IKA NICKY WAHYUNINGRUM 2310 030 066
AULIA IIN SAPUTRI 2310 030 084
DOSEN PEMBIMBING: Ir. BUDI SETIAWAN, MT PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS
Latar Belakang Makanan merupakan sesuatu yang tak terpisahkan dari kehidupan
PABRIK SIRUP GLUKOSA = 2
Konsumsi gula semakin meningkat
Tabel Produksi kimpul Indonesia Menurut Provinsi (Ton), 2011
PABRIK SIRUP GLUKOSA = 3
Produksi Bahan Baku • Pengertian
Realita di masyarakat Kimpul hanya digunakan sebagai makanan pengganti
kimpul merupakan umbi yang cukup banyak jumlahnya, dan kurang di manfaatkan oleh masyarakat indonesia.
• Produksi Bahan Baku Di Indonesia kimpul mempunyai nama lain Talas Belitung, Blue Taro Indonesia memiliki potensi hasil kimpul sangat besar, karena tanaman kimpul mudah tumbuh dimana-mana.
PABRIK SIRUP GLUKOSA = 4
Spesifikasi Bahan Baku .
Kimpul sebagai bahan baku pembuatan sirup glukosa Unsur
Jumlah
Air (gram)
63,1
Karbohidrat (gram)
32,7
Impurities (gram)
1,5
Serat Kasar (gram)
1,5
Protein (gram)
1,2
Sumber : Slamet D.S (1990:171)
Lokasi Pabrik Lokasi Pendirian Pabrik
Sirup Glukosa
Kecamatan Katibung, Lampung Selatan Sungai Waisulan (lampungselatankab.go.id)
Direncanakan mulai beroperasi tahun 2016 dan di Lampung BPS Propinsi Jawa Timur tahun 2011
Kapasitas Pabrik Tabel Perkembangan impor Sirup Glukosa Indonesia Tahun
Impor (kg/tahun)
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
3,345,471 16,560,707 15431943 21572474 21743106 22160836 73099849
Tabel Perkembangan ekspor Sirup Glukosa Indonesia
Tahun
Ekspor (kg/tahun)
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
35817 74604 1249806 3504883 5847827 3850698 1092086
Tabel Perkembangan produksi Sirup Glukosa Indonesia Tahun
Pruduksi (kg/tahun)
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
26417850 14856686 42393860 68313805 56480000 47463468 53467921
(Kementrian Perindustrian Indonesia,2011) (BPS,2011)
Perhitungan Kapasitas : F
= [F (impor) + F (produksi)] – [F (ekspor)] =
24.845 + 44.200 – 2.237
=
66.808 ton/tahun
(Kusnarjo,hal.7,2010)
Kapasitas produksi yang direncanakan untuk pabrik baru yang akan didirikan ini hanya berkemampuan memenuhi 50% dari produksi sirup dalam negeri pada tahun 2016. Maka didapatkan kapasitas produksi pabrik baru sebesar : Kapasitas produksi pabrik baru
= 50% x 66.808 = 33.404 ton/tahun = 102 ton/hari
Dengan melihat peluang kapasitas yang ada, maka kapasitas produksi pabrik baru yang akan dirancang pada tahun 2016 ditetapkan sebesar 33.404 ton/tahun. Masa kerja dalam satu tahun dianggap 330 hari kerja
(Kusnarjo,hal.7,2010)
Karakteristik produk
• Sirup glukosa (kadar 75-78%) Sifat Fisika: • Rumus molekul : C6H12O6 • Berat molekul : 180 • Melting point : 146 oC • Specific gravity : 1,381-1,387 Sifat Kimia: • Larut dalam alkohol dan air • Reduktor kuat • Bereaksi dengan larutan Fehling dan Tollens (http://www.msds.com/C6H12O6)
Data Perencanaan Produksi • Perencanaan operasi
: Semi-Batch, 24 jam/hari selama 330 hari/tahun
• Kapasitas produksi
: 101224 kg-sirup glukosa / Hari
• Kebutuhan bahan baku
: 251500,4728 kg kimpul / Hari
• Jumlah tenaga kerja
: 300 orang
• Lokasi
: Lampung, Sumatra Selatan
Seleksi Proses
• Sirup glukosa dapat diperoleh dengan cara hidrolisa enzimatis dari berbagai macam jenis bahan baku, yaitu: 1. Hidrolisa menggunakan katalis asam 2. Hidrolisa menggunakan katalis asamenzim
3. Hidrolisa menggunakan katalis enzimenzim
Tabel perbandingan kondisi operasi pada proses hidrolisa pati Uraian
Asam
Aspek teknis
Hidrolisa
Asam-enzim
Enzim-enzim
1.
Operasi
-
Tekanan ( kg/cm2)
3
1-3
1
-
Suhu (0C )
140-160
60-140
60-105
-
pH
2,3
1,8-2
4,5-6
1.
Proses
-
DE
30-55%
63-30%
90-95%
-
Reaksi samping
Ada
Ada
-
-
Daya korosi
Tinggi
tinggi
Rendah
Aspek Ekonomi 1.
Kebutuhan asam
Banyak\
Banyak\
Sedikit
2.
Biaya peralatan
Mahal
Mahal
Murah
3.
Energi
Besar
Besar
Kecil
4.
Investasi
Tinggi
tinggi
Rendah
peralatan
Bahan Pembantu untuk Hidrolisa Pati dengan Metode Hidrolisa Enzim • • • • •
Enzim α – Amilase Enzim Glukoamylase HCl Karbon aktif Larutan CaCl2
Pre-Treatment 258.256,38
236.304,58
54.350,05
21.951,79 290654,64
Hidrolisis (Liquifikasi)
57,954
41.047,52
394,385
332.154,50
332.154,50 291.106,98
Sakarifikasi
77,66
332.154,50
0,85 (masa air yang terkandung 1,80)
332.234,81
3.356,47
78,74
305.127,95 305.107 319.334,19
305.120,85 332.234,81
319.334,19 16.257,10
319.412,93 14.292,08
120.126,43
80.786,95
103.943,37 304.857
Neraca Massa
Total Sirup Glukosa yang dihasilkan
:
101224,2424
kg/hari Kapasitas Pabrik yang dihasilkan :
101224 kg/hari
Jadi, karena jumlah sirup glukosa yang dihasilkan sudah memenuhi kapasitas pabrik yang diinginkan, maka neraca massa sudah memenuhi kebutuhan pabrik
Jet Cooker (E-216) Ͽ Neraca Panas Masuk
a. Aliran <11>
Keluar a. Aliran <13>
Karbohidrat
123557.288
Karbohidrat
2422001.030
Air
1015968.771
Air
16406873.280
Protein
3544.569
Protein
56713.100
serat kasar
5671.310
serat kasar
90740.966
impurities
5671.310
impurities
90740.966
CaCl2
299.938
CaCl2
4807.250
α-amylase
146.459
α-amylase
2343.350
Total
1154859.64717
Total
19074219.944
b. H air
3313027.211
c. Q loss
1178276.1661
Total
23565523.321
b. Aliran <12> H laten
21230397.730
H sensibel
1180265.9441
Total
23565523.321
COOLER (E-219) Neraca Panas
Masuk a. Aliran <13> 19716945.2928 Air 2422001.0304 Starch 56713.1000 Protein 90740.9664 Fiber 90740.9664 Impuritis 4807.2503 CaCl2 2343.3501 a-amylase 22384291.9563 Total b. Air pendingin 959730.621 Masuk 23344022.5776 Total Here comes your footer Page 24
Keluar a. Aliran <14> Air 17223230.9446 Starch 2066242.5840 Protein 49623.9625 Fiber 79398.3456 Impuritis 79398.3456 CaCl2 4196.2564 a-amylase 2048.6739 Total 19504139.1126 b. Air pendingin 3839883.465 Keluar Total 23344022.5776
Reaktor Liquifikasi Ͽ Neraca Panas
H in (kkal)
<14>ΔH =
19505220.915
(R-210)
H out (kkal) <15> ΔH=
19373089.19
ΔH reaksi
-248480432.99
panas yang
248612564.7
diserap air pendingin Total
19505220.915
Total
19505220.915
COOLER (E-222)
Neraca Panas
Neraca panas total H in (kkal)
H masuk
19373089.20
Total
19373089.20
Hout (kkal) H kluar
9573417.96
Q Serap
9799671.24
Total
19373089.20
Reaktor Sakarifikasi (R-220) Ͽ Neraca Panas
H in (kkal)
Hout (kkal) H keluar
H masuk
9574860.303
Q Serap
9431101.08 352534373.93
ΔH Reaksi -352390614.71 Total
9574860.30
Total
9574860.30
Heater (E-312)
Neraca Panas H in (kkal)
Hout (kkal)
Hmasuk
9431101.08
Hkeluar
16265865.86
Qsuply
7194489.244
Qloss
359724.46
Total
16625590.32
Total
16625590.32
Cooler (E-315) Neraca Panas H in (kkal) H masuk
Total
14694458.89
14694458.89
Hout (kkal) H kluar
6638089.85
Q Serap
8056369.045 14694458.89
Heater (E-312)
Neraca Panas H in (kkal)
Hout (kkal)
Hmasuk
5795544.64
Hkluar
15118812.12
Qsuply
9813965.76
Qloss
490698.29
Total
15609510.40
15609510.40
Evaporator (V-330,V-340) Ͽ Neraca Panas
Neraca panas total Efek 1 Masuk (kkal)
Keluar (kkal)
Hmasuk
22213317.68
HL₂
17789930.62
Qsuply
56889925.82
H vapour₂
61313312.87
Total
79103243.50
79103243.50
Neraca panas total Efek 2 Masuk (kkal) Keluar (kkal) Hmasuk Qsuply
17789930.62 51166075.58
Total
68956006.20
HL₂ H vapour₂
3405266.47 65550739.74 68956006.20
Barometrik Condensor (E-341)
Neraca Panas
Neraca panas total Masuk (kkal) H vapour
65768116.18
H air pendingin
526171.42
Total
66294287.60
Keluar (kkal) H steam jet ejector 60479577.42 Hkondensat
2499995.80
Qloss
3314714.38 66294287.60
Jet Ejector (G-342)
Neraca Panas
Neraca panas total Masuk (kkal)
Keluar (kkal)
H keluar
60479577.42
H Kondensat
16197644130.72
Q steam
16989672139.13
Q loss
852507585.83
Total
17050151716.55
17050151716.55
Utilitas
No
Air yang digunakan
1
Air sanitasi
2
Air pendingin
3
Air proses
4
Air umpan boiler Total
Massa (m3/hari) 17,35 1914,83178
4,45676 5380,751456 7317,389996
Cooler I Spesifikasi Alat: Fungsi Tipe Bahan Jumlah Tekanan masuk Tekanan keluar Suhu masuk Suhu keluar Fluida Annulus ID OD Delta Pa Inner pipe ID Surface area Panjang Rd Delta Pi Kapasitas Hot fluid Cold Fluid Here comes your footer Page 38
Mendinginkan larutan pati yang keluar Jet cooker, dari suhu 105 ᴼC sampai 95ᴼ C sebelum masuk ke Reaktor Liquifikasi Double pipe heat Exchanger Carbon Steel SA 212 Grade A 1 buah 1 atm 1 atm 105 ᴼC 95 ᴼC Annulus = Larutan pati Inner pipe = Air pendingin
6,065 in 3,5 in 7,8 psi 3,068 in = 0,25567 ft 187 ft2 83 linft 0,002 hr ft2 oF/Btu 0.10877 psi 30511.16 lb/jam 15709.99 lb/jam
Jet Cooker (E-126)
Jet Cooker ( E-126 ) Fungsi : Memanaskan slurry starch agar larut secara sempurna dan tergelatinasi dengan menginjeksikan steam Kondisi Operasi : P = 125,31 kPa, T = 105 °C Kapasitas :41047,52 kg/hari Bahan : Stainless steel grade 3 (SA-167) Jumlah : 1 buah Ukuran : Diameter pipa steam: 36 in Extra Strong Diameter throat : 34,723 in Panjang jet : 44,099 m
Reaktor Liquifikasi Fungsi : untuk pemutusan rantai ikatan panjang polisakarida menjadi dekstrin dan sejumlah kecil karbohidrat Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk flanged dan standart dished head Jenis Pengaduk : six flate blades open turbine Kondisi operasi : P= 1atm T=95°C Waktu tinggal : 50 menit = 0,8 jam Bahan : high alloy steell SA 240 grade M tipe 316 Konversi : 16% Volume : 5337,708 ft3 Diameter : 16,54ft
Kesehatan, Keselamatan, Kerja
No.
Nama Alat
Alat Ukur dan Instrumentasi
1.
Tangki Mixing (M-212)
FC dan LI
2.
Cooler I (E-219)
Temperature Controller (TC)
3.
Reaktor Liquifikasi (R-210)
Temperatur controller (TC)
4.
Cooler II (E-222)
Temperatur controller (TC)
6.
Reactor Sakarifikasi (R-220)
Temperatur Controller (TC)
7.
Heater I (E-311)
8.
Cooler III (E-314)
Temperatur Controller (TC)
11.
Heater III (E-332)
Temperatur Controller (TC)
Temperatur Controller (TC)
Limbah padat : kulit ubi kimpul, limbah padat juga berupa cake yang berasal dari proses filtrasi pada filter press dan rotary vacuum filter. Dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik (kompos) serta pemanfaatan yang lain misalnya untuk pakan ternak dan bahan biogas Limbah cair : limbah cair ini dapat berupa limbah non-polutan misalnya air kondensat yang berasal dari proses kondensasi pada barometrik kondensor. Limbah cair berupa air pada hot well yang dihasilkan dari proses kondensasi dari barometric condensor dapat ditangani dengan
mengalirkannya ke
Cooling Tower sehingga dapat digunakan lagi sebagai air pendingin. Sedangkan untuk limbah cair yang bersifat polutan dapat dilakukan treatment terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran sungai. Pengolahan
yang dilakukan yaitu bertahap, meliputi pengolahan fisik, kimia,dan biologi
TERIMA KASIH MOHON BIMBINGAN DAN SARAN
MEKANISME KONVERSI OLEH ENZYM Reaksi yang terjadi : 1. Konversi Pati menjadi dekstrin Pati dekstrin -[C6H10O5]n- α-amylase (C6H10O5)x. 2. Konversi dekstrin menjadi glukosa Dekstrin
n(C6H10O5)x + xnH2O
AMG
Glukosa
xnC6H12O6
(Uhlig, hal. 228)
Jet Cooker Pati dimasak kemudian membentuk lapisan pelindung untuk mencegah air dan panas dari mencapai molekul pati mentah. Sifat pati yang sangat kental saat dimasak membuat molekul-molekul mentah sulit untuk membubarkan, yang sering menimbulkan pati terkonversi lebih rendah dari standartnya. JetCooker memiliki peran berkemampuan untuk membantu membubarkan gumpalan tersebut, meningkatkan homogenitas pati karena terkena uap. Hal ini dilakukan dengan memanipulasi kecepatan dari pati internal di dalam kompor jet.
(C6H10O5)1000+400H2O α amylase Pati Air 50(C6H10O5)10+100C12H22O11+300C6H12O6 Dekstrin Maltosa Glukosa
Air Pencuci di RVF
Reaktor Sistem pemroses bagi sistem proses pereaksian adalah reaktor. Ada dua model teoritis paling populer yang digunakan dalam merancang reaktor yang beroperasi dalam keadaan tunak, yaituContinous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan Plug Flow Reactor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair. Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir. Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-jari pipa.
Fungsi Neraca Massa dan Neraca Energi
Neraca massa adalah kajian jumlah material yang masuk, keluar dan yang terakumulasi dari tiap-tiap sistem proses. Neraca energi adalah rangkaian proses keseluruhan serta kajian tentang jumlah energi (panas) yang harus dipasok atau dikeluarkan dari tiap-tiap sistem proses dan rangkaian proses secara keseluruhan
Perbedaan panas dan kalor
Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.
TEORI TENTANG PANAS Panas adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda atau wujudnyaberubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi British Thermal Unit (BTU). Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas karena untuk menaikkantemperature 1o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU. Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya naik 1oF. Panas sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah. Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda, tetapi temperaturnya tetap. Panas laten penguapan(latent heat of vaporization) adalah jumlah panas yang harus ditambahkan kepada zat (cair)pada titik didihnya sampai wujudnya berubah menjadi uap seluruhnya pada suhu yang sama. Panas laten pengembunan (latent heat of condensation) adalah jumlah panas yang harusdibuang/dikeluarkan oleh zat (gas/uap) pada titik embunnya, untuk mengubah wujud zat darigas menjadi cair pada suhu yang sama. Panas laten pencairan/peleburan (latent heat of fusion) adalah jumlah panas yangharus ditambahkan kepada zat (padat) pada titik leburnya sampai wujudnya berubah menjadicair semuanya pada suhu yang sama. Panas laten pembekuan (latent heat of solidification) adalah jumlah panas yang harus dibuang/dikeluarkan oleh zat (cair) pada titik bekunya untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat pada suhu yang sama.
