BIOTEKNOLOGI

a. Jagung merupakan sumber kalori pengganti atau suplemen bagi beras, terutama bagi sebagian masyarakat pedesaan di Jawa Tengah, Jawa Timur, dan Sulawei. Dewasa ini, proporsi penggunaan jagung sebagai bahan pangan cenderung menurun, tetapi meningkat sebagai pakan dan bahan baku industri. Sebagai bahan pangan jagung dikonsumsi dalam bentuk segar, kering, dan dalam bentuk tepung.

Bekatul mengandung karbohidrat, protein, mineral, lemak, vitamin B kompleks (B1, B2, B3, B5, B6 dan B15) dan dietary fiber (serat pencernaan). Konsentrasi vitamin B15 per 100 gram bahan: rice bran(beras) 200 mg, jagung 150 mg, haverout 100 mg, wheat bran (dedak gandum) 30 mg.

Adapun kandungan gizi jagung (zenmayslina) : energi 150,00 kalori, protein 1,600 g, lemak 0,60 g, karbohidrat 11,40 g, kalsium 2,00 mg, fosfor 47,00 mg, serat 0,40 g, besi 0,30 mg, vitamin A 30,00 RE, vitamin B1 0,07 mg, vitamin C 3,00 mg, niacin 0,60 mg.

b. Nilai tambah produk dari segi ekonomi

Dalam hal ini mungkin sedikit persaingan, karena produk yang kami tawarkan adalah produk baru yang belum ada sebelumnya di Desa Sekaran. Sehingga kami mengembangkan bisnis ini ke warung-warung yang masih menggunakan tempe sebagai salah satu menu utamanya. Serta selalu melakukan inovasi produk, dengan mengutamakan kepuasan konsumen.

c. Keterkaitan dengan produk lain

Dalam pembuatan tempe bekatul jagung, bahan baku mudah didapatkan di pasar-pasar maupun toko sembako terdekat. Di samping mudah didaptakan harganya relatif murah, sehingga cocok untuk masyarakat golongan wkonomi menengah ke bawah.

d. Potensi pasar

Banyaknya masyarakat yang sudah mengenal jagung maupun bekatul jagung dalam kehidupan sehari-hari serta mengingat harga tempe kedelai yang sekarang realtif mahal, maka usaha ini memiliki potensi dan sgemen pasar yang cukup besar. Apalagi harga dari produksi ini juga tidak terlalu mahal, relatif murah dengan kualitas produk yang baik dan tidak menimbulkan efek samping yang berbahaya karena dibuat dari bahan-bahan alami.

e. Pesaing dan peluang usaha

Walaupun sudah banyak produk tempe di pasaran, namun produk tempe dari bahan bekatul jagung ini masih baru diperkenalkan pada masyarakat, sehingga tidak menutup kemungkinan peluang usaha.

Mahalnya harga kedelai di pasaran Internasional sampai pasaran tradisional membuat para produsen tempe di Indonesia banyak yang gulung tikar karena tidak bisa berproduksi dan menutupi biaya operasional pabrik yang sangat tinggi. Akibatnya banyak karyawan yang sehari-hari menggantungkan hidupnya pada pabrik tempe ikut menjadi korban. Berbagai upaya telah dilakukan oleh para pengusaha tempe di Indonesia untuk mempertahankan usahanya, salah satunya dengan mengurangi jumlah pekerja demi menutupi biaya operasional dan kelangsungan produksinya.

Berbagai inovasi dilakukan untuk mencari alternatif lain pengganti tempe sebagai salah satu sumber protein, salah satunya adalah tempe dari bekatul jagung (Zenmayslina).

Khasiat jagung antara lain pembangun otot dan tulang, baik untuk otak dan sistem sayaraf, mencegah konstipasi, menurunkan resiko kanker dan jantung, mencegah gigi berlubang, serta minyaknya dapat menurunkan kolesterol darah.

Dalam perdagangan, jagung dibagi dalam kelas-kelas, mulai dari yang nomor satu sampai kepada kelas terendah. Kelas jagung tersebut berubah-ubah tergantung dari kandungan airnya, jumlah biji yang pecah, retak atau berjamur dan benda-benda yang bercampur dengan jagung tersebut. Termasuk kelas nomor satu adalah jagung yang bijinya utuh, bearnya seragam dan setiap biji harus dari mutu yang baik. Tidak boleh ada biji yang pecah, berjamur, retak atau lunak dalam jagung nomor satu, kandungan air tidak melebihi 14 %. Jagung di kelas terendah mengandung lebih 23 % air (Anggorodi, 1985:244).

Protein jagung dapat bervariasi dari mulai sedikit di bawah 8% - lebih dari 10 % rata-rata adalah 8,7 %. Dedak jagung terdiri dari lapisan luar biji jagung, mencakup kulit dan ujung tudung dengan sedikit bagian pati lembaganya. Dedak jagung tidak menyamai dedak gandum dalam komposisinya, karena jagung tidak banyak mengandung protein dari pada biji jagung. Sebagai makanan karhidrat bagi ayam, dedak jagung ada lah kurang baik dibandingkan jagung giling.

Pada tahun 50-an bekatul menjadi makanan populer dikalangan petani dan penduduk pedesaan Indonesia. Ketika petani memupuk tanaman padinya dengan pupuk kandang, dan mengolah lahannya masih memakai kerbau atau sapi, serta petani menumbuk padi masih menggunakan alu. Bekatul jagung masih menjadi makanan populer, karena murah dan selalu siap setiap saat untuk dikonsumsi. Mereka belum menyadari betul manfaat bekatul sebagai penyembuh penyakit beri-beri karena banyak mengandung vitamin B1. Selebihnya hanya merasakan bahwa bekatul bisa menambah ketahanan tubuh mereka selam bekerja di sawah, tidak cepat lelah, tahan penyakit dan murah serta tersedia dengan melimpah.

Setelah menjadi modernisasi pengelolaan pertanian di pedesaan (Jawa), maka bekatul jagung mulai kurang populer, bahkan sudah banyak masyarakat saat ini yang belum pernah mengkonsumsi bekatul. Kita lebih mengenal bekatul sebagai makanan ternak. Hampir semua peternak memberikan makanan ternaknya dengan bekatul, seperti sapi, kerbau, kambing, kuda, dan sebagainya.

Terjadinya krisis pangan yang melanda saat ini, yang dikarenakan kurangnya produksi dan mahalnya bahan baku pembuatan produk menyebabkan harga bahan baku semakin tinggi di pasaran.

Proses Fermentasi

Proses fermentasi yang biasa pula dikenal dengan istilah ‘peragian’ adalah suatu proses yang memanfaatkan jada dari jasad renik misalnya rhizopus oligosporus dan rhizopus tolonifer yang digunakan untuk mengubah kacang kedelai menjadi tempe. Tempe, kecap, oncom, tauco, sosis, keju, tape, bir, brem, dan anggur merupakan beberapa jenis makanan/minuman yang dihasilkan dari proses fermentasi.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C₆H₁₂O₆) yang merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C₂H₅OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

Persamaan Reaksi Kimia

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2 ATP (Energi yang dilepaskan : 118 kJ per mol)

Dijabarkan sebagai

Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon dioksida

+ Energi (ATP)

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan.

Proses pembuatan tempe jagung adalah:

1. Biji jagung yang telah dipilih/dibersihkan dari kotoran, dicuci dengan air yang bersih kemudian direndam selama 1 malam.

2. Setelah bersih, jagung direbus dalam air selama 1 jam.

3. Jagung kemudian direndam 12 jam dalam air panas/hangat bekas air perebusan supaya jagung mengembang.

4. Berikutnya, jagung direndam dalam air dingin selama 12 jam.

5. Jagung direbus untuk membunuh bakteri yang kemungkinan tumbuh selama perendaman.

6. Jagung diambil dari dandang, diletakkan di atas tampah dan diratakan tipis-tipis. Selanjutnya, jagung dibiarkan dingin sampai permukaan keping jagung kering dan airnya menetes habis.

7. Sesudah itu, jagung dicampur dengan laru (ragi 2 %) guna mempercepat/merangsang pertumbuhan jamur. Proses mencampur jagung dengan ragi memakan waktu sekitar 20 menit. Tahap peragian (fermentasi) adalah tahap penentu keberhasilan dalam membuat tempe jagung.

8. Bila campuran bahan fermentasi jagung sudah rata, campuran tersebut dicetak pada loyang atau cetakan kayu dengan lapisan plastik atau daun yang akhirnya dipakai sebagai pembungkus. Sebelumnya, palstik dilobangi/ditusuk-tusuk. Maksudya ialah untuk memberi udara supaya jamur yagn tumbuh berwarna putih. Proses percetakan/pembungkus memakan waktu 3 jam. Daun yang biasanya buat pembungkus adalah daun pisang atau daun jati. Ada yang berpendapat bahwa rasa yang dibungkus plastik menjadi aneh “aneh” dan tempe lebih udah busuk (dibandingkan dengan yagn dibungkus daun).

9. Campuran jagung yagn telah dicetak dan diratakan permukaannya dihamparkan di atas rak dan kemudian dituutp selama 24 jam.

10. Setelah 24 jam, tutup dibuka dan campuran jagung didinginkan/diangin-anginkan selama 24 jam lagi. Setelah itu, campuran jagung telah menajdi siap jual.

11. Supaya tahan lama, yang misalnya akan menjadi produk ekspor dapat dibekukan dan dikirim ke luar negeri di dalam peti kemas pendingin.

• Proses membekukan untuk ekspor adalah sbb. Mula-mula tempe diiris-iris setebal 2-3 cm dan di-blanching, yaitu direndam dalam air mendidih selama lima menit untuk mengaktifkan kapang dan enzim. Kemudian, tempe dibungkus dengan plastik selofan dan dibekukan pada suhu 40⁰C sekitar 6 jam. Setelah beku, tempe dapat disimpan.

Dibuka daunnya lalu diletakkan diatas rak untuk dimalamkan satu malam, maka jadilah tempe jagung.

Jagung kuning

Selain jagung kuning, masih ada 2 warna lagi, pada jagung (Zea mays), yaitu jagung putih dan jagung merah. Diantara ketiga warna itu, jagung merah dan jagung putih jarang terlihat di Indonesia. Jagung kuning merupakan bahan baku ternah dan ikan yang populer digunakan di Indonesia dan di beberapa negara. Jagung kuning digunakan sebagai bahan baku penghasil energi, tetapi bukan sebagai bahan sumber protein, karena kadar protein yang tendah (8,9%), bahkan defisien terhadap asam amino penting, terutama lysin dan triptofan.

Kandungan nutrisi jagung :

• Bahan kering : 75 – 90 %
• Serat kasar : 2,0 %
• Protein kasar : 8,9 %
• Lemak kasar : 3,5 %
• Energi gross : 3918 Kkal/kg
• Niacin : 26,3 mg/kg
• TDN : 82 %
• Calcium : 0,02 %
• Fosfor : 3000 IU/kg
• Asam Pantotenat : 3,9 mg/kg
• Riboflavin : 1,3 mg/kg
• Tiamin : 3,6 mg/kg

Analisis mutu dan keamanan konsumsi bagi kesehatan

1. Khasiat dan Kandungan Gizi Tempe

Tempe berpotensi untuk digunakan melawan radikal bebas, sehingga dapat menghambat proses penuaan dan emncegah terjadinya penyakit degeneratif (aterosklerosis, jantung koroner , diabetes melitus, kanker, dan lain-lain). Selain itu tempe juga mengandung zat antibakteri penyebab diare, penurun kolesterol darah, penegah penyakit jantung, hipertensi, dan lain-lain.

Komposisi gizi tempe baik kadar protein, lemak, dan karbohidratnya tidak banyak berubah dibandingkan dengan kedelai. Namun, karena adanya enzim pencernaan yang dihasilkan oleh kapang tempe, maka protein, lemak, dan karbohidrat pada tempe menjadi lebih mudah dicerna di dalam tubuh dibandingkan yang terdapat dalam kedelai. Oleh karena itu, tempe sangat baik untuk diberikan kepada segala kelompok umur (dari bayi hingga lansia), sehingga bisa disebut sebagai makanan semua umur.

Dibandingkan dengan kedelai, terjadi beberapa hal yang menguntungkan pada tempe. Secara kimiawi hal ini bisa dilihat dari meningkatnya kadar padatan terlarut, nitrogen terlarut, asam amini bebas, asam lemak bebas, nilai cerna, nilai efisiensi protein, serta skor proteinnya.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa gizi tempe lebih udah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan tubuh dibandingkan dengan yang ada dalam kedelai. Ini telah dibuktika pada bayi dan anak balita penderita gizi buruk dan diare kronis.

Dengan pemberian tempe, pertumbuhan berat badan penderita gizi buruk akan meningkat dan diare menjadi sembuh dalam waktu singkat. Pengolahan kedelai menjadi tempe akan menurunkan kadar raffinosa dan stakiosa, yaitu suatu senyawa penyebab timbulnya gejala flatulensi (kembung perut).

Mutu gizi tempe yang tinggi memungkinkan penambahan tenpe untuk meningkatkan mutu serelia dan umbi-umbian. Hidangan makanan sehari-hari yang terdiri dari nasi, jagug, atau tiwul akan meningkat mutu gizinya bila ditambah tempe.

Sepotong tempe goreng (50 gram) sudah cukup untuk meningkatkan mutu gizi 200 g nasi. Bahan makanan campuran beras-tempe, jagung-tempe, gaplek-tempe, dalam perbandingan 7 : 3, sudah cukup baik untuk diberikan kepada anak balita.

2. Anti Oksidan

Di dalam tempe ditemukan suatu zat antioksidan dalam bentuk isoflavon. Seperti halnya vitamin C, E, dan karotenoid, isoflavon juga merupakan antioksidan yang sangat dibutuhkan tubuh untuk menghentikan reaksi pembentukan radikal bebas.

Dalam kedelai terdapat tiga jenis isoflavon, yaitu daidzein, glisitein, dan genistein. Pada tempe, disamping ketiga jenis isoflavon tersebut juga terdapat antioksidan faktor II (6,7,4-trihidroksi isoflavon) yang mempunyai sifat antioksidan paling kuat dibandingkan dengan isoflavon dalam kedelai. Antioksidan ini disintesis pada saat terjadinya proses fermentasi kedelai menjadi tempe oleh bakteri Micrococcus Iuteus dan Coreyne bacterium.

Penuaan (aging) dapat dihambat bila dalam makanan yang dikonsumsi sehari-hari mengandung antioksidan yang cukup. Karena tempe merupakan sumber antioksidan yang baik, konsumsinya dalam jumlah cukup secara teratur dapat menegah terjadinya proses penuaan dini.

Penelitian yang dilakukan di Universitas North Carolina, Amerika Serikat, menemukan bahwa genestein dan fitoestrogen yang terdapat pada tempe ternyata dapat mencegah kanker prostat dan payudara.

Salah satu jenis produksi industri kimia yang dibutuhkan dalam jumlah yang terus meningkat adalah industri n-butanol. N-Butanol yang memiliki rumus kimia C₄H₉OH, merupakan produk hasil reaksi n-butiraldehid dengan hidrogen. n-Butanol merupakan cairan putih jernih dan berbau tajam. Produksi n-butanol sebagian besar digunakan pada pembuatan resin urea fonnaldehid dan plasticizer dibutil pthalat.

Disamping itu n-butanol juga digunakan untuk :

• bahan pelarut (solvent)
• pembuatan pernis nitroselulosa
• pembuatan minyak rem
• bahan ekstraksi pembuatan antibiotik, vitamin, dan hormon
• bahan pelarut ekstraksi minyak
• pembuatan 2,4-dikloropenoksi asam asetat yang merupakan racun rumput
• bahan pengering azeotrop (azeotropic dehidrating agent)
• pembuatan bahan-bahan kimia seperti butil amina, butil stearat, butilena, asam butirat, dan dibutil anilin.

Senyawa n-butanol pertama sekali ditemukan pada tahun 1852 oleh Wyrtz dengan cara memisahkan n-butanol dari campuran-campuran amil alkohol (minyak fusel). Kemudian pada tahun 1871, Lieben dan Rossi berhasil memperoleh n-butanol dari reduksi n-butiraldehid.

Sifat-sifat n-Butanol

A. Sifat Kimia n-Butanol

n-Butanol merupakan senyawa organik yang memiliki ikatan hidrogen, sehingga senyawa ini mempunyai titik didih yagn tinggi.

Gambar 1. Ikatan Hidrogen n-Butanol

Gambar 1. Ikatan Hidrogen n-Butanol

R – O – H

R

R – O – H O

H

Ada tiga reaksi utama terhadap n-butanol, yaitu :

1. Reaksi Substitusi

Gugus OH pada n-butanol dapat diganti oleh atom halogen, misalnya klor.

Persamaan reaksi :

CH₃CH₂CH₂-OH + H-Cl CH₃CH₂CH₂CH₂-Cl + H₂O

n-butanol n-klorobutana

2. Reaksi Oksidasi

n-butanol dapat dioksidasi oleh sejumlah senyawa menjadi asam karbosilat. Senyawa yang biasa digunakan sebagai zat pengoksidasi adalah : KmnO₄ dengan OH, HNO₃ pekat, atau H₂CrO_4.

3. Reaksi Eliminasi

n-butanol dapat bereaksi eliminasi dan menghasilkan n-butilena. Reaksi ini melepaskan air, sehingga disebut juga reaksi dehidrasi. Reaksi berlangsung pada temperatur 60◦C dengan katalis dehidrasi H2SO4 pekat.

B. Sifat Fisika n-Butanol

No	Parameter Sifat Fisika	Nilai
1	Berat Molekul (gr/mol)	74,12
2	Titik didih pada 1 atm (o C)	117,73
3	Titik beku, ( o C )	-89,3
4	Spesifik gravity pada 20oC	0,8098
5	Indeks Bias	1,3993
6	Viscositas pada 20oC, cP	2,95
7	Kalor Jenis pada 20oC, kal/g	0,559
8	Panas Penguapan, kal/g	141,3
9	Panas Pembakaran, kkal/g	8,62
10	Temperatur Kritis, oC	287
11	Tekanan kritis, atm	48,4
12	Titik Nyala, OC	32
13	Tegangan Permukaan pada 20oC, dyne/cm	24,6
14	Kelarutan dalam air pada suhu 30oC, % berat	7,1
15	Kelarutan air pada n-butanol pada 30oC, % berat	20,6
16	Titik Didih, OC	92,7

PROSES PEMBUATAN n-BUTANOL

n-Butanol dapat diperoleh dari berbagai macam proses seperti fermentasi, kondensasi aldol, proses reppe oksidasi butana, ziegler, dan hidrogenasi.

2.1 Proses Fermentasi.

Bahan baku yang biasa digunakan untuk menghasilkan n-butanol pada proses fermentasi adalah molase. Molase merupakan hasil samping dari industri gula yang diperoleh setelah sakarosa dikristalisasi dan disentrifusi dari sari gula tebu.

Proses fermentasi molase menggunakan kultur bakteri. Bakteri ini dapat mengubah glukosa menjadi nButanol dan gas Ch. Molase bersama kultur bakteri dimasukkan ke dalam tangki fermentasi yang beroperasi pada kondisi aerob. Pada proses ini akan terbentuk gas CO2 clan hidrogen. Gas-gas ini ditampung untuk kemudian direcovery.

Reaksi fermentasi:

(C­₆H₁₀O₅)_x C₆H₁₂O₆CH₃COCH₃ + CH₂CH₂CH₂OH + C₂H₂OH + CO₂ + H₂

Alkohol hasil fermentasi merupakan alkohol berkadar rendah yang disebut geer. Alkohol ini kemudian dibawa ke ko;om beer. Kolom ii berjumlah 2 buah dan berfungsi untuk menaikkan konsentrasi alkohol yang diperoleh. Hasil atas beer kolom kedua dibawa ke kolom destilasi pertama untuk memisahkan aseton dari alkohol. Hasil bawah kolom beer dibawa ke kolom destilasi kedua utnuk memperoleh

n-butanol dengan kemurnian 96%.

Selain n-butanol, proses ini juga menghasilkan aseton dan etanol. Tiap 1 gallon molase mengandung 6 lb gula yang akan menghasilkan 1,45 lb n-butanol; 0,4 lb aseton; dan 0,07 lb campuran etanol, CO₂, dan hidrogen.

2.2. Kondensasi Aldol

Proses aldol merupakan proses pembuatan n-butanol secara sintetik. Bahan baku yang digunakan pada proses ini adalah etil alkohol atau asetilen. Mula-mula etanol didehidrogenasi atan asetilen dihodrasi untuk menghasilkan asetaldehid dengan menggelakkan katalis merkuri sulfat.

Kemudian asetaldehid dikondensasi pada reaktor menjadi aldol pada temperatur 10-25 DC dan tekanan atmosfer, dengan menambahkan sejumlah kecil soda kaustik. Sebesar 60% asetaldehid akan terkonversi menjadi aldol.

Dari reaktor, aldol dibawa ke kolom dehidrasi untuk memisahkan aldol dari asetaldehis yang tidak terkonversi. Asetaldehid yang terpisah direcycle ke tangki asetaldehis untuk digunakan sebagai umpan reaktor. Dari kolom dehidrasi aldol diumpankan ke kolom destilasi untuk direaksikan dengan asam asetat membentuk krotonaldehid. Krotonaldehid kemudian dihidrogenasi pada fase uap untuk menghasilkan n-butanol.

Persamaan reaksi:

CH₃CHO CH₃CH(OH)CH₂CHO CH₃CH=CHCHO CH₃ CH₂CH₂OH

Asetaldehid aldol krotonaldehid n-butanol

Pada kolom hidrogenasi, gas hidrogen clan katalis, nikel-kromium diumpankan. Kolom hidrogenasi bekerja pada temperatur 135-175^oC. Produk keluar kolom ini dengan kemurnian 80% n-butanol clan 20% n-butiraldehid.

2.4 Proses Hidrogenasi

Butiraldehid cair yang terdiri dari 99% n-butiraldehid dan 1% i-butiraldhid dicampur dengan air (3% ari maupan butiraldehid) pada sebuah mixer yang bekerja pada tekanan 1 mm dan temperatur 30^oC untuk menghindari ketonisasi. Campuran ini diuapkan pada vaporizer, dan dikontakkan dengan gas yang terdiri dari 99,5% H₂ dan 0,5% N₂ pada suatu reaktor hidrogenasi.

Reaktor hidrogenasi ini merupakan fixed bed reactor dengan dua buah bed didalamnya. Pada reaktor terjadi reaksi hidrogenasi antara n-butiraldehid dan H₂ sebagai reaksi utama, reaksi hidrogenasi antara i-butanol dan H₂ sebagai reaksi samping. Untuk mempercepat mekanisme reaksi digunakan katalis Co pada permukaan alimina.

Persamaan reaksi :

C₃H₂CHO + H₂C₄H₉OH

n-butiraldehid n-butanol

Reaktor bekerja pada tekanan pada tekanan 35 atm, temperatur 100-200^oC. Bahan baku memasuki reaktor pada temperatur 100^oC dan meninggalkan reaktor pada temperatur 155,4^oC. Reaksi hidrogenasi adalah reaksi eksoterm, mm karena reaktor adalah bersifat adiabatis maka kelebihan panas pada reaktor dihilangkan dengan air pendingin yang memasuki reaktor melalui external exchanger. Pada reaktor ini 75% n-butiraldehid akan terkonvensi menjadi n-butanol.

Hasil dari reaktor kemudian dibawa ke separator yang bekerja pada tekanan 37 atm dan temperatur 60^oC untuk memisahkan sisa gas H₂ dan gas inert N₂ dari butanol, butiraldehid, dan H₂O. Gas H₂ dan N₂ yang keluar dari top separator setelah diturunkan tekanannya paa expansion valve menjadi 30 atm akan dipurging ¼ bagian, sedangkan sisanya direcycle dan dicampurkan kembali dengan umpan gas dari H₂ plant.

Butiraldehid, butanol, dan H₂O yang meninggalkan bottom separator akan menuju ke menara destilasi-1 untuk pemurnian butanol setelah diturunkan tekanannya hingga 1 atm pada expansion valve. Umpan memasuki menara destilasi-1 pada tekanan 1 atm dan temperatur 101,5^oC. Produk bawah menara destilasi-1 terdiri dari 99% n-butanol, 0,75% ibutanol, dan 0,25% H₂O.

Destilat menara destilasi-1 yang terdiri dari n-butiraldehid yang terdiri dari n-butiraldehid, i-butiraldehid, H₂O, dan sebagian i-butanol akan diumpankan ke menara destilasi-2 pada tekanan 1 atm dan temperatur 80,6^oC. Menara sedtilasi-2 bertujuan untuk memanfaatkan sisa butiraldehid sebagai bahan proses dengan merecycle destilat menara destilasi-2 ke mixer kembal

PEMILIHAN PROSES

Pada proses pembuatan n-butanol sering menggunakan proses hidrogenasi, karena proses hidrogenasi memiliki beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan proses-proses lainnya, yaitu :

• Memiliki konversi reaksi relatif lebih besar, yaitu 75%, sehingga untuk jumlah bahan-bahan yang sama banyaknya akan diperoleh basil n-butanol yang lebih banyak, sehingga secara ekonomis dipandang lebih menguntungkan.
• Proses hidrogenasi tidak membutuhkan pemisahan yagn rumit, sehingga peralatan yang digunakan relatif lebih sederhana.
• Kemurinian produk yang dihasilkan cukup tinggi, mencapai 99 %
• Harga bahan baku pembuatan n-butanol dengan proses hidrogenasi relatif lebih murah.

n-butiraldehid sebagai bahan baku pembuatan n-butanol ini merupakan cairan jernih yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Sifat fisika n-butiraldehid antara lain dapat larut dalam air, etil alkohol, etil asetat, aseton, dan toluen, dan merupakan zat yang mudah terbakar. Sedangkan hidrogen merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan berasa, dan bila dicampur dengan udara akan menghasilkan campuran yang mudah terbakar dan meledak.

Spesifikasi bahan baku dan produk apat dilihat pada tabel berikut:

Keterangan	n- Butiraldehid	i-Butiraldehid	Hidrogen	Nitrogen
Rumus Kimia	n-C3H7CHO	i-C3H7CHO	H2	N2
Berat Molekul	72,11	72,11	2	28
Titik Didih Normal (oC)	74,8	64,1	-252,8	-195,8
Spesifik Gravity (20oC)	0,817	0,7938	0,06948	0
Densitas pada 30oC (kg/m3)	731,9	728,9	0,08	1,126
Viscositas pada 30oC (cP)	0,343	0,504	0,019	0,009
Temperatur Kritis (oC)	251	240	-240,2	-147,2
Tekanan kritis (atm)	40	41	12,8	33,5

terangan	n-Butanol	i-Butanol
Rumus Kimia	n-C4H2OH	i-C4H9OH
Berat Molekul	74,120	71,12
Titik Didih Normal (oC)	117,73	107,89
Spesifik	0,8098	0,8057
Gravity (20oC)
Densitas pada 30oC (kg/m3)	787,2	785,4
Viscositas pada 30oC (cP)	2,307	2,95
Temperatur kritis (oC)	287	265
Tekanan kritis (atm)	43,6	42,4

Limbah Industri Minyak Kelapa Sawit

Limbah yang dihasilkan dari proses pengolahan minyak kelapa sawit adalah limbah cair dan limbah padat. Limbah padatnya berupa tandan buah kosong dan cangkang sawit. Tandan buah kosong umumnya dapat dimanfaatkan kembali dilahan perkebunan kelapa sawit untuk dijadikan pupuk kompos. Prosesnya terlebih dahulu dicacah sebelum diaplikasikan (dibuang) ke lahan. Sedangkan cangkang buah sawit dapat dimanfaatkan kembali sebagai alternatif bahan bakar (alternative fuel oil) pada boiler dan power generation.

Limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan industri pengolahan minyak sawit merupakan sisa dari proses pembuatan minyak sawit yang berbentuk cair. Limbah ini masih banyak mengandung unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dan tanah. Limbah cair ini biasanya digunakan sebagai alternatif pupuk di lahan perkebunan kelapa sawit yang sering disebut dengan land application.

Salah satu penanganan limbah tersebut adalah BIOdiesel plot plan

Biodiesel Kelapa Sawit, Alternatif BBM Ramah Lingkungan

Berdasarkan hasil penelitian tahun 2000 yang dilakukan BPPT, bahan bakar biodiesel terbilang ramah lingkungan karena tingkat pencemarannya rendah. Hal ini sesuai dengan program langit biru pemerintah yang bertekad mengurangi kadar Sox NO_x dan timbale dalam BBM.

Biodiesel kelapa sawit di negara seperti Amerika Serikat (AS) dan Australia sudah banyak diaplikasikan. Sedangkan pemakaian secara besar-besaran justru terjadi di negara Amerika Latin dan Afrika, dimana produksi kelapa sawit cukup tinggi. Bahkan di Jerman pemakaian biodiesel sudah diterapkan langsung, baik utnuk kenderaan maupun mesin industri.

Dr. Ralf Truck, Direktur Campa Biodiesel Gmbh and Co, berkedudukan di Ochsenfurt, Jerman, dalam kesempatan sama menerangkan sisi positif penggunaan biodiesel. “Biodiesel kelapa sawit cocok untuk mengoperasikan banyak jenis dan merek mobil. Mengandung asetan tinggi, yiatu lebih dari 55, bebas dari sulfur, selalu bisa diperbaharui, tidak mengandung toksin atau racun, padat energi dan mampu dioperasikan di musim dingin, yaitu dalam suhu di atas mius 20 derajat Celcius,” jelas Truck.

Hanya saja bahan bakar ini perlu melalui proses transertifikasi lebih dulu sebelum bisa digunakan. Di Jerman, persediaan produksi kelapa sawit sangat terbatas mengingat negara ini tidak memusatkan diri di bidang perkebunan.

Alasan itulah yang dikemukakan Truck mengenai alasan pihak Campa Biodiesel menjalin kerjasama dengan BPPT dan PT Hutani Lestari sebagai pemasok kelapa sawit.

Rahamat menjelasaskan bahwa produksi kelapa sawit di Indonesia cukup meningkat dari tahun ke tahun. Dari satu hektar kebun dihasilkan rata-rata 20 ton. Setelah, diproses akan menghasilkan sekitar empat ton minyak kelapa sawit. Data tahun 2000 menunjukkan bahwa terdapat sekitar tiga juta hektar kebun kelapa sawit yang menghasilkan minyak sekitar 6,7 juta ton. Rahmat optimis kalau cadangan sumber energi fosil menipis, indonesia telah siap dengan sumber energi kelapa sawit.

BBM Alternatif.

Ir.Arsyadi Mulyosurono, kepala balai rekayasa desain sitem dan teknologi BPPT memperkirakan harga solar tahun 2003 bisa mencapai Rp.2200 per liter sehubungan dengan berkurangnya subsidi BBM dari pemerintah. Di sisi lain, Indonesia menjadi penghasil minyak kelapa sawit terbesar didunia. Untuk mengatasi over produksi dan menyeimbangkan harga BBM, maka kelapa swait perlu diolah menjadi biodiesel.

“hingga saat ini biodiesel di Indonesia baru mencapai tahap penelitian. Sedangkan Jerman sebagai negara yang sama sekali tidak memproduksi minyak kelapa sawit telah menjadi penghasil biodiesel terbesar di dunia,” Komentar Arsyadi. Ia menyebut juga Austria, Amerika Serika(AS), Jepang dan malaysia sebagai negara yang telah membangun biodiesel Plant dengan berbagai sumber bahan baku.

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif pengganti solar yang memiliki karakteristik serupa dengan solar. Sebagai bahan bakar, biodiesel memiliki beberapa kelebihan yaitu, ramah lingkungan dan selalu bisa diperbaharui. Dari hasil penelitian telah dibuktikan bahwa campuran antara biodiesel (30 Persen) dan solar (70 Persen) menghasilkan engine yang tak jauh beda dengan bahan bakar solar 100 persen.

Secara teknis, biodiesel (metil ester) terbentuk melalui reaksi transesterifikasi, yaitu reaksi anatara senyawa ester (CPO/CPO Parit) dengan senyawa alkohol (methanol). Menurut Arsyadi yang telah melakukan penelitian sejak tahun 2000, pada reaksi ini diperlukan kualitas untuk mempercepat proses. Produk yang dihasilkan dengan feed minyak kelapa sawit adalah 95 persen biodiesel (termasuk senyawa alkohol yang bereaksi) dan produk samping berupa 5 persen gliserol.

‘CPO Parit atau minyak kotor mempunyai kadar FFA antara 40 sampai 70 persen dan merupakan produk limbah dari pabrik kelapa sawit (PKS). Dengan pemanfaatan CPO Parit ini diharapakan tuntutan zero wate production akan terpenuhi,” jelas Arsyadi.

Produksi minyak kelapa sawit dengan rendemen sekitar 21 persen, hasil CPO parit diperkirakan antara 0,3 samapai 0,6 persen berat basah yang diproses.

Rencana pembanguanan pabrik biodiesel dirancang dengan kapasitas produksi 400 kilogram per jam. Lokasi pabrik disarankan menjadi bagian dari PKS. Sedang luas tanah yang diperlukan untuk bangunan diperkirakan 250 meter persegi.

“Selama ini 30 persen kebutuhan solar Indonesia di dapat dari impor. Dengan enghasilkan solar biodiesel diharap mampu menekan impor dan biaya solar di masa mendatang,” ujar Arsyadi yang telah bergabung dengan BPPT sejak 1981 ini.

Biaya Besar

Sejak tahun 2000, pengembangan biodiesel di Indonesia telah melalui beberapa tahap. Optimalisasi hasil litbang dilakukan mulai tahun 2002 ini. Tahun 2002 sampai 2003 akan mulai didirikan pilot plant dan aplikasinya, terdiri atas satu unit pilot plant serta studi fuel blending untuk uji status dan uji jalan.

Baru pada 2003 diadakan sosialisasi untuk komersialisasi. Tahap ini mencakup regulasi, standarisasi, skenario produksi dan studi dampak sosial ekonomi. Untuk membangun pilot plant berkapasitas lima hingga 10 ton per hari, BPPT menjalin kerjasama dengan pihak Campa Biodiesel pada tanggal 15 Maret 2002.

Dalam melakukan penelitian dan pengembangan terhadap biodiesel, BPPT tidak sendiri, BPPT bekerja sama dengan Departemen Pertanian, ITB, Universitas Gajah Mada (UGM) dan Institut Pertanian Bogor (IPB), BPPT telah mulai meneliti biodiesel sejak tahun 1996.

Menurut Arsyadi, studi kasus rencana pembangunan pabrik biodiesel untuk pemenuhan bahan bakar memerlukan investasi sebesar Rp. 2,1 milyar. Jumlah ini belum termasuk pembangunan peralatan teknis dan sumber daya manusia. (mer)

Melakukan Pembuatan Biodiesel Pilot Plant pada Kelapa Sawit

Optimasi proses dari prototype dituangkan dalam desain pilot plant biodiesel berskala 8 ton/hari yang dibangun di Propinsi Riau. Penentuan lokasi pilot plant di daerah Riau ini, lantaran adanya dukungan dari Pemerintah Daerah setempat untuk membangun pilot plant serta ketersediaan bahan baku untuk uji coba. Luas areal yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk Biodiesel di daerah Riau merupakan yang terbesar di Indonesia yang mencapai 1.326.023 ha dengan produksi CPO mencapai 3.337.151 ton.

Pembangunan Biodiesel plant di Kabupaten Ogan Komering Ulu Timur-Sumatera Selatan dan di Kabupaten Kotabaru-Kalimantan Selatan, masing-masing dengan kapasitas 6 ton minyak biodiesel per hari.

Pada dasarnya, proses pembuatan Biodiesel sama untuk berbagai bahan baku sehingga pilot plant ini dapat difungsikan untuk memproduksi Biodiesel dengan bahan baku minyak apa saja. Pilot plant ini didesain dengan muatan lokal yang tinggi, dengan mengutamakan material dan pabrikasi dalam negeri (sumber BRSDT-BPPT dan dari berbagai sumber Lem Lit).

TEKNOLOGI BIOGAS UNTUK PETERNAK

Semangat pemerintah dalam upaya mengefesienkan biaya anggaran dengan secara bertahap mengurangi subsidi BBM mengakibatkan dikembangkannya sektor energi alternatif dan terbarukan. Teknologi biogas merupakan teknologi yang relatif sudah sangat tua dikembangkan dan digunakan di berbagai negara sejak puluhan tahun yang lalu. Teknologi ini mudah diaplikasikan dan dioperasikan bahkan di berbagai belahan dunia, mulai dari pedalaman afrika dengan teknik super sederhana, sampai skala industri di Jerman. Teknologi ini sangat sesuai dikembangkan di Nusa Tenggara Barat (NTB), mengingai NTB merupakan salah satu sentra penghasil ternak terbesar di Indonesia.

Selain potensi aplikasinya yang memadai (mudah di buat), produksi biogas juga memberikan nilai tambah ekonomis bagi masyarakat sebagai sarana penyedia energi siap pakai. Berdasarkan basis perhitungan pemanfaatan kotoran 2 ekor sapi, maka produksi biogas dapat mencapai 1 m3 per hari. 1 m3 Biogas setara dengan :

• 60-100 watt lampu bohlam selama 6 jam
• 5-6 jam memasak menggunakan kompor gas
• Setara dengan 0,7 liter bensin
• Dapat memproduksi 1,25 kwh listrik

Biogas merupakan campuran gas Metana (60-70%), CO₂ dan gas lainnya yang dihasilkan oleh bakteri metanogenesis yang terdapat pada rawa dan perut manusia seperti sapi dan kerbau. Biogas terbentuk melalui tiga tahap, yaitu : hidrolisis, asidifikasi (pengasaman), dan metanogenesis. Pada tahap hidrolisi, molekul-molekul dioksidasi secara enzimatik menjadi molekul-molekul pendek. Molekul rantai pendek tersebut di uraikan lebih lanjut menjadi asam organik oleh bakteri asetogenik. Selanjutnya asam organik tersebut diuraikan membentuk gas metana.

Pembuatan Biogas

Semua bahan organik dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biogas, sampah hijau, kotoran ternak maupun unggas. Namun demikian, kotoran hewan lebih sering dipilih karena ketersediaannya yang melimpah, memiliki keseimbangan nutrisi, mudah dicerna dan relatif dapat diproses secara biologi. Kotoran sapi merupakan substrat yang dianggap paling cocok karena telah secara alami mengandung bakteri penghsil gas metana.

Secara teknis proses pembentukan biogas berlangsung dalam biodigester yang merupakan wadah kedap udara tempat terbentuknya biogas. Biodigester ini dapat dibuat dari drum, beton atau plastik. Teknologi biodigester yang saat ini paling banyak dikembangkan adalah menggunakan plastik polietilen. Penggunaan plastik sebagai material konstruksi sangat menguntungkan karena sederhana, mudah diinstalasi dan dioperasikan dengan harga yang sangat murah dibandingkan menggunakan drum atau beton. Harga material instalasi berkisar antara 200-300 ribu rupiah. Teknologi biodigester plastik ini sangat direkomendasikan terutama karena harganya yang sangat murah, operasionalnya mudah, sederhana dan sangat mudah dibuat. Lebih dari 200 ribu unit instalasi biogas plastik telah dibangun dan beroperasi dengan baik di Vietnam. Plastik juga tahan lama dengan usia pakai dapat mencapai 5-10 tahun.

kotoran ternak secara langsung dibersihkan menggunakan air dari lantai kadnang. Campuran air dan kotoran masuk ke dalam biodigester dan diproses membentuk biogas. Gas akan masuk ke dalam tabung penampung gas dan langsung bisa digunakan untuk memasak atau keperluan lainnya. Sedangkan keluaran/output digester dapat langsung digunakan sebagai pupuk cair atau dikeringkan menjadi pupuk kompos. Informasi lengkap mengenai teknik pembuatan biodigester dari bahan plastik ini sebenarnya telah sangat banyak dipublikasikan. Namun kebanyakan menggunakan bahasa Inggris. Sebuah kelompok pecinta pertanian telah emndokumentasikan tata cara pembuatan biodigester plastik dengan cukup detail. Dokumen yang menjelaskan details teknis pembuatan biodigester dari plastik tersebut di lampirkan dalam attachment(Teknik pembuatan biodigester dari plastik dan Biogas skala rumah tangga).

Kotoran sapi menjadi listrik

Salah satu pemanfaatan biogas yang sangat strategis namun belum banyak diterapkan adalah menjadikannya bahan bakar generator listrik. Karena ketika sudah menjadi listrik maka akan sangat mudah untuk di manfaatkan dengan berbagai macam cara. Baik untuk penerangan , atau menjadi sumber energi bagi alat-alat listrik lainnya . Balai besar pengembangan Mekanisasi Pertanian – Serpong telah berhasil mengembangkan pembangikit lsitrik skala rumah tangga menggunakan bahan bakar campuran solar-biogas, teknologi ini bisa diadopsi dan menurut hemat penulis sangat aplikatif untuk masyrakat terutama di daerah terpencil. Penulis juga berkeyakinan bahwa modifikasi Gen-set berbahan bakar bensin juga dapat dilakukan melalui penambahan conventer. Strateginya mirip dengan penambahan conventer pada mesin mobil berbahan bakar bensin agar mampu menggunakan bahan bakar gas. Namun demikian penelitian lebih lanjut untuk kasus generator listrik berbahan bakar murni biogas ini masih perlu dilakukan. Artikel mengenai pembangkit listrik tenaga solar-biogas dilampirkan di attachment.

Biogas di Gumi Sasak

Penulis pernah menfasilitasi pembuatan biogas di Kampung Bunmundrak, Desa Sukarare, Lombok Tengah dengan hasil yang memuaskan. Biodigester plastik yang dibuat mampu memproduksi gas secara terus-menerus dan dapat dipergunakan untuk memasak. Pengalaman ini bisa dijadikan contoh untuk penerapan teknologi ini di kalangan masyarakat yagn lebih luas.

Bangunan utama dari instalasi biogas adalah Digester yagn berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan bahan-bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling banyak digunakan adalah model continous feeding dimana pengisian bahan organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yang dihasilkan dan banyaknya biogas yang diinginkan. Lahan yang diperlukan sekitar 16 m². Untuk membuat digester diperlukan bahan bangunan seperti pasir, semen, batu kali, betu koral, batu emrah, besi konstruksi, cat dan pipa pro Lokasi yang akan dibangun sebaiknya dekat dengan kandang sehingga kotoran ternak dapat langsung disalurkan ke dalam digester. Disamping digester harus dibangun juga penampung sludge (lumpur) dimana sludge tersebut nantinya dapat dipisahkan dan dijadikan pupuk organik padat dan pupuk organik cair.

Setelah pengerjaan digester selesai maka mulai dilakukan proses pembuatan biogas dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemsukan kedalam digester.

2. Mengalirkan lumpur ke dalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yagn ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yagn ada di dalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh.

3. Melakukan penambahan starter (banyak dijual dipasaran) sebanayak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasaitas digester 3,5 – 5,0 m_­­²_­. setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi

4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk adalah gas CO₂­. Sedangkan pda hari ke -10 samapai hari ke -14 baru terbentuk metana (CH­₄) dan CO₂ mulai menurun. Pada komposisi CH₄ 54% dan CO₂ 27 % maka biogas akan menyala.

5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas optimal.

Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metana untuk memasak juga mengurangi pencemaran lingkungan, menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik cair dan yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui.

Kotoran ternak bisa jadi sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Lewat proses fermentasi, limbah yang baunya amat merangsang itu dapat diubah menjadi biogas. Energi biogas punya kelebihan dibanding energi nuklir atau batu bara, yakni tak berisiko tinggi bagi lingkungan. Selain itu, biogas tidak memiliki populasi yang tinggi.