Studi Kelayakan Industri Chitosan
1. PendahuluanChitosan dan turunannya mempunyai fungsi kegunaan
yang unik dan banyak sekali aplikasinya seperti pada makanan,
kosmetik, biomedis, pertanian, dan lingkungan. Sifat anti jamur,
anti bakteri dan anti virus pada chitosanlah yang menyebabkan dapat
dipakai dalam biomedis. Hasil penelitian Simpson et al.(1989), Wang
(1992), dan Chang et al. (1997) menunjukkan bahwa chitosan dapat
meng-inaktifkan bakteri Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,
Proteus vulgaris dan E. coli. Hasil riset yang dilakukan Departemen
Teknologi Hasil Perairan, FPIK-IPB menunjukkan bahwa pemberian
larutan 1,5% chitosan mampu mengurangi jumlah lalat yang hinggap
pada ikan asin dan dapat mengawetkannya selama 2 bulan. Pada dosis
yang sama chitosan dapat mempertahankan keutuhan, warna tahu selama
lebih dari 2 hari pada kondisi suhu ruang. Hasil riset menunjukkan
bahwa chitosan tidak bersifat racun dan alergi (non toxic and non
allergenic) sehingga tubuh tidak akan menolak seperti zat asing.
Sifat chitosan sebagai flokulan dan koagulan yang dapat diuraikan
(biodegradable) dan anti jamur (antifungal) membuat chitosan cocok
digunakan untuk bidang lingkungan dan pertanian. Tujuan pembuatan
proposal ini adalah dalam rangka mempersiapkan produksi chitosan
untuk memenuhi kebutuhan industri makanan kecil dan menengah di
wilayah Kotamadya dan Kabupaten Bogor.
1 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
2. Profil ProdukSecara kimiawi chitosan mempunyai struktur yang
sama dengan selulosa, bedanya terletak pada gugus rantai C-2 dimana
gugus hidroksi C2 pada chitosan digantikan oleh amino (NH2).
Chitosan yang dihasilkan Departemen Teknologi Hasil Perairan,
FPIK-IPB dalam skala laboratorium secara umum sudah memenuhi
standard yang ditetapkan Protan (Gambar 1 dan Tabel 1 ).
Gambar 1. Penampakan chitosan produksi Departemen Teknologi
Hasil Perairan, FPIK-IPB Tabel 1. Spesifikasi Karakteristik
Standard Protan dan Hasil Departemen Teknologi Hasil Perairan,
FPIK-IPB Parameter Rendemen Ukuran Partikel Kadar Air Kadar Abu
Derajat Deasetilisasi Viskositas Warna Standard Protan Partikel
< 2 mm 10 mesh Kurang dari 10 % Kurang dari 2 % > 70 %
Chitosan-Dep THP Serbuk Tepung 8,40 % 0,08 % 82,60 % > 200 cp
Putih
2 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
3. Peluang PasarChitin dan produk turunannya (chitosan)
merupakan komoditas yang berpeluang besar untuk dikembangkan,
karena hampir pada setiap aspek kehidupan produk ini banyak
dimanfaatkan baik dalam bentuk murninya ataupun sebagai komponen
pelengkap (complement) dalam suatu produk tertentu. Beberapa jenis
industri yang memanfaatkan chitosan disajikan pada Tabel 2. Tabel
2. Beberapa Jenis Industri yang Menggunakan Chitin dan ChitosanNo
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Fungsi dalam Produk Food film, flavor
preservative,flavor Industri makanan enhancer, texture-enhancing
agent, stabilisasi warna Industri makanan Dietary supplement
(fiber), pengikat kesehatan kolesterol Pengolahan limbah Mengikat
logam berat, flokulan dan koagulan Lapisan anti air, memperbaiki
kekuatan basah Industri tekstil kering. Film former, pertambahan
kekuatan, basah Industri kertas kering Menjaga kekentalan,
pelapisan, kelembaban Industri kosmetika non alergi, sifat
fungicidal dan fungistatic Bahan baku benang bedah, kontak lensa,
Biomedis wound healing Jenis Industri
3 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
4. Ketersediaan Bahan BakuChitosan secara alami dapat ditemukan
pada kulit crustacea seperti kepting, udang, lobster, selain itu
juga terdapat pada kerangka luar (exoskeleton) zooplankton , coral
dan ubur-ubur. Bahan baku yang paling potensial di Indonesia untuk
industri chitosan pada saat ini adalah dari udang. Pada
industri-industri cold storage perikanan yang mengolah udang, pada
umumnya tidak semua bagian tubuh udang tersebut dimanfaatkan untuk
dikonsumsi, terutama untuk produk Head Less dan Skin Less bagian
kepala dan cangkangnya umumnya dibuang pada proses pengolahan
(Gambar 2). Proporsi kepala udang ini cukup besar yang mencapai 36
- 49% dari total berat udang, sedangkan kulit ekornya mencapai 17
23% (Zaitsev et al. 1969).
Whole (100%)
Head Less shell on (60%)
Head Less , Skinned (45%)
Gambar 2.
Nilai rendemen beberapa jenis produk udang
Untuk memenuhi kebutuhahan bahan baku, dapat dilakukan dengan
cara menampung dan membeli bahan baku berupa kepala dan kulit udang
dari industri pengolahan udang beku. Pembelian bahan baku
didasarkan atas kontrak pembelian/pesanan dengan kualitas yang
ditentukan oleh perusahaan, hal ini dilakukan untuk menjamin
kualitas dan kontinuitas bahan baku.
4 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
5. Bahan PembantuBahan pembantu yang dibutuhkan pada industri
chitosan dan chitosan adalah: asam chlorida (cair), NaOH
(serpihan), hipochlorit (serbuk), bahan bakar (gas), listrik, dan
air.
6. Perancangan Proses Pembuatan Chitosan 6.1 Rencana Kapasitas
PabrikKapasitas terpasang pabrik pengolahan chitosan ini adalah
sebesar ... ton/bulan atau ....ton/tahun bahan baku. Penentuan
perkiraan kapasitas produksi mengacu kepada: a. Dugaan permintaan
industri yang menggunakan chitosan dan turunannya sebagai barang
atau produk komplemen. b. Ketersediaan bahan baku Tidak tersedianya
data mengenai jumlah permintaan chitosan dan chitosan baik untuk
kebutuhan lokal maupun kebutuhan ekspor, maka pendekatan permintaan
pasar untuk didasarkan pada perkiraan penggunaan chitosan dan
chitosan sebagai barang komplemen di suatu industri tertentu.
Diasumsikan permintaan pasar untuk chitosan pada tahun ke-1 hingga
tahun ke-5 sebesar .. ton/ bulan, maka dibutuhkan bahan baku
sebanyak ...ton /bulan (rendemen proses ...%), sedangkan rencana
produksi dari tahun pertama sampai ke-5 disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Rencana produksi chitosan selama 5 tahun pertamaTahun 1 2
3 4 5 Kapasitas Terpasang Ton/ Tahun (%) 70 85 90 95 100 Rencana
Produksi Ton/Bulan Ton/Tahun
Untuk memenuhi kebutuhan produksi, diperkirakan cukup dengan
waktu 8 jam kerja. dalam sehari. Pembagian jam kerja dilakukan
dalam satu shift
5 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
6.2
Proses Pembuatan ChitosanProses utama dalam pembuatan chitosan
adalah menghilangkan
kandungan mineral dan protein dari cangkang kepala udang melalui
proses kimiawi yang disebut demineralisasi dan proteinase. maka
harus dilakukan proses dibawah ini : a. Pengeringan bahan baku
dalam hal ini kepala udang, tujuan pengeringan ini adalah untuk
menurunkan kadar air sehingga memudahkan dalam proses penggilingan.
b. Penggilingan, proses ini bertujuan untuk memperbesar luas
permukaan bahan sehingga dapat meningkatkan kecepatan reaksi kimia
pada proses demineralisasi, deproteinase, pemucatan dan
deasetilasi. c. Pengayakan, bertujuan untuk mendapatkan produk
dengan ukuran tertentu dan seragam. d. Deminerlisasi bertujuan
untuk menghilangakan mineral dalam dalam bahan, hal ini dilakukan
dengan menambahkan larutan HCl 4 N pada suhu 140oC selama satu jam.
Kulit udang mengandung 30 50 % mineral, kadar ini dipengaruhi oleh
spesies dan faktor lain. Sebesar 8 10% dari jumlah tersebut
merupakan kalsium karbonat (Johnson dan Peniston (1982) dalam
Karolina, 1995). e. Pencucian dan penyaringan bertujuan untuk
menetralkan pH setelah proses demineralisasi (pH bahan asam) dan
proses deproteinase (pH bahan basa) f. Deproteinase dilakukan untuk
menghilangkan protein dalam produk, hal ini dilakukan dengan cara
menambahkan NaOHo
Namun sebelum
melalui tahap tersebut agar diperoleh rendemen dan kualitas yang
baik
3 N pada suhu 90
C selama 1 jam.
g. Pemutihan bertujuan untuk mendapatkan chitosan dengan warna
putih hal ini dilakukan dengan cara merendam bahan dalam larutan
NaOCl selama 5 menit.
6 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
h. Pengeringan bertujuan untuk mendapatkan chitosan dengan kadar
air tertentu sesuai dengan yang diinginkan, hal ini dilakukan
dengan menggunakan drum dryer. Akan tetapi jika produk yang
diinginkan adalah chitosan makan proses pengeringan ini dilakukan
setelah proses deasetilasi dilakukan, hal ini dilakukan untuk
penghematan energi. i. Jika produk akhir yang diinginkan dalam
bentuk chitosan, maka ada satu proses lagi yang harus dilakukan
yaitu deasitilsasi yaitu dengan cara melarutkan bahan yang sudah
diperoleh kedalam larutan alkali NaOH pada suhu 140oC selama satu
jam. Setelah proses ini selesai maka dilanjutkan dengan proses
pengeringan dengan drum dryer. Skematis diagram alir proses
pembuatan chitosan disajikan pada Gambar 3.
7 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
By product industri Udang Pengeringa n Penggilinga n
`Pengayaka n HCl 4 N; 1 Jam 140 oC Nisbah 1: 6 (b/v) Deminerali
sasiAir Pencucian + Protein
Pencucian dan Penyaringan NaOH 3 N; 1 Jam 90 o C Nisbah 1: 6
(b/v) Deproteina se Pencucian dan Penyaringan 0,35% NaOCl didiamkan
5 menit pada suhu kamar Nisbah 1: 10 b/v
Air Pencucian + Carbonat
Pemutihan
Pencucian NaOH 4 N; 1 Jam 140 oC Nisbah 1: 6 (b/v) Deasetilisa
si Pengeringa n Chitosan
Gambar 3. Diagram Proses Pembuatan chitosan
8 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
6.4 Kebutuhan EnergiEnergi yang dibutuhkan pada proses pembuatan
chitosan sebagian besar dalam bentuk panas. Sumber energi untuk
keperluan ini adalah dari energi listrik.
6.5 Mesin dan PeralatanPada proses pembuatan chitosan jenis
mesin dan peralatan yang dibutuhkan adalah seperti yang tercantum
pada Tabel 7.No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 14. 15.
Jenis Mesin/Alat Timbangan untuk penerimaan bahan baku Kabinet
dryer Grinder Boiler Steam Jacket Pan Rotary Washer Mesin pengepres
Drum Dryer Mesin pengayak Timbangan kecil pH meter Gelas kimia
Sekop Keranjang plastik Kapasitas Jumlah 2 2 2 1 2 4 4 2 3 15 4 4
12 20
6.6 Tata Letak Bangunan PabrikPembangunan pabrik di Jakarta ini
akan menempati areal tanah seluas 15.000 m2 termasuk untuk
antisipasi ekspansi perluasan pabrik. Pabrik dibangun dengan
pondasi batu kali , kerangka besi baja, dinding terbuat dari batu
bata diplester semen, atap dari asbes bergelombang, lantai dari
semen. Penyususnan tata letak mesin/peralatan sesuai dengan aliran
proses produksi serta memperhitungkan ukuran bahan yang masuk dan
keluar dari masing-masing mesin/peralatan. Hal ini penting untuk
menjamin kelancaran aliran proses dari suatu alat ke alat lain
selama proses produksi
9 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
berlangsung.
Disamping itu, tata letak mesin dan tata ruangnya juga
memperhitungkan kenyamanan dan keselamatan kerja para karyawan.
Lay out pabrik atau tata letak pabrik dapat dilihat pada Gambar
2.Kantor R. Istirahat Karyawan dan Mushola R. Bengkel
R. Penerimaan Bahan Baku (Penimbangan)
Gudang Bahan Gudang Bahan Baku Kering Giling Kimia
Gudang Peralatan
R. Pengeringan Bahan Baku
R. Demineralisasi
R.
Deproteinasi/ Deasetilsasi
R. Gudang Bahan Baku
R. Pengilingan dan Pengayakan
R. Pencucian
R. Pengeringan Produk
Gudang Produk
R. Pengemasan Produk
R. Pengujian Produk
Gambar 2. Tata Letak Pabrik Chitosan dan chitosan
6.7 Pengawasan KualitasPada industri pengolahan chitosan,
kualitas produksi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara
lain bahan baku, kualitas mesin/peralatan dan tenaga kerja.
Sehingga untuk mendapatkan kualitas chitosan yang sesuai dengan
standar spesifikasi yang ditetapkan seperti pada Tabel 6, maka
dilakukan pengawasan, yang meliputi: 1. Pengawasan bahan baku 2.
Pengawasan proses produksi
Tabel 6. Standar Kualitas Chitosan
10 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Parameter Ukuran Partikel Kadar Air (% dray basis) Kadar Abu (%
dray basis) Kadar Protein (% dray basis) Derajat Deasetilisasi (%)
Bau Warna Densitas Viskositas
Chitosan Partikel < 2 mm Kurang dari 10 % Kurang dari 0,5 %
85 % Tidak berbau Putih 0,2 kg/L Lebih dari 200
Pada proses produksi pengawasan dilakukan menjadi 3 bagian
yaitu: a. Pengawasan mesin/peralatan yang harus beroperasi pada
suhu yang telah digariskan, misalnya suhu operasi steam jacket. b.
Pengawasan terhadap karyawan. petugas produksi terhadap Pengawasan
ini dilakukan oleh operator mesin/peralatan. para
Ketelitian dan kedisiplinan tenaga kerja sangat menentukan
kualitas produk yang dihasilkan. c. Pengawasan hasil produksi.
Setelah produk selesai diproses, maka dilakukan pengujian secara
sampling di laboratorium. standar yang ditentukan atau belum.
ulang. 7. Penanganan Limbah Proses produksi chitosan dilaksanakan
dengan teknologi yang ramah lingkungan. Teknologi yang ramah
lingkungan atau clean technology ini terkait dengan penggunaan
bahan kimia selama proses produksi. Sesuai dengan bagan alir
produksi chitosan seperti pada Gambar 3, dapat diketahui bahwa
limbah yang dihasilkan berupa limbah cair, yaitu pada proses
demineralisasi, deproteinasi dan deasetilasi. Pada proses
demineralisasi dihasilkan limbah cair yang bersifat asam, sedangkan
pada proses deproteinasi dan deasetilasi dihasilkan limbah cair
yang basa. Pada Hal ini dilakukan untuk mengecek apakah produk
sudah sesuai dengan Jika produk belum sesuai dengan standar yang
ditentukan maka harus dilakukan propses
11 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
kedua jenis derajat keasaman (pH) limbah cair ini dapat
dilakukan proses netralisasi, sehingga limbah tersebut tidak
berbahaya lagi. Selain menghasilkan limbah, proses produksi
chitosan ini juga menghasilkan demineralisasi. protein sebagai by
product, yaitu pada proses Protein hasil samping tersebut dapat
diikat kembali,
sehingga akan meningkatkan nilai tambah yang didapat dari proses
produksi chitosan ini. 8. Organisasi dan Ketenagakerjaan Suatu
industri agar dapat melangsungkan aktivitasnya dengan baik dan
teratur maka diperlukan adanya tenaga kerja dalam jumlah yang
sesuai dengan kebutuhan. Disamping itu juga perlu adanya pengaturan
serta pengendalian operasi dari tenaga kerja tersebut. Pengaturan
dan pengendalian aktivitas ini disusun dalam suatu bentuk
organisasi perusahaan yang memiliki pembagian tugas dan wewenang
yang jelas. Struktur organisasi dan ketenagakerjaan Industri
Chitosan di Departemen THP dapat dilihat pada Gambar ... di bawah
ini. Usaha ini dipimpin oleh seorang CEO (chief executive officer)
dengan beberapa penasehat dari pihak rektorat dan pemegang dana.
CEO dibantu oleh seorang sekretaris, yang juga bertindak sebagai
wakil CEO. Proses produksi sampai dengan pemasaran produk
dilaksanakan oleh Manajer Produksi dan Litbang, Keuangan dan
Pemasaran beserta staf masing-masing. Ketiga manajer ini
bertanggung jawab kepada CEO. Diantara ketiga manajer tersebut
terdapat garis kerjasama/koordinasi.
12 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
Penasehat
CEO
Sekretaris
Manajer Pemasaran
Manajer Keuangan
Manajer Produksi & Litbang
Staf
Staf
Staf
Gambar .... Struktur organisasi dan ketenagakerjaan Industri
Chitosan 9. Aspek Finansial Modal investasi industri chitosan ini
berasal dari dana IPB sebesar Rp...., penanam modal lembaga dan
perseorangan sebesar Rp. 9.2. Biaya Investasi Biaya investasi
berupa biaya pengadaan bangunan dan peralatan produksi, serta
peralatan kantor. Selengkapnya rincian biaya investasi ini
disajikan pada Tabel .......dan ...
Modal Investasi
13 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
Tabel ... Biaya investasi bangunan No. 1 2 3 Deskripsi Pabrik
Gudang Kantor Jumlah (m2) 100 25 25 Total Biaya Harga/unit (Rp.)
300.000 100.000 200.000 Subtotal 30.000.000 2.500.000 5.000.000
37.500.000
Tabel ... Biaya investasi peralatan kantor No. 1 2 3 4 5 6
Deskripsi Meja kursi manajemen Meja kursi tamu Lemari arsip Rak
display Komputer Printer 5 1 5 1 1 1 Total Biaya Jumlah (Unit)
Harga/unit (Rp.) 500.000 1.500.000 500.000 1.000.000 5.000.000
1.000.000 Subtotal 2.500.000 1.500.000 2.500.000 1.000.000
5.000.000 1.000.000 13.500.000
Tabel ... Biaya investasi peralatan produksi No.1
DeskripsiTimbangan untuk penerimaan bahan baku Kabinet dryer
Grinder Boiler Steam Jacket Pan Rotary Washer Mesin pengepres Drum
Dryer Mesin pengayak
Jumlah (Unit)2
Harga/unit (Rp.)300.000
Subtotal600.000
2 3 4 5 6 7 8 9
2 2 1 2 4 4 2 3 60.000.000 60.000.000
14 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
10 11 12 13 14 15 16 17
Timbangan kecil pH meter Gelas kimia Sekop Keranjang plastik
Instalasi air Instalasi listrik Instalasi telepon
15 4 4 12 20 1 1 1
Total Biaya
Biaya Tetap a. Penyusutan b. Bunga Modal Biaya Tidak Tetap a. b.
c. d. e. f. g. Biaya Bahan Baku Biaya Pengadaan Air Biaya Listrik
Biaya Perbaikan dan Pemeliharaan Biaya Kebutuhan HCl Biaya
Kebutuhan NaOH Biaya Analisis Sampel
15 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
Studi Kelayakan Industri Chitosan
16 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB
HCl 1 N; 30 menit pada suhu kamar Nisbah 1:15 (b/v)
Studi Kelayakan Industri Chitosan
DAFTAR PUSTAKA
Ditjen Perikanan. 1999. Statistik Perikanan Tangkap. Jenderal
Perikanan Tangkap. Jakarta.
Direktorat
Shahidi, Fereidon and J.R. Botta. 1994. Seafood: Chemistry,
Processing Technology and Quality. Blackie Academic and
Profesional. London Agustin, T.I. 1994. Studi Ekstraksi Khitosan
dari Kulit Udang Windu (Penaeus monodon) dan Aplikasinya sebagai
koagulan Protein Limbah Cair Pengolahan Ebi (skripsi). Fakultas
Perikanan-IPB. Bogor Zeitsev, V.P., I. Kisevetter, L. Lagunov, T
Makarova, L. Minder and Podsevalov. 1969. Fish Curing and
Processing. MIR Publishing. Moscow. 722 p. Knorr, D. 1982. Function
properties of chitosan chitosan. J. Food Scince. 47 : 36. Knorr, D.
1984. Use chitosan in food. Food Tech. 38 (1) :85 Ornum , J.V.
1992. Shrimp Waste must it we be waste? Infofish 6/92. Johnson,
E.L. dan Q.P. Peniston. 1982. Utilization of shelfish wastes for
production chitosan and chitosan. Chemistry and biochemistry of
marine product. The Avi Publishing Company. Inc. Westport.
Conecticut. Karolina, N. 1995. Membandingkan Pengaruh Chitosan dan
CMC Sebagai Bahan Penstabil Es Krim (skripsi). Fakultas Perikanan,
IPB. Bogor. Subashinge, S. 1999. Chitosan from waste health
benefits overshadowing industrial uses. Infofish 3/99.
17 Departemen Teknologi Hasil Perairan FPIK-IPB