Prarancangan Pabrik Asam Sitrat dengan Mikroorganisme Aspergillus niger dengan Kapasitas 9.000 Ton/tahun

Ahmad Fauzi, Dr. Ir. Aswati Mindaryani, M.Sc.

2019 | Skripsi | S1 TEKNIK KIMIA

Asam sitrat merupakan bahan kimia yang biasanya digunakan sebagai bahan campuran makanan, minuman, pembersih, obat-obatan dan kosmetik. Pemanfaatan asam sitrat dibidang tersebut dikarenakan asam sitrat memiliki sifat kelarutan yang tinggi dalam air, buffering, antioksidan dan mampu mengikat ion-ion logam dalam air. Asam sitrat dapat diproduksi dengan proses fermentasi molasses dengan bantuan jamur Aspergillus niger. Proses pembuatan asam sitrat dilakukan dengan cara hidrolisis molasses menjadi glukosa dengan katalis glucoamylase pada tekanan 1 atm, suhu 70oC. Kemudian glukosa yang dihasilkan di sterilisasi pada suhu 100oC, kemudian dilakukan proses fermentasi pada tekanan 1 atm, suhu 30oC dan pH 3-5,5. Proses fermentasi glukosa menjadi asam sitrat menggunakan bantuan jamur Aspergillus niger dengan penambahan nutrient berupa KH2PO4, (NH4)2SO4, dan trace element. Hasil proses fermentasi kemudian dihilangkan sludge nya dengan rotary drum vacuum filter. Filtrat yang dihasilkan direaksikan dengan Ca(OH)2 sehingga diperoleh endapan kalsium sitrat. Kalsium sitrat yang dihasilkan direaksikan dengan H2SO4 sehingga diperoleh asam sitrat dan produk samping berupa CaSO4. Asam sitrat terbentuk dipisahkan dengan CaSO4 dengan rotary drum vacuum filter. Asam sitrat yang sudah dipisahkan diumpankan ke adsorber dan ion exchanger untuk menghilangkan warna larutan dan ion-ion. Kadar air pada asam sitrat dihilangkan menggunakan evaporator sehingga diperoleh kadar air sekitar 30%. Proses kristalisasi asam sitrat di crystallizer. Kristal asam sitrat kemudian dipisahkan dengan mother liquor menggunakan centrifuge. Keluar dari centrifuge, asam sitrat diumpankan ke rotary dryer agar diperoleh kadar air sebesar 0,2%. Pabrik ini menghasilkan produk utama berupa asam sitrat 9.049,50 ton/tahun dan produk samping CaSO4 sebanyak 11.450,95 ton/tahun. Bahan baku pabrik ini berupa molasses sebanyak 59.840,00 ton/tahun dengan bahan pendukung berupa jamur Aspergillus niger sebanyak 355,00 ton/tahun, H2SO4 98% sebanyak 8.892,67 ton/tahun, Ca(OH)2 sebanyak 6.989,01 ton/tahun, glucoamylase sebanyak 82,66 ton/tahun, KH2PO4 sebanyak 38,12 ton/tahun, (NH4)2SO4 sebanyak 76,24 ton/tahun, dan trace element sebanyak 3,05 ton/tahun. Kebutuhan air proses dan utilitas diambil dari Sungai Way Seputih sebesar 57,54 m3/jam dengan kebutuhan listrik maksimum sebesar 5.019,11 kW yang diperoleh dari PLN. Pabrik ini berlokasi di Kabupaten Lampung Tengah dengan luas tanah dan bangunan berturut-turut sebesar 5,27 ha dan 3,26 ha. Pabrik memiliki karyawan sebanyak 160 orang. Pabrik ini memiliki Fixed Capital sebesar $ 22.401.611,75 + Rp 209.951.967.905,35; Working Capital $ 1.229.473,89 + Rp 129.757.493.940,02; Manufacturing Cost sebesar $ 6.892.378,28 + Rp 350.301.913.116,69; General Expense sebesar $ 1.890.486,85 + Rp 71.597.197.937,76. Berdasarkan evaluasi ekonomi , pabrik ini memiliki RoI before tax sebesar 15,96%; RoI after tax sebesar 7,98%; PoT before tax sebesar 3,85 tahun; PoT after tax sebesar 5,56 tahun; DCFRR sebesar 14,60%; BEP sebesar 57,17% dan SDP sebesar 24,95%. Berdasarkan evaluasi ekonomi, sebagai pabrik fermentasi dengan resiko rendah, pabrik ini menarik secara ekonomi untuk dibangun.

Citric acid is chemical used for mixture in food, beverages, cleansers, medicines and cosmetics. Citric acid is used in this field due to the fact that citric acid has high solubility in water, buffering, antioxidants and capable bind metal ions in water. Citric acid can be produced by fermentation of molasses using Aspergillus niger. Production process of citric acid started by hydrolyzed molasses to glucose with glucoamylase catalyst at 1 atm, 70oC. Then glucose is sterilized at 100oC and then the fermentation process is carried out at 1 atm, 30oC, and pH 3-5.5. Glucose fermentation process into citric acid is using Aspergillus niger with addition KH2PO4, (NH4)2SO4, and trace elements as nutrient. Sludge is removed with rotary drum vacuum filter after fermentation. Filtrate from filter is reacted with Ca(OH)2 to obtain calcium citrate salt. Calcium citrate then reacted with H2SO4 to produce citric acid and CaSO4 as by product. Citric acid solution then separated from CaSO4 using rotary drum vacuum filter, color and ions are removed in adsorber and ion exchanger. The water in citric acid solution is removed using evaporator. The crystallization process of citric acid is carried out at crystallizer. Citric acid crystal from crystallizer then separated from mother liquor with centrifuge. To remove excess water to 0.2%, solid citric acid is feeded to rotary dryer. The Citric acid plant produces 9,049.50 tons / year of citric acid as main product and 11,450.95 tons / year of CaSO4 as by product. Raw material needed for molasses, Aspergillus niger, H2SO4 98%, Ca(OH)2, glucoamylase, KH2PO4, (NH4) 2SO4, and trace elements for citric acid production is 59,840.00 tons / year; 355 tons / year; 8,892.67 tons / year; 6,989.01 tons / year; 82.66 tons / year; 38.12 tons / year; 76.24 tons / year; and 3.05 tons / year respectively. Water for process and utility are taken from Way Seputih River at 57.54 m3 / hour with 5,019.11 kW electricity requirement obtained from PLN. This factory is located in Central Lampung Regency. The factory has 160 employees and Covering area of 5.27 hectare for land and 3.26 hectare building. The plant has Fixed Capital of $ 22,401,611.75 + Rp 209,951,967,905.35; Working Capital of $ 1,229,473.89 + Rp 129,757,493,940.02; Manufacturing Cost of $ 6,892,378.28 + Rp 350,301,913,116.69; General Expense of $ 1,890,486.85 + Rp 71,597,197,937.76. RoI before tax, RoI after tax, PoT before tax, PoT after tax, DCFRR, BEP, and SDP is 17.12%; 8.56%; 3.85 years; 5.56 years; 14.60%; 57.17%; 24.95% respectively. Based on economic evaluation as low risk fermentation plant, this plant is actractive to build.

Kata Kunci : asam sitrat, molasses, Aspergillus niger, fermentasi