... iqra' wa rabbuknl akrarn,
'alladzii 'allam bil qalam, 'allamal insaana maa lam ya'lam
... Iqralah, dan Rab kamu Maha Mulia,
yang mengajarkan dengan perantaraan qalam, mengajarkan manusia apa yang tiada dan tiada pernah akan dia ketahui (A1 'Alaq 3 - 5)
Untuk: Mama dan papa, Om Fauzie Kelana, dan Dr. Victor H. Moulder
PEBERAPAW SISTEM AKUlSlSl DATA ADA B10REAKBOR STUD%KASUS: KABlWN PENENTUAW WAKTU CAMPUB PAD& LARUTAH
Oleh HAMDRY SATRIAGO F 25. 1643
'1993 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANlAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR B O G O R
HANDRY SATRIAGO. F 25.1643.
Penerapan Sistem Akuisisi Data
otomatik pada Bioreaktor, Studi Kasus: Kaj ian Penentuan Waktu Campur pada Larutan Karboksi Metil Selulosa di
dalam
Bioreaktor MSJ-U2-30L. Dibimbing oleh Djumali Mangunwidjaja, Hartrisari Hardjomidjojo, dan E. Gumbira-Sa'id.
RINGKASAN Sejalan dengan perkembangan bioteknologi yang pesat dalam dua dasawarsa terakhir, teknologi mikroprosesor juga telah mengalami kemajuan yang sangat pesat. Dengan menggunakan teknik interfacing dapat dilakuan penghubungan antara mikrokomputer dengan peralatan yang digunakan dalam prosesproses bioteknologi, terutama bioreaktor, untuk pemantauan dan pengendalian proses secara otomatik. Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk menerapkan salah satu fungsi dari pengendalian otomatik dengan komputer, yaitu sistem akuisisi data otomatik (SAD01 dengan menggunakan mikrokomputer IBM PC/XT untuk melakukan akuisisi data parameter pH secara on line pada bioreaktor skala pilot plant (30L). Akuisisi data pH tersebut digunakan untuk menentukan waktu campur pada larutan karboksi metil selulosa (CMC) di dalam bioreaktor MSJ-U2-30L. Perancangan SADO meliputi perancangan perangkat lunak, perangkat keras, dan konfigurasi SADO tersebut pada bioreaktor MSJ-U2-30L
Hasil perancangan perangkat lunak adalah program komputer dalam bahasa pemrograman Turbo Pascal 6.0.
Prog-
ram tersebut meliputi sistem akuisisi, filing, dan penyimpanan data secara
on line, sistem peringatan (alarming),
serta pemantauan peubah proses dengan menggunakan grafik. Piranti perangkat keras yang dirakit terdiri dari unit papan ADC (Analog-to-Digital Converter board) dan kartu PPI-8255 (Programable Peripheral Interface).
Konfigurasi
SAD0 pada bioreaktor berlangsung dengan baik.
Hal tersebut
dibuktikan dengan adanya hubungan yang liner antara sinyal tegangan masukan analog dengan sinyal keluaran Bilangan Biner Ekivalen (BBE). Y
=
Persamaan regresi linernya adalah
11.345 + 20.367 X , dengan Y adalah BBE, dan X masukan
analog.
Koefisien korelasi (r) adalah 0.99995, dan koefi-
sien determinasi (r2) 0.99991. Hasil penentuan waktu campur pada bioreaktor MSJ-U230L menunjukkan bahwa waktu campur dipengaruhi oleh kecepatan agitasi, laju aerasi, sifat zat alir (zalir), dan tingkat konsentrasi zalir.
Secara umum peningkatan kece-
patan agitasi akan mempercepat waktu campur dan peningkatan konsentrasi serta kekentalan akan memperlambat.
Laju
aerasi berpengaruh secara beragam terhadap waktu campur. Pada konsentrasi CMC 0 g/l, laju aerasi akan mempercepat waktu
campur, sedangkan pada konsentrasi 20 g/l laju
aerasi memperlambat.
Pada konsentrasi 10 g/l, pengaruh
laju aerasi tidak menunjukkan kecenderungan tertentu .
Pengaruh laju aerasi terhadap waktu campur sangat dipengaruhi oleh kecepatan agitasi.
Pada kecepatan agitasi
700 rpm, pengaruh aerasi sudah tidak nyata. Hasil pengamatan terhadap sifat fisik dan reologis larutan CMC menghasilkan model p trasi 10 g/l dan p
=
=
0.567-0.27 untuk konsen-
21.067-0.62 untuk konsentrasi 20 g/l.
Larutan CMC yang diamati memiliki sifat shear thinning atau pseudoplastik.
Larutan tersebut memiliki kekentalan ( p )
yang rendah pada laju geser (7)yang tinggi, dan sebaliknya. Waktu campur untuk CMC dengan konsentrasi 0 g/l berkisar antara trasi 10 g/l
17 sampai dengan 6.2 detik, dan untuk konsenwaktu campur berkisar antara 7.3 sampai 72.7
detik. Pada konsentrasi CMC 20 g/l, waktu campur berkisar antara 14 sampai 374 detik.
Hasil analisis hubungan antara
Bilangan Waktu Campur (NOm) dengan Bilangan Reynolds (Re) menunjukkan bahwa pada zalir Newton, terjadi aliran turbulen dengan bilangan Re berkisar antara 2 x lo4 sampai 18 x lo4.
Untuk zalir Newton, semakin besar kecepatan agitasi,
bilangan Reynolds juga akan semakin besar. Pada zalir bukan-Newton, aliran yang terjadi adalah laminer dan alihan dengan bilangan Reynolds yang sangat kecil (6.23 sampai 146.16 untuk CMC 20 g/l, dan 83.06 sampai 980.27 untuk CMC 10 g/l) .
Pada kasus penelitian
ini, makin kental zalir, maka makin laminer zalir tersebut, dan juga makin lama waktu campurnya.
PENERAPAN SISTEM AKUISISI DATA OTOMATIK PADA BIOREAKTOR STUD1 KASUS: KAJIAN PENENTUAN WAKTU CAMPUR PADA LARUTAN KARBOKSI METIL SELULOSA Dl DALAM BIOREAKTOR MSJ-U2-30L
Oleh HANDRY SATRIAGO F 25.1643
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRl PERTANIAN, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
1993 JURUSAN TEKNOLOGl INDUSTRl PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, lnstitut Pertanian Bogor dengan ini menyatakan bahwa skripsi ini dibimbing oleh:
Dr. Ir. Nartrisari Nardjomidjsjo, DEA
Sebagai Dosen Pembimbing 11.
Karena yang bersangkutan sedang
mengikuti kegiatan post doctoral di luar negeri, maka dalam pengesahan skripsi Ketua Jurusan mewakilinya.
Bogor, 20 November 1993 Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fateta, IPB
Dr. Ir. Djurnali Mangunwidiaia, DEA NIP: 130933594
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN PENERAPAN SISTEM AKUISISI DATA OTOMATIK PADA BIOREAKTOR STUD1 KASUS : KAJIAN PENENTUAN WAlCTU W P U R (MIXING TIME) PADA LARUTAN CMC DI DALAM BlOREAlCTOR MSJ-U2-30L
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh HANDRY SATRIAGO F 25.1633
Dr. IF. E. Gumbir&$aid. MAD% Dosen Pen~binlbing111
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaahirabbil'aalamiin.
Puji Syukur penulis
panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan nikmatNya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.
Skripsi ini dibuat untuk memenuhi persyara-
tan meraih gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada semua piliak yang telah membantu penyelesaian skripsi ini, yaitu: 1. Mama, papa, dan nenenda yang telah membesarkan, mendi-
dik, memberi bantuan moril dan materil serta tiada henti mendoakan penulis, 2. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA, sebagai dosen pem-
bimbing I yang telah memberikan pengarahan dan bantuan sejak awal sampai akhir masa kuliah penulis, 3 . Dr. Ir. Hartrisari Hardjomidjojo, DEA, sebagai dosen
pembimbing I1 yang telah membuka warvasan penulis tentang teknologi pengendalian otomatik, dan secara antusias telah memberikan bimbingannya dalam pembuatan skripsi, 4. Dr. Ir. E. Gumbira-Said, MADev., sebagai dosen pembim-
bing I11 yang tidalc saja membimbing secara teknis dalam penyelesaian skripsi, namun juga telah memperluas cakrawala penulis tentang ilmu pengetahuan dan teknologi,
5. Dr. Ir. Illah Sailah Basith, MS., yang telah rela me-
luangkan waktunya untuk membantu penulis menyelesaikan penelitian ini, 6 . Ir. A. Basith, MS., dan Ir. Sarwono Soesilo, sebagai
pakar-pakar pengendalian proses yang membantu dalam pengembangan teori dan instrumentasi laboratorium, 7. Rekan Winarno yang telah membantu dalam pembuatan pro-
gram komputer sistem pengendalian otomatik, 8. Rekan Bramantyo,
Ir. Satya Heragandhi, dan Riza Hernan-
da yang telah membantu dalam pembuatan perangkat antarmuka (interf&ce lcomputer-bioreaktor) 9. Ratu Mirah Afifah, yang telah memberikan perhatian dan
dorongan semangat, 10. Sahabat-sahabat dari Agrodev Team (Wayah Wiroto, Kiki Pulungan, Renalwin Sitorus, dan Ikrimah), dari Kandang Ampat (Shabir dklc), serta Iwan Gunawan, dan 11. Saudara-saudara dari jamaah di Bogor (Hasdalmen, Aswary Pulungan, dan Narsih), di Jakarta (Pak Tuo, Om Israr, Idham, dan sanak famili lainnya, serta Warsih) yang telah membantu, memberikan perhatian, dan dukungan moril kepada penulis selama ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun amat diperlukan. Terakhir penulis berharap bahwa skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukannya. Bogor, 20 November 1993
Penulis
