Laboratorium Termodinamika

Penelitian Tahun:

Klik tahun di bawah ini untuk melihat rincian penelitian.

Publikasi Ilmiah Tahun:

Klik tahun di bawah ini untuk melihat rincian publikasi ilmiah.

Pengabdian Masyarakat Tahun:

Klik tahun di bawah ini untuk melihat rincian pengabdian masyarakat.

Pra Desain Pabrik: FRAKSIONASI SELULOSA DARI JERAMI PADI DENGAN METODE STEAM EXPLOSION

PRA DESAIN PABRIK FRAKSIONASI SELULOSA DARI JERAMI PADI DENGAN METODE STEAM EXPLOSION

Dipersembahkan oleh :

• Ni Nyoman Kaniya Kumala Dewi (02211840000111)
• Aisyah Fadzlina (02211840000121)

Indonesia merupakan negara agraris dengan produktivitas padi mencapai lebih dari 54 juta ton pada tahun 2020. Bagian dari tanaman padi yang paling sering digunakan adalah beras sebagai makanan pokok penduduk indonesia dan sisa dari tanaman tersebut biasanya digunakan untuk makanan ternak. Hal ini sangat disayangkan, dikarenakan pada jerami padi terkanding lignoselulosa yang memiliki banyak potensi. Lignoselulosa merupakan biomassa yang berasal dari tanaman dengan kandungan utama berupa lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Lignoselulosa ini biasa terdapat pada dinding sel dari tanaman. Karena ketersediaan bahan baku yang melimpah dan tidak digunakan sebagai bahan makanan, maka bahan ini berpotensi menjadi sumber daya energi yang baru dan ramah lingkungan. Kandungan selulosa pada jerami padi lebih besar dari pada kandungan lignoselulosa lainnya, dimana selulosa terdapat 32.1% pada jerami padi, sedangkan lignin dan hemiselulosa hanya 18% dan 24% oleh karena itu, desain pabrik ini lebih memfokuskan pada fraksinasi selulosa.

Selulosa dapat digunakan di industri kertas, pangan, obat – obatan, dan industri kimia. Adapun turunan selulosa yang seing digunakan untuk produk komersil adalah carboxymethyl celullose ( CMC), methyl celullose (MC), hydroxypropyl metyl celullose (HPMC). MC memiliki fungsi untuk mengendalikan pelepasan kandungan obat ke dalam pelarut, sehingga sangat berguna di industri obat – obatan/farmasi untuk mencegah resiko dose dumping. CMC memiliki fungsi pengikat, pengental dan penstabil emulsi sehingga sering digunakan di industri farmasi dan tekstil. Sedangkan HPMC dapat digunakan untuk pembuatan gel. Selulosa juga sering digunakan sebagai bahan baku bioetanol dan pulp/kertas.

Uraian Proses

Untuk memisahkan selulosa maka perlu dilakukan perlakuan awal. Perlakuan awal ini berguna untuk memecah struktru kristalin selulosa. Perlakuan awal terbagi menjadi 4, yaitu, perlakuan awal fisika, kimia, fisika-kimia, dan biologis, dan salah satu dari perlakuan tersebut adalh dengan steam explosion yang termasuk ke perlakuan awal fisika-kimia.

1. Size Reduction

Jerami padi yang sudah diangkut dari gudang menuju crusher menggunakan belt conveyor untuk mengurangi ukuran padi dari 10 – 14 cm menjadi 2.5 cm. Pengurangan ukuran ini dilakukan untuk mempermudah masuknya bahan baku ke proses selanjutnya.

2. Main Process

Tahap ini dilakukan di steam explosion reactor dimana jerami yang telah masuk ke dalam reactor diberikan steam bertekanan tinggi hingga mencapai tekana 15 bar dalam reaktor. Reaktor kemudian didiamkan selama 5 – 10 menit lalu secara tiba – tiba diturunkan tekanannya sehingga terjadi dekompresi eksplosif.

Jerami padi yang dipanaskan dengan kondensasi steam ini menyebabkan basahnya struktur padi dengan air panas yang menyebabkan lepasnya asam dari fraksi hemiselulosa dan menurunkan pH hingga 3 – 4. Kondisi asam membuat terjadinya hidrolisis pada hemiselulosa menjadi xilosa.

Setelah itu, jerami padi kemudian masuk ke tempat pencucian untuk dicuci selama 15 menit dalam suhu 80 C. pencucian ini berfungsi untuk menghidrolisis hemiselulosa lagi menjadi xilosa yang larut dalam air. Perbandingan liquid dengan solid adalah 1 banding 2. Slurry keluaran pencucian kemudian di filter untuk memisahkan xilosa dan selulosa yang berbentuk cake. 

Cake ini kemudian di ekstrasi menggunakan NaOH dan pelarut etanol selama 60 menit dengan suhu 160 C. ekstraksi ini bertujuan untuk mengdelignifikasi lignin yang terdapat pada cake. Dimana, lignin ini akan bereaksi dengan NaOH membentuk Na-Ligninat yang larut. Slurry kemudian di filter, cake yang berisi selulosa kemudian kita ambil dan di simpan di tempat penyimpanan dengan kondisi tempat yang sudah disesuaikan dengan produk agar tidak cepat rusak.

3. Recovery

Filtrat yang berisis Na-Ligninat dan komponen lainnya seperti etanol kemudiat masuk ke distilasi untuk mengrecovery etanol yang digunakan kembali ke alcohol ekstraksi. Sedangkan komponen lainnya, black liquor, akan dikembalikan ke boiler sebagai umpan untuk steam