. Pektin

f. Ekstrak bebas N

g. Serat kasar

i. Theobromine

j. Mineral

42,250

7,690

0,085

1,450

0,100

6,490

46,240

34,820

0,200

2,853

Sumber : Harso Suwito dan Tri Hartati, 1984

1.5.2 Sifat–sifat Fisik Daging Kulit Buah Coklat

Sifat–sifat fisik dari daging kulit buah coklat antara lain:

1. Bentuk : Padatan berwarna putih kekuning–kuningan;

2. Boiling point : 159 oC;

3. Densitas : 1,467 gram/cc;

4. Kapasitas panas : 0,539 kcal/kg oC; dan

5. Komposisi (% berat) : – Air = 57,75 %

– Total padatan = 42,25 %.

1.6 Sifat–sifat Bahan Zat Kimia Tambahan

Sifat–sifat bahan zat kimia tambahan pada proses pembuatan pektin dari daging kulit

buah coklat adalah HCl 37 % dan Etanol. Sifat–sifat HCl 37 % dan Etanol adalah sebagai berikut

:

1.6.1 HCl 37 % (Asam Khlorida)

A. Sifat Kimia HCl 37 %

Sifat–sifat kimia dari HCl 37 % sebagai berikut :

a. Tidak berwarna;

b. Berbau rangsang pada tekanan 1 atm;

c. Berwarna kuning jika mengandung besi,chlorine dan senyawa–senyawa organik lainnya;

d. Bersifat korosif;

e. Persenyawaan yang stabil; dan

f. Terurai pada suhu di atas 150 oC.

B. Sifat Fisik HCl 37 %

Sifat–sifat fisik dari HCl 37 % sebagai berikut :

a. Berat Molekul : 36,461 gram/mol;

b. Melting point : – 114,180 oC;

c. Boiling point : – 85 oC;

d. Density : 1,184 gram/cc;

e. Temperatur kritis : 51,5 oC;

f. Tekanan kritis : 82 atm; dan

g. Kapasitas panas : 0,191 kkal/kg oC.

1.6.2 Etanol

A. Sifat Kimia Etanol

Sifat–sifat kimia dari Etanol sebagai berikut :

a. Zat yang mudah menguap;

b. Mudah terbakar cairan yang tidak berwarna;

c. Memiliki aroma yang spesifik.

d. Dengan logam natrium dan kalium membentuk senyawa alkohalat

e. Dengan fosfortrikhlorida membentuk alkil khlorida

f. Bereaksi dengan asam membentuk eter

g. Jika dioksidasi membentuk aldehid

B. Sifat Fisik Etanol

Sifat–sifat fisik dari Etanol sebagai berikut :

a. Berat Molekul : 46,069 gram/mol;

b. Melting point : – 141,490 oC;

c. Boiling point : – 24,840 oC;

d. Density : 0,655 gram/cm3;

e. Temperatur kritis : 126,950 oC;

f. Tekanan kritis : 53 atm; dan

g. Kapasitas panas : 0,580 kkal/kg oC.

1.7 Pemanfaatan Daging Kulit Buah Coklat

Daging kulit buah coklat merupakan limbah tanaman perkebunan yang perlu

penangganan terutama di Daerah Nanggroe Aceh Darussalam dan Sumatera Utara. Selama ini

daging kulit buah coklat hanya dimanfaatkan sebagai campuran makanan ternak karena

kandungan proteinnya tinggi, penambah unsur hara, bahan bakar, dan sumber gas bio. Ternyata

di samping itu semua, daging kulit buah coklat mempunyai nilai manfaat lebih tinggi yaitu

sebagai sumber bahan kimia pektin yang dapat dilakukan secara ekstraksi dengan menggunakan

pelarut air dan diasamkan dengan asam oksalat.

Pada dasarnya proses pembuatan pektin adalah sama untuk setiap bahan baku yaitu

dilakukan pemisahan pektin yang terdapat dalam bahan baku dengan komponen–komponen

lainnya, diantaranya dilakukan dengan proses ekstraksi dengan menggunakan pelarut HCl (asam

khlorida). Dimana prosesnya mengekstraksi pektin dengan pelarut asam khlorida encer

dilanjutkan dengan pengendapan dengan menggunakan aseton teknis. Pencucian akhirnya

dilakukan dengan alkohol. Dalam proses ekstraksi terjadi perpindahan massa pektin dari daging

kulit coklat ke pelarutnya (asam khlorida encer). Perpindahan massa berlangsung melalui dua

tahapan proses yaitu difusi dari dalam padatan dan perpindahan massa dari permukaan padatan

ke cairan.

Produksi coklat di Indonesia dihasilkan dari perkebunan besar negara, swasta dan rakyat yang

terdapat salah satunya di daerah Nanggroe Aceh Darussalam tepatnya Aceh Utara.

Meningkatnya usaha dibidang pembudidayaan coklat telah meningkatkan hasil devisa bagi

negara. Perkembangan produksi coklat di Nanggroe Aceh Darussalam dapat dilihat pada Tabel

1.3.

Tabel 1.3 Perkembangan Produksi Biji Coklat Di Nanggroe Aceh Darussalam

No Tahun Jumlah Produksi (Ton)

1 1998 1.214,5002 1999 1.223,0003 2000 1.179,0004 2001 1.639,0005 2002 1.138,0006 2003 1.377,0007 2004 1.377,0008 2005 1.168,0009 2006 –10 2007 1.590,000

Sumber : Aceh Dalam Angka, 2005

Tabel 1.4 Persentase Bagian–bagian didalam Buah Coklat

No KomponenPersen (%)

Segar Kering1

2

3

Kulit

Placenta

Biji

68,5

2,5

29,0

47,2

2,0

50,8

Sumber : Shepherd dan Ngan, 1984

Berdasarkan persentase bagian–bagian didalam buah coklat maka produksi daging kulit buah

coklat dapat kita ketahui dari perbandingan daging kulit buah coklat dengan biji buah coklat.

Perkembangan produksi daging kulit buah coklat di Nanggroe Aceh Darussalam dapat dilihat

pada Tabel 1.5.

Tabel 1.5 Perkembangan Produksi Daging Kulit Buah Coklat Di Nanggroe Aceh Darussalam

No Tahun Jumlah Produksi (ton)1

2

3

1998

1999

2000

2.868,737

2.888,810

2.784,879

4

5

6

7

8

9

10

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

3.871,431

2.688,034

3.252,569

3.252,569

2.758,896

–

3.755,690

Sumber: Statistik Pertanian Coklat Aceh, 2005

Berdasarkan data di atas maka kebutuhan bahan baku tahun 2008 dapat diproyeksikan

dengan menganggap peningkatan kebutuhan bahan baku secara linier setiap tahun. Dari hasil

ekstrapolasi diperoleh kebutuhan bahan baku pada tahun 2008 sebesar 5.749,278 ton/tahun

begitu juga dengan kapasitas produksi pektin sebesar 38,400 kg/jam atau 276,482 ton/tahun

dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Berdasarkan kebutuhan bahan baku tersebut maka kapasitas bahan baku pabrik pektin dari

daging kulit buah coklat sebesar 2.000 kg/jam atau 4.800 ton/tahun. Pada perancangan pabrik

pektin dari daging kulit buah coklat kami merencanakan untuk kapasitas sebesar 55 kg/jam atau

400 ton/tahun. Sehingga dengan perbandingan tersebut maka pabrik pektin dari daging kulit

buah coklat layak untuk didirikan untuk kekurangan bahan bakunya akan diperoleh dari

perkebunan rakyat, perkebunan negara dan pembukaan lahan perkebunan coklat sendiri.

BAB II

PEMILIHAN DAN DISKRIPSI PROSES

Pabrik pektin ini, direncanakan akan menghasilkan produk pektin yang berkadar tinggi

dan ekonomis. Adapun beberapa proses yang perlu ditinjau untuk pembuatan pektin.

2.1 Proses Pembuatan Pektin

Pada prinsipnya proses pembuatan pektin adalah sama untuk setiap bahan baku yaitu

dilakukan pemisahan pektin yang terdapat dalam bahan baku dengan komponen–komponen

lainnya. Ada beberapa proses pembuatan pektin yang dibagi berdasar atas bahan baku dan

pengekstrak yang digunakan antara lain.

2.1.1 Proses Ekstraksi dengan Menggunakan Larutan H2SO4

Pada proses ini pektin dipisahkan dari komponen lainnya yang terkandung dalam bahan

baku menggunakan pengekstrak larutan asam sulfat di dalam tangki ekstraktor dengan waktu

tinggal (residence time) 30 – 80 menit. Dengan adanya penambahan asam sulfat pektin akan

terpisah dengan komponen padatan lainnya. Selanjutnya larutan pektin yang mengandung asam

sulfat dapat dinetralkan dengan penambahan udara atau proses aerasi tanpa menggunakan

senyawa alkali. Bahan baku yang digunakan biasanya buah apel, yang memiliki kandungan

pektin 9 % dalam padatan. Selanjutnya proses diteruskan pada unit pengentalan dan pemadatan.

2.1.2 Proses Ekstraksi dengan Menggunakan Larutan HNO3

Proses ekstraksi dengan menggunakan larutan asam nitrat sebagai pengekstrak hampir

sama dengan proses penggunaan larutan asam sulfat. Larutan asam nitrat akan melarutkan pektin

dan selanjutnya dipisahkan dari komponen padatan lainnya. Keasaman yang diizinkan antara pH

2,7 – 4, pada temperatur 95 oC, dengan waktu tinggal ditangki ekstraktor 50 – 100 menit.

Selanjutnya asam nitrat yang terdapat di dalam larutan pektin dinetralkan dengan larutan basa.

Disamping itu tujuan lain penambahan larutan basa (alkali) yang utama adalah untuk

mendapatkan pektin. Proses selanjutnya sama dengan pengekstrak asam sulfat. Bahan yang

digunakan pada proses ini adalah buah jeruk (citrus fruits) yang memiliki kandungan pektin 35

% dalam padatan.

2.1.3 Proses Ekstraksi dengan Menggunakan Larutan HCl

Larutan HCl yang digunakan sebagai pengekstrak pektin didalam tangki ekstraktor

maupun memisahkan pektin dengan padatan lainnya dengan sempurna. Waktu tinggal dalam

tangki ekstraktor antara 1 – 1,5 jam, pada temperatur operasi 95 oC. Pektin yang keluar dari

tangki ekstraktor ini dalam fase liquid dengan pH 1,5 – 3,5. Pada umumnya bahan baku yang

digunakan adalah daging kulit buah coklat. Selanjutnya pemekatan dilakukan didalam

evaporator penambahan etanol yang menyebabkan pektin yang sudah dalam bentuk larutan

pekat akan membentuk endapan. Disamping itu etanol akan bereaksi dengan HCl sehingga

suasana tidak dalam bentuk asam. Reaksi yang terjadi adalah :

HCl + C2H5OH C2H5Cl + H2O .............. (2.1)

2.2 Pemilihan Proses

Berdasarkan uraian singkat mengenai proses yang telah dijelaskan diatas, maka

prarancangan pabrik pektin ini menggunakan proses ekstraksi dengan menggunakan larutan HCl

37 %, dengan pertimbangan–pertimbangan sebagai berikut :

1. Pada umumnya penelitian pektin dari daging kulit buah coklat banyak menggunakan larutan

HCl 37 % untuk mengikat pektin yang terkandung dalam daging kulit coklat

2. Dalam proses ekstraksi pektin, pH yang dibutuhkan agar proses berlangsung sempurna harus

berada pada 1,5 – 3,5

3. Waktu pemisahan lebih singkat di dalam tangki ekstraksi; dan

4. Proses penetralan lebih sederhana dan sempurna sehingga produk pektin yang dihasilkan lebih

baik.

2.3 Uraian Proses

Dalam prarancangan pabrik pektin dari daging kulit buah coklat dan pengekstrak HCl 37

%, tahapan operasi meliputi beberapa unit :

1. Unit persiapan dan penghancuran;

2. Unit pengekstraksian; dan

3. Unit pengentalan dan pemadatan.

2.3.1 Unit persiapan dan penghancuran

Daging kulit buah coklat yang merupakan bahan baku pembuatan pektin didatangkan dari

perkebunan coklat negara, perkebunan rakyat, perkebunan swasta yang ada di provinsi Nanggroe

Aceh Darussalam.

Proses produksi pektin diawali dengan persiapan rajangan daging kulit buah coklat

dengan menggunakan alat penghancur yaitu crusher, sehingga menghasilkan bubur buah coklat.

2.3.2 Unit ekstraksi

Pengekstraksian bubur daging kulit buah coklat dilakukan dengan menggunakan HCl 37

% pada temperatur 95 oC selama 30 menit. Pengekstraksian bubur daging kulit buah coklat

dilakukan pada tangki ekstraktor dengan pH 3 – 4.

Hasil ekstrak yang diperoleh didinginkan dengan cooler sampai temperatur 30 oC.

Kemudian dialirkan ke filter press. Alat filter press ini berfungsi untuk memisahkan ampas

dengan filtrat yang mengandung pektin.

2.3.3 Unit Pengentalan dan Pemadatan

Filtrat yang diperoleh dari filter press dialirkan ke evaporator, filtrat yang diperoleh

dipekatkan dengan menguapkan air sebanyak setengah dari umpan masuk evaporator.

Setelah dipekatkan, filtrat kental tersebut dipadatkan (diendapkan) dengan menggunakan

alkohol 95 % sebanyak dua kali jumlah asam khlorida yang digunakan sebelumnya. Kemudian

antara larutan induk dengan pektinnya dipisahkan dengan menggunakan centrifuge.

Untuk pemurnian pektin dilakukan dengan menggunakan alkohol 80 % yang berfungsi

melarutkan lemak, minyak dan menghilangkan asam khlorida yang masih terdapat di dalam

pektin. Pektin yang telah dicuci dikeringkan dengan menggunakan udara kering yang dipanaskan

pada temperatur 85 oC pada alat rotary dryer. Produksi pektin yang dihasilkan mengandung 0,4

% air. Pektin yang telah kering digiling dengan menggunakan miller sampai ukuran dalam

bentuk powder dan selanjutnya dibawa ke gudang produk untuk dikemas.

http://afiznew.blogspot.com/2010/05/perencanaan-pabrik-kimia.html