PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI FERMENTASI
PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI FERMENTASIPada tugas kali ini, kami
mencoba mengambil tema tentang pengolahan limbah industri
fermentasi yang berawal dari pembuatan gula tebu.PROSES 1Pembuatan
gula tebu
Prinsipnya, ekstraksi dari tebu, pengolahan menjadi
kristalisasi, yang di ubah menjadi suatu bahan pemanis yang mudah
dikonsumsi yang disebut gula.
Tujuannya ialah menghasilkan produk bahan pemanis, yang mudah
dikonsumsi masyarakat.
Tahapan proses:
1. Pemanenan
Tanaman tebu dapat tumbuh hingga 3 meter di kawasan yang
mendukung dan ketika dewasa hampir seluruh daun-daunnya mengering,
namun masih mempunyai beberapa daun hijau. Sebelum panen, jika
memungkinkan, seluruh tanaman tebu dibakar untuk menghilangkan
daun-daun yang telah kering dan lapisan lilin. Api membakar pada
suhu yang cukup tinggi dan berlangsung sangat cepat sehingga tebu
dan kandungan gulanya tidak ikut rusak.
Di beberapa wilayah, pembakaran areal tanaman tebu tidak
diijinkan karena asap dan senyawa-senyawa karbon yang dilepaskan
dapat membahayakan penduduk setempat. Meskipun demikian, tidak ada
dampak lingkungan, karena CO2 yang dilepaskan sebenarnya memiliki
proporsi yang sangat kecil dibandingkan dengan CO2 yang terikat
melalui fotosintesis selama pertumbuhan. Besarnya areal tanam dan
jumlah tanaman tebu dapat dikurangi jika ekstraksi gula dapat
dilakukan semakin baik sehingga dapat memenuhi kebutuhan gula
dunia.
Pemanenan dapat dilakukan baik secara manual dengan tangan
ataupun dengan mesin. Pemotongan tebu secara manual dengan tangan
merupakan pekerjaan kasar yang sangat berat tetapi dapat
mempekerjakan banyak orang di area di mana banyak terjadi
pengangguran.Tebu dipotong di bagian atas permukaan tanah, dedauan
hijau di bagian atas dihilangkan dan batang-batang tersebut diikat
menjadi satu. Potongan-potongan batang tebu yang telah diikat
tersebut kemudian dibawa dari areal perkebunan dengan menggunakan
pengangkut-pengangkut kecil dan kemudian dapat diangkut lebih
lanjut dengan kendaraan yang lebih besar ataupun lori tebu menuju
ke penggilingan.
Pemotongan dengan mesin umumnya mampu memotong tebu menjadi
potongan pendek-pendek. Mesin-mesin hanya dapat digunakan ketika
kondisi lahan memungkinkan dengan topografi yang relatif datar.
Sebagai tambahan, solusi ini tidak tepat untuk kebanyakan pabrik
gula karena modal yang dikeluarkan untuk pengadaan mesin dan
hilangnya banyak tenaga kerja kerja.
2. Ekstraksi Tahap pertama pengolahan adalah ekstraksi jus atau
sari tebu. Di kebanyakan pabrik, tebu dihancurkan dalam sebuah
serial penggiling putar yang berukuran besar. Cairan tebu manis
dikeluarkan dan serat tebu dipisahkan, untuk selanjutnya digunakan
di mesin pemanas (boiler). Di lain pabrik, sebuah diffuser
digunakan seperti yang digambarkan pada pengolahan gula bit. Jus
yang dihasilkan masih berupa cairan yang kotor: sisa-sisa tanah
dari lahan, serat-serat berukuran kecil dan ekstrak dari daun dan
kulit tanaman, semuanya bercampur di dalam gula.
Jus dari hasil ekstraksi mengandung sekitar 15% gula dan serat
residu, dinamakan bagasse, yang mengandung 1 hingga 2% gula,
sekitar 50% air serta pasir dan batu-batu kecil dari lahan yang
terhitung sebagai abu. Sebuah tebu bisa mengandung 12 hingga 14%
serat dimana untuk setiap 50% air mengandung sekitar 25 hingga 30
ton bagasse untuk tiap 100 ton tebu atau 10 ton gula.
3. Pengendapan kotoran dengan kapur (Liming)
Pabrik dapat membersihkan jus dengan mudah dengan menggunakan
semacam kapur (slaked lime) yang akan mengendapkan sebanyak mungkin
kotoran untuk kemudian kotoran ini dapat dikirim kembali ke lahan.
Proses ini dinamakan liming.
Jus hasil ekstraksi dipanaskan sebelum dilakukan liming untuk
mengoptimalkan proses penjernihan. Kapur berupa kalsium hidroksida
atau Ca(OH)2 dicampurkan ke dalam jus dengan perbandingan yang
diinginkan dan jus yang sudah diberi kapur ini kemudian dimasukkan
ke dalam tangki pengendap gravitasi: sebuah tangki penjernih
(clarifier). Jus mengalir melalui clarifier dengan kelajuan yang
rendah sehingga padatan dapat mengendap dan jus yang keluar
merupakan jus yang jernih.
Kotoran berupa lumpur dari clarifier masih mengandung sejumlah
gula sehingga biasanya dilakukan penyaringan dalam penyaring vakum
putar (rotasi) dimana jus residu diekstraksi dan lumpur tersebut
dapat dibersihkan sebelum dikeluarkan, dan hasilnya berupa cairan
yang manis. Jus dan cairan manis ini kemudian dikembalikan ke
proses.
4. Penguapan (Evaporasi)
Setelah mengalami proses liming, jus dikentalkan menjadi sirup
dengan cara menguapkan air menggunakan uap panas dalam suatu proses
yang dinamakan evaporasi. Terkadang sirup dibersihkan lagi tetapi
lebih sering langsung menuju ke tahap pembuatan kristal tanpa
adanya pembersihan lagi.
Jus yang sudah jernih mungkin hanya mengandung 15% gula tetapi
cairan (liquor) gula jenuh (yaitu cairan yang diperlukan dalam
proses kristalisasi) memiliki kandungan gula hingga 80%. Evaporasi
dalam evaporator majemuk' (multiple effect evaporator) yang
dipanaskan dengan steam merupakan cara yang terbaik untuk bisa
mendapatkan kondisi mendekati kejenuhan (saturasi).
5. Pendidihan/ Kristalisasi Pada tahap akhir pengolahan, sirup
ditempatkan ke dalam panci yang sangat besar untuk dididihkan. Di
dalam panci ini sejumlah air diuapkan sehingga kondisi untuk
pertumbuhan kristal gula tercapai. Pembentukan kristal diawali
dengan mencampurkan sejumlah kristal ke dalam sirup. Sekali kristal
terbentuk, kristal campur yang dihasilkan dan larutan induk (mother
liquor) diputar di dalam alat sentrifugasi untuk memisahkan
keduanya, bisa diumpamakan seperti pada proses mencuci dengan
menggunakan pengering berputar. Kristal-kristal tersebut kemudian
dikeringkan dengan udara panas sebelum disimpan.
Sentifugasi gula (Sumber)
Larutan induk hasil pemisahan dengan sentrifugasi masih
mengandung sejumlah gula sehingga biasanya kristalisasi diulang
beberapa kali. Sayangnya, materi-materi non gula yang ada di
dalamnya dapat menghambat kristalisasi. Hal ini terutama terjadi
karena keberadaan gula-gula lain seperti glukosa dan fruktosa yang
merupakan hasil pecahan sukrosa. Olah karena itu, tahapan-tahapan
berikutnya menjadi semakin sulit, sampai kemudian sampai pada suatu
tahap di mana kristalisasi tidak mungkin lagi dilanjutkan.
Dalam sebuah pabrik pengolahan gula kasar (raw sugar) umumnya
dilakukan tiga proses pendidihan. Pertama atau pendidihan A akan
menghasilkan gula terbaik yang siap disimpan. Pendidihan B
membutuhkan waktu yang lebih lama dan waktu tinggal di dalam panci
pengkristal juga lebih lama hingga ukuran kristal yang dinginkan
terbentuk. Beberapa pabrik melakukan pencairan ulang untuk gula B
yang selanjutnya digunakan sebagai umpan untuk pendidihan A, pabrik
yang lain menggunakan kristal sebagai umpan untuk pendidihan A dan
pabrik yang lainnya menggunakan cara mencampur gula A dan B untuk
dijual. Pendidihan C membutuhkan waktu secara proporsional lebih
lama daripada pendidihan B dan juga membutuhkan waktu yang lebih
lama untuk terbentuk kristal. Gula yang dihasilkan biasanya
digunakan sebagai umpan untuk pendidhan B dan sisanya dicairkan
lagi.
Sebagai tambahan, karena gula dalam jus tidak dapat diekstrak
semuanya, maka terbuatlah produk samping (byproduct) yang manis:
molasses. Produk ini biasanya diolah lebih lanjut menjadi pakan
ternak atau ke industri penyulingan untuk dibuat alkohol. Inilah
yang menyebabkan lokasi pabrik rum di Karibia selalu dekat dengan
pabrik gula tebu.
6. Penyimpanan
Gula kasar yang dihasilkan akan membentuk gunungan coklat
lengket selama penyimpanan dan terlihat lebih menyerupai gula
coklat lunak yang sering dijumpai di dapur-dapur rumah tangga. Gula
ini sebenarnya sudah dapat digunakan, tetapi karena kotor dalam
penyimpanan dan memiliki rasa yang berbeda maka gula ini biasanya
tidak diinginkan orang. Oleh karena itu gula kasar biasanya
dimurnikan lebih lanjut ketika sampai di negara pengguna.
7. Afinasi (Affination)
Tahap pertama pemurnian gula yang masih kasar adalah pelunakan
dan pembersihan lapisan cairan induk yang melapisi permukaan
kristal dengan proses yang dinamakan dengan afinasi. Gula kasar
dicampur dengan sirup kental (konsentrat) hangat dengan kemurnian
sedikit lebih tinggi dibandingkan lapisan sirup sehingga tidak akan
melarutkan kristal, tetapi hanya sekeliling cairan (coklat).
Campuran hasil (magma') di-sentrifugasi untuk memisahkan kristal
dari sirup sehingga pengotor dapat dipisahkan dari gula dan
dihasilkan kristal yang siap untuk dilarutkan sebelum perlakuan
berikutnya (karbonatasi).
Cairan yang dihasilkan dari pelarutan kristal yang telah dicuci
mengandung berbagai zat warna, partikel-partikel halus, gum dan
resin dan substansi bukan gula lainnya. Bahan-bahan ini semua
dikeluarkan dari proses.
8. Karbonatasi Tahap pertama pengolahan cairan (liquor) gula
berikutnya bertujuan untuk membersihkan cairan dari berbagai
padatan yang menyebabkan cairan gula keruh. Pada tahap ini beberapa
komponen warna juga akan ikut hilang. Salah satu dari dua teknik
pengolahan umum dinamakan dengan karbonatasi. Karbonatasi dapat
diperoleh dengan menambahkan kapur/ lime [kalsium hidroksida,
Ca(OH)2] ke dalam cairan dan mengalirkan gelembung gas
karbondioksida ke dalam campuran tersebut. Gas karbondioksida ini
akan bereaksi dengan lime membentuk partikel-partikel kristal halus
berupa kalsium karbonat yang menggabungkan berbagai padatan supaya
mudah untuk dipisahkan. Supaya gabungan-gabungan padatan tersebut
stabil, perlu dilakukan pengawasan yang ketat terhadap
kondisi-kondisi reaksi. Gumpalan-gumpalan yang terbentuk tersebut
akan mengumpulkan sebanyak mungkin materi-materi non gula, sehingga
dengan menyaring kapur keluar maka substansi-substansi non gula ini
dapat juga ikut dikeluarkan. Setelah proses ini dilakukan, cairan
gula siap untuk proses selanjutnya berupa penghilangan warna.
Selain karbonatasi, t eknik yang lain berupa fosfatasi. Secara
kimiawi teknik ini sama dengan karbonatasi tetapi yang terjadi
adalah pembentukan fosfat dan bukan karbonat. Fosfatasi merupakan
proses yang sedikit lebih kompleks, dan dapat dicapai dengan
menambahkan asam fosfat ke cairan setelah liming seperti yang sudah
dijelaskan di atas.
9. Penghilangan warna
Ada dua metoda umum untuk menghilangkan warna dari sirup gula,
keduanya mengandalkan pada teknik penyerapan melalui pemompaan
cairan melalui kolom-kolom medium. Salah satunya dengan menggunakan
karbon teraktivasi granular [granular activated carbon, GAC] yang
mampu menghilangkan hampir seluruh zat warna. GAC merupakan cara
modern setingkat bone char, sebuah granula karbon yang terbuat dari
tulang-tulang hewan. Karbon pada saat ini terbuat dari pengolahan
karbon mineral yang diolah secara khusus untuk menghasilkan granula
yang tidak hanya sangat aktif tetapi juga sangat kuat. Karbon
dibuat dalam sebuah oven panas dimana warna akan terbakar keluar
dari karbon. Cara yang lain adalah dengan menggunakan resin penukar
ion yang menghilangkan lebih sedikit warna daripada GAC tetapi juga
menghilangkan beberapa garam yang ada. Resin dibuat secara kimiawi
yang meningkatkan jumlah cairan yang tidak diharapkan.
Cairan jernih dan hampir tak berwarna ini selanjutnya siap untuk
dikristalisasi kecuali jika jumlahnya sangat sedikit dibandingkan
dengan konsumsi energi optimum di dalam pemurnian. Oleh karenanya
cairan tersebut diuapkan sebelum diolah di panci kristalisasi.
10. Pendidihan
Sejumlah air diuapkan di dalam panci sampai pada keadaan yang
tepat untuk tumbuhnya kristal gula. Sejumlah bubuk gula ditambahkan
ke dalam cairan untuk mengawali/memicu pembentukan kristal. Ketika
kristal sudah tumbuh campuran dari kristal-kristal dan cairan induk
yang dihasilkan diputar dalam sentrifugasi untuk memisahkan
keduanya. Proses ini dapat diumpamakan dengan tahap pengeringan
pakaian dalam mesin cuci yang berputar. Kristal-kristal tersebut
kemudian dikeringkan dengan udara panas sebelum dikemas dan/ atau
disimpan siap untuk didistribusikan.
11. Pengolahan sisa (Recovery)
Cairan sisa baik dari tahap penyiapan gula putih maupun dari
pembersihan pada tahap afinasi masih mengandung sejumlah gula yang
dapat diolah ulang. Cairan-cairan ini diolah di ruang pengolahan
ulang (recovery) yang beroperasi seperti pengolahan gula kasar,
bertujuan untuk membuat gula dengan mutu yang setara dengan gula
kasar hasil pembersihan setelah afinasi. Seperti pada pengolahan
gula lainnya, gula yang ada tidak dapat seluruhnya diekstrak dari
cairan sehingga diolah menjadi produk samping: molase murni. Produk
ini biasanya diolah lebih lanjut menjadi pakan ternak atau dikirim
ke pabrik fermentasi seperti misalnya pabrik penyulingan
alkohol.
PROSES 2
Mono Sodium Glutamat
Mono sodium glutamat atau mono natrium glutamat adalah garam
natrium dari asam glutamat dan merupakan senyawa cita rasa.
Dipasaran, senyawa tersebut terdapat dalam bentuk kristal
monohidrat MSG murni tidak berbau, tetapi memiliki rasa yang nyata
yaitu campuran rasa manis dan asin yang enak terasa di mulut. MSG
hanya digunakan pada sayuran, daging sop.kaldu MSG menimbulkan rasa
daging.
Prinsipnya ialah pemanfaatan limbah produksi gula tebu, yang
tidak dapat dikristalisasi (molase) dengan bantuan fermentasi oleh
bakteri Brevibacterium lactofermentum atau Carynebacterium
glutamicum menjadi produk bahan penyedap rasa.Fermentasi yaitu
proses pengolahan yang melibatkan mikroorganisme dengan melibatkan
mikroorganisme dengan kondisi yang terkontrol atau tidak untuk
menghasilkan suatu produk.
Tujuannya adalah untuk mempelajari bagaimana suatu pengolahan
limbah dari pembuatan bahan penyedap rasa Monosodium Glutamat
(MSG), mempelajari proses pengolahan limbah dari hasil proses
pembuatan MSG sehingga aman dibuang ke lingkungan, mengetahui suatu
alternatif pemanfaatan limbah dari pembuatan MSG.
Cara pembuatan MSG
1. MSG dibuat melalui proses fermentasi dari tetes-gula
(molases) oleh bakteri (Brevibacterium lactofermentum). Dalam
peroses fermentasi ini, pertama-tama akan dihasilkan Asam Glutamat.
Asam Glutamat yang terjadi dari proses fermentasi ini, kemudian
ditambah soda (Sodium Carbonate), sehingga akan terbentuk
Monosodium Glutamat (MSG). MSG yang terjadi ini, kemudian
dimurnikan dan dikristalisasi, sehingga merupakan serbuk
kristal-murni, yang siap di jual di pasar.
2. Sebelum bakteri (pada Butir 1) tersebut digunakan untuk
proses fermentasi pembuatan MSG, maka terlebih dahulu bakteri
tersebut harus diperbanyak (dalam istilah mikrobiologi: dibiakkan
atau dikultur) dalam suatu media yang disebut Bactosoytone. Proses
pada Butir 2 ini dikenal sebagai proses pembiakan bakteri, dan
terpisah sama-sekali (baik ruang maupun waktu) dengan proses pada
Butir 1. Setelah bakteri itu tumbuh dan berbiak, maka kemudian
bakteri tersebut diambil untuk digunakan sebagai agen-biologik pada
proses fermentasi membuat MSG (Proses pada Butir 1).
3. Bactosoytone sebagai media pertumbuhan bakteri, dibuat
tersendiri (oleh Difco Company di AS), dengan cara
hidrolisis-enzimatik dari protein kedelai (Soyprotein). Dalam
bahasa yang sederhana, protein-kedelai dipecah dengan bantuan enzim
sehingga menghasilkan peptida rantai pendek (pepton) yang dinamakan
Bactosoytone itu. Enzim yang dipakai pada proses hidrolisis inilah
yang disebut Porcine, dan enzim inilah yang diisolasi dari
pankreas-babi.
4. Perlu dijelaskan disini bahwa, enzim Porcine yang digunakan
dalam proses pembuatan media Bactosoytone, hanya berfungsi sebagai
katalis, artinya enzim tersebut hanya mempengaruhi kecepatan reaksi
hidrolisis dari protein kedelai menjadi Bactosoytone, TANPA ikut
masuk ke dalam struktur molekul Bactosoytone itu. Jadi Bactosoytone
yang diproduksi dari proses hidrolisis-enzimatik itu, JELAS BEBAS
dari unsur-unsur babi!!!, selain karena produk Bactosoytone yang
terjadi itu mengalami proses clarification sebelum dipakai sebagai
media pertumbuhan, juga karena memang unsur enzim Porcine ini tidak
masuk dalam struktur molekul Bactosoytone, karena Porcine hanya
sebagai katalis saja .
5. Proses clarification yang dimaksud adalah pemisahan enzim
Porcine dari Bactosoytone yang terjadi. Proses ini dilakukan dengan
cara pemanasan 160oF selama sekurang-kurangnya 5 jam, kemudian
dilakukan filtrasi, untuk memisahkan enzim Porcine dari produk
Bactosoytone-nya. Filtrat yang sudah bersih ini kemudian diuapkan,
dan Bactosoytone yang terjadi diambil.
6. Perlu dijelaskan disini, bahwa proses pembuatan Media
Bactosoytone ini merupakan proses yang terpisah sama sekali dengan
proses pembuatan MSG. Media Bactosoytone merupakan suatu media
pertumbuhan bakteri, dan dijual di pasar, tidak saja untuk bakteri
pembuat MSG, tetapi juga untuk bakteri-bakteri lainnya yang
digunakan untuk keperluan pembuatan produk biotek-industri
lainnya.
7. Catatan: nama Bactosoytone merupakan nama dagang, yang dapat
diurai sebagai berikut: Bacto adalah nama dagang dari Pabrik
pembuatnya (Difco Co); Soy dari asal kata soybean:kedelai, tone,
singkatan dari peptone; jadi Bactosoyton artinya pepton kedelai
yang dibuat oleh pabrik Difco.
8. Setelah bakteri tersebut ditumbuhkan pada Media bactosoytone,
kemudian dipindahkan ke Media Cair Starter. Media ini sama sekali
tidak mengandung bactosoytone. Pada Media Cair Starter ini bakteri
berbiak dan tumbuh secara cepat.
9. Kemudian, bakteri yang telah berbiak ini dimasukkan ke Media
Cair Produksi, dimana bakteri ini mulai memproduksi asam glutamat;
yang kemudian diubah menjadi MSG. Media Cair Produksi ini juga
tidak mengandung bactosoytone.
10. Perlu dijelaskan disini bahwa bakteri penghasil MSG adalah
Brevibacterium lactofermentum atau Corynebacterium glutamicum,
adalah bakteri yang hidup dan berkembang pada media air. Jadi
bakteri itu termasuk aqueous microorganisms. PROSES 3Pembuatan
Arang Bakar
Pada prinsipnya ialah menemukan dan mengembangkan hasil limbah
dari pengolahan Monosodium Glutamat (MSG), dengan pencampuran
starch (C6 H10 O5) dengan komposisi tertentu, menjadi produk bahan
bakar yang dapat dimanfaatkan.
Tujuannya ialah untuk membantu melakukan CSR (Coorporate Social
Responsibility) dalam mengolah limbah karbon aktif bekas menjadi
bahan bakar untuk masyarakat.
Limbah karbon aktif bekas yang dibuang sebanyak dua meter kubik
per hari sampai saat ini ditempatkan ke dalam suatu lahan terbuka.
Padahal, dengan uji proximate (kadar abu, kadar air, volatile
meter, kadar karbon) limbah padat MSG masih mempunyai nilai bakar
lebih kurang 2.500 kalori per kilo dan lulus uji B3 (bahan beracun
berbahaya) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar rumah
tangga.
Limbah-limbah berbentuk padat itu dicampur dengan starch (C6 H10
O5)n dengan kompisisi tertentu. Starch merupakan senyawa kimia
berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Dalam kehidupan
sehari-hari Starch biasa dikenal dengan tepung kanji. Limbah itu
kemudian dicetak menjadi bentuk silinder. Limbah yang berbentuk
silinder akan menjadi arang bakar berwarna hitam.
Arang bakar akan digunakan oleh warga sekitar Gending sebagai
bahan bakar untuk memasak. Warga sekitar selama ini mencari ranting
dan tanaman untuk proses pembakaran, Selain sebagai bahan bakar
untuk dikonsumsi sendiri, arang bakar bisa juga dijual oleh
masyarakat sehingga bisa menambah penghasilan kehidupan
sehari-hari. (ref : Surabaya post)
DAFTAR PUSTAKAAnonymous a. 2009. Pembuatan Gula Tebu.
http://www.sucrose.com/Pembuatan Gula Tebu/... . Tanggal akses 18
November 2009.Anonymous b. 2009. Asam Glutamat.
http://www.wikipedia.com/Asam Glutamat/... . Tanggal akses 18
November 2009.
Surabaya Post. 2008. Limbah MSG Dijadikan Arang. Surat kabar:
Surabaya Post, 18 November 2008.