LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi : ton/tahun Waktu produksi : 330 hari/tahun Rate produksi : ton 1 tahun 1 tahun 330 hari 1 hari 24 jam kg 1 ton 631,31 kg/jam Yield Produksi : 9,9293 % (dari perhitungan alur mundur) Maka, Bahan baku yang dibutuhkan : 631,31 kg /jam 9,9293 % 6.344,56 kg/jam (kulit kakao) A.1 Ekstraktor (EX-210) a. Neraca Massa Masuk Alur 4 Kulit buah kakao mengandung (Riyadi, 2003) : - Pektin : 12,67 % - Air : 5 % - Padatan : 82,33 % Sehingga komposisi bahan masuk ekstraktor - Pektin : 12,67 % 6.344,56 kg/jam 803,86 kg/jam - Air : 5,00 % 6.344,56 kg/jam 317,23 kg/jam - Padatan : 82,33 % 6.344,56 kg/jam 5.223,48 kg/jam Penambahan HCl sebagai pelarut dengan perbandingan massa kulit buah kakao terhadap massa HCl adalah sebesar 1 : 5. Banyaknya larutan yang masuk : 6.344,56 kg/ jam ,80 kg/jam.

2 Alur 5 Konsentrasi HCl dalam pelarut adalah 0,73 % Jumlah HCl : ,80 kg/jam 0,73 % 231,58 kg/jam Larutan HCl yang tersedia adalah HCl 37 %, sehingga jumlah HCl 37 % yang diperlukan untuk diencerkan adalah Air pada larutan HCl 37 %, 0,63 625,88 kg/jam 394,31 kg/jam 231,58 kkkk/jjjjjj 0,37 625,88 kg/jam Alur 6 Maka, air yang perlu ditambahkan untuk pengenceran HCl 37 % menjadi 0,73 % adalah ,80 kg/jam - 625,88 kg/jam ,91 kg/jam Alur 4 Pektin : 12,67 % Air : 5,00 % Cake Kulit Kakao : 82,33 % Alur 7 Air HCl : 0,73 % Alur 8 Pektin* Pektin terekstraksi Air Cake Kulit Kakao HCl Gambar A.1 Diagram Alir Ekstraktor (EX-210)

3 b. Neraca Massa Keluar Alur 8 Komposisi pektin yang terekstraksi adalah (Rachmawan dkk, 2005) : 80 % 803,86 kg/jam 643,08 kg/jam Sedangkan pektin yang tidak terekstraksi (Pektin*) adalah : (803,86 643,08) kg/jam 160,77 kg/jam Tabel A.1 Neraca Massa Total Ekstraktor (EX-210) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 4 Alur 7 Alur 8 Pektin* 803,86 0,00 160,77 Pektin terekstraksi 0,00 0,00 643,08 Air 317, , ,45 Cake kulit kakao 5.223,48 0, ,48 HCl 0,00 231,58 231,58 Jumlah 6.344, , ,35 A.2 Rotary Drum Vacuum Filter 1 (RDVF-220) a. Neraca Massa Masuk Alur 7 Fasa Padat : Pektin* 160,77 kg/jam Cake kulit kakao 5.223,48 kg/jam 5.384,25 kg/jam Fasa Cair : Pektin 643,08 kg/jam HCl 231,58 kg/jam Air ,45 kg/jam ,11 kg/jam

4 Alur 7 Pektin : 0,422 % Pektin terekstraksi : 1,689 % Air : 83,558 % Cake Kulit Kakao : 13,721 % HCl : 0,608 % Alur 8 Pektin Pektin terekstraksi Air Cake Kulit Kakao HCl Alur 9 Pektin terekstraksi Air HCl b. Massa Neraca Keluar Alur 8 Jika 10% dari komponen berfasa cair terikut ke fasa padat, maka total jumlah larutan yang ikut padatan (X) 10% X X + massa padatan 100% X 10% 100% X ,25 kg /jam X 598,25 kg/jam Maka banyaknya larutan yang ikut padatan : HCl Air 231,58 kg /jam ,11 kg /jam 4,24 kg/jam ,45 kg /jam ,11 kg /jam 582,24 kg/jam 598,25 kg/jam 598,25 kg/jam Pektin 643,08 kg /jam ,11 kg /jam 11,77 kg/jam 598,25 kg/jam

5 Alur 9 Fasa Cair Pektin (643,08 11,77) kg/jam 1.515,15 kg/jam HCl (231,58 4,24) kg/jam 545,61 kg/jam Air (31.808,45 582,24) kg/jam ,21 kg/jam Tabel A.2 Neraca Massa Total Rotary Drum Vacuum Filter 1 (RDVF-220) Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/Jam) Alur 7 Alur 8 Alur 9 Pektin* 160,77 160,77 0,00 Pektin terekstraksi 643,08 11,77 631,31 Air ,45 582, ,21 Padatan 5.223, ,48 0,00 HCl 231,58 4,24 227,34 Jumlah , , ,86 A.3 Vaporizer (V-310) a. Neraca Massa Masuk Alur 9 Pektin 631,31 kg/jam HCl 227,34 kg/jam Air ,21 kg/jam ,86 kg/jam

6 Alur 10 Air HCl Alur 9 Pektin terekstraksi : 1,9676 % Air : 97,3238 % HCl : 0,7085 % Alur 12 Pektin terekstraksi Air b. Neraca Massa Keluar Alur 10 Pektin dipekatkan dalam Vaporizer dengan menguapkan total pelarut sebanyak 50 % (HCl diasumsikan teruapkan semuanya) sehingga jumlah air yang menguap sebanyak : (50 % (227, ,21)) kg/jam - 227,34 kg/jam ,43 kg/jam Sedangkan HCl yang menguap sebanyak 227,34 kg/jam Alur 12 Fasa Cair (Larutan Pektin Pekat) : Pektin 631,31 kg/jam Air ,77 kg/jam

7 Tabel A.3 Neraca Massa Total Vaporizer (V-310) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 9 Alur 10 Alur 12 Pektin terekstraksi 631,31 0,00 631,31 Air , , ,77 HCl 227,34 227,34 0,00 Jumlah , , ,09 A.4 Mixer (M-320) a. Neraca Massa Masuk Alur 13 Pektin 631,31 kg/jam Air ,77 kg/jam ,09 kg/jam Alur 14 Pembentukan Endapan Pektin dilakukan dengan penambahan larutan Isopropil alkohol dengan perbandingan Pektin dan Isopropil alkohol 1:2 sehingga jumlah Isopropil alkohol yang ditambahkan sebanyak 2 631,31 kg/jam 1.262,63 kg/jam. Alur 13 Pektin terekstraksi : 3,8863 % Air : 99,1137 % Alur 14 Isopropil Alkohol Alur 15 Endapan Pektin Air Isopropil Alkohol Pektin**

8 b. Neraca Massa Keluar Alur 15 Terdapat 2 % Pektin yang tidak terendapkan, maka Pektin tidak terendapkan (Pektin**) 0,02 631,31 kg/jam 12,63 kg/jam Endapan Pektin 631,31 kg/jam - 12,63 kg/jam 618,68 kg/jam Isopropil Alkohol 1.262,63 kg/jam Air ,77 kg/jam Tabel A.4 Neraca Massa Total Mixer (M-320) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 13 Alur 14 Alur 15 Pektin** 0,00 0,00 12,63 Endapan Pektin 631,31 0,00 618,68 Air ,77 0, ,77 Isopropil Alkohol 0, , ,63 Jumlah , , ,71 A.5 Rotary Drum Vacuum Filter 2 (RDVF-330) a. Neraca Massa Masuk Alur 15 Fasa Padat : - Endapan pektin 618,68 kg/jam Fasa Cair : - Pektin ** 12,63 kg/jam - Isopropil alkohol 1.262,63 kg/jam - Air ,77 kg/jam ,02 kg/jam

9 Alur 15 Endapan Pektin : 3,51 % Air : 89,25 % Isopropil Alkohol : 7,17 % Pektin** : 0,07 % Alur 16 Pektin Padatan Air Isopropil Alkohol Alur 17 Air Isopropil Alkohol Pektin** b. Neraca Massa Keluar Alur 16 Jika 10 % dari komponen berfasa cair terikut dengan endapan pektin, maka banyaknya larutan yang terikut dengan endapan pektin (X) X 10 % X + massa padatan 100% x 10 % x + 618,68 kg /jam 100% X 68,74 kg/jam Larutan yang terkandung pada endapan pektin : - Air ,77 68,74 kg/jam ,02 63,59 kg/jam - Isopropil alkohol 1.262,63 68,74 kg/jam ,02 5,11 kg/jam Endapan Pektin 618,68 kg/jam Alur 17 Air (15.726,77 63,59) kg/jam ,19 kg/jam Isopropil alkohol (1.262,63 5,11) kg/jam 1.257,52 kg/jam Pektin** 12,63 kg/jam

10 Tabel A.5 Neraca Massa Total Rotary Drum Vacuum Filter 2 (RDVF-330) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar(kg/jam) Alur 15 Alur 16 Alur 17 Pektin** 12,63 0,00 12,63 Endapan Pektin 618,68 618,68 0,00 Air ,77 63, ,19 Isopropil Alkohol 1.262,63 5, ,52 Jumlah ,71 687, ,33 A.7 Rotary Dryer (RD-340) a. Neraca Massa Masuk Alur 21 Endapan Pektin 618,68 kg/jam Air 63,59 kg/jam Isopropil alkohol 5,11 kg/jam Alur 22 Air Isopropil Alkohol Alur 21 Endapan Pektin : 90,01 % Air : 9,25 % Isopropil Alkohol : 0,74 % Alur 23 Endapan Pektin Air

11 b. Neraca Massa Keluar Alur 22 Diinginkan Isopropil Alkohol menguap 100 % dan kandungan air dalam produk 2 %. Maka, 2% massa air X massa padatan + massa air X 100 % X massa air yang menguap 2% 63,59 x 618, ,59 x 100 % X 50,96 kg/jam Komposisi uap : Air 50,96 kg/jam Isopropil alkohol 5,11 kg/jam Alur 24 Endapan Pektin Air 618,68 kg/jam (63,59-5,11) kg/jam 12,63 kg/jam

12 Tabel A.7 Neraca Massa Total Rotary Dryer (RD-340) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 21 Alur 22 Alur 23 Endapan Pektin 618,68 0,00 618,68 Air 63,59 50,96 12,63 Isopropil Alkohol 5,11 5,11 0,00 Jumlah 687,38 56,07 631,31 Total produk pektin 631,31 kg/jam 631,31 kg/jam 1 ton 330 hari kg 1 tahun ton/tahun 24 jam 1 hari Keterangan : Pektin* Pektin yang tidak terekstraksi (masih berada di dalam cake kulit kakao). Pektin** Pektin yang tidak terendapkan (masih berfasa cair).

13 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan Satuan panas Suhu referensi : 1 jam operasi : kilokalori (kkal) : 25 o C Tabel B.1 Harga Cp Setiap Komponen Proses pada Suhu 25 o C Komponen Cp (kkal/kg. o C) Pektin 0,431 Air 1,000 HCl 0,191 Isopropil Alkohol 0,612 Cake Kulit Kakao 0,539 (Wikipedia, 2010) 4.1 Neraca Panas Tangki Ekstraktor (EX-210) Alur 4 Umpan masuk 30 o C Alur 5 Umpan masuk 30 o C Umpan masuk 30 o C Alur 6 Steam masuk 150 o C Kondensat keluar 100 o C EX-210 Alur 7 Produk keluar 70 o C Gambar B.1 Diagram Alir Tangki Ekstraktor (EX-210)

14 Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) pada alur 4 adalah : Tabel B.2 Neraca Panas Masuk pada Alur 4 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 803,86 0,431 Air 317,23 1,000 Cake Kulit Kakao 5.223,48 0,539 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , , ,27 Total 6.344, ,72 Jumlah panas masuk (Q masuk ) pada alur 5 adalah : Tabel B.3 Neraca Panas Masuk pada Alur 5 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 394,31 1,000 HCl 231,58 0,191 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,16 Total 625, ,68 Jumlah panas masuk (Q masuk ) pada alur 6 adalah : Tabel B.4 Neraca Panas Masuk pada Alur 6 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) Air ,91 1, ,57 Total , ,57 Maka, Total Panas Masuk Tangki Ekstraktor (EX-210) adalah, Q masuk (17.395, , ,96) kkal/jam ,96 kkal/jam

15 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Tangki Ekstraktor pada alur 7 adalah : Tabel B.5 Neraca Panas Keluar Tangki Ekstraktor pada Alur 7 Komponen m (kg/jam) Cp (kkal/kg. o C) T keluar ( o C) T referensi ( o C) Q (kkal/jam) Pektin 803,86 0, ,78 Air ,45 1, ,10 Cake Kulit Kakao 5.223,48 0, ,40 HCl 231,58 0, ,40 Total , ,68 Untuk menghasilkan suhu 70 o C pada Tangki Ekstraktor (EX-210) diperlukan pemanasan. Pemanas yang digunakan adalah superheated steam bersuhu 150 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan kondensat yang terbentuk berupa saturated steam bersuhu 100 o C dan bertekanan 1 atm. Panas yang dilepas steam (Q steam ) : Q steam Q keluar Q masuk ( , ,96) kkal/jam Q steam ,72 kkal/jam Dari Tabel Steam Smith, 2004 diperoleh, H v (150 o C, 1 atm) H l (100 o C, 1 atm) 664,01 kkal/kg 100,15 kkal/kg Maka banyaknya steam yang diperlukan (m s ) adalah : m s Q s H v H l m s ,72 kkal /jam (664,01 100,15) kkal /kg 2.483,95 kg/jam

16 4.2 Neraca Panas Vaporizer (V-310) Alur 10 Produk atas 110 o C Alur 9 Umpan masuk 70 o C Steam masuk 150 o C V-310 Kondensat keluar 100 o C Alur 12 Produk bawah 110 o C Gambar B.2 Diagram Alir Vaporizer (V-310) Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Vaporizer (V-310) pada alur 9 adalah : Tabel B.6 Neraca Panas Masuk Vaporizer (V-310) pada Alur 9 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 631,31 0,431 Air ,21 1,000 HCl 227,34 0,191 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , , ,97 Total , ,62

17 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Vaporizer (V-310) pada alur 10 adalah : Tabel B.7 Neraca Panas Keluar Vaporizer (V-310) pada alur 10 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air ,43 1,000 HCl 227,34 0,191 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,82 Total , ,80 Jumlah panas keluar (Q keluar ) Vaporizer (V-310) pada alur 12 adalah : Tabel B.8 Neraca Panas Keluar Vaporizer (V-310) pada Alur 12 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 631,31 0,431 Air ,77 1,000 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,66 Total , ,82 Maka, Total Panas Keluar Vaporizer (V-310) melalui alur 10 dan alur 12 adalah, Q keluar ( , ,82) kkal/jam ,61 kkal/jam Untuk menghasilkan suhu 110 o C pada Vaporizer (V-310) diperlukan pemanasan. Pemanas yang digunakan adalah superheated steam bersuhu 150 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan kondensat yang terbentuk berupa saturated steam bersuhu 100 o C dan bertekanan 1 atm.

18 Untuk menghitung jumlah steam yang dibutuhkan digunakan rumus : F.Cp.(T F -T 1 ) + S.(H s -h s ) L.h l + V.H vl (Geankoplis, 1997) Dimana, F Laju alir massa umpan (kg/jam) Cp Kapasitas panas umpan (kkal/kg. o C) T F Suhu umpan masuk ( o C) T 1 Suhu produk keluar ( o C) S Jumlah steam yang dibutuhkan (kg/jam) H s h s L h l V H vl Entalpi superheated steam (kkal/kg) Entalpi kondensat (kkal/kg) Laju alir produk bawah Vaporizer (kg/jam) Entalpi produk bawah (kkal/kg) Laju alir produk atas Vaporizer (kg/jam) Panas laten produk atas Vaporizer (kkal/kg) Cp umpan pada alur 9, Cp 631, ,86 (0,431) , ,86 (1,000) + 227, ,86 (0,191) 0,983 kkal/kg.o C S.((656,43 151,10)kkal/kg) [(16.358,09 kg/jam).(0)] + [(15.726,77 kg/jam).( kkal/kg)] [(32.084,86 kg/jam).(0,983 kkal/kg. o C).((70 110) o C)] Maka, Banyaknya steam yang dibutuhkan adalah : S ,88 kg/jam

19 4.3 Neraca Panas Kondensor (E-312) Fluida pendingin masuk, 28 o C Alur 10 Alur 11 Fluida panas masuk, 110 o C Fluida terkondensasi keluar, 30 o C E-312 Fluida pendingin bekas keluar, 50 o C Gambar B.3 Diagram Alir Kondensor (E-312) Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Kondensor (E-312) pada alur 10 adalah : Tabel B.9 Neraca Panas Masuk Kondensor (E-312) pada Alur 10 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air ,43 1,000 HCl 7,34 0,191 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,82 Total , ,80 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Kondensor (E-312) pada alur 11 adalah: Tabel B.10 Neraca Panas Keluar Kondensor (E-312) pada Alur 11 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air ,43 1,000 HCl 7,34 0,191 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,11 Total , ,28

20 Untuk menurunkan suhu fluida panas dari 110 o C hingga menjadi 30 o C sekaligus mengubah fasanya dari uap manjadi cairan, pada Kondensor (E-312) diperlukan kondensasi dengan bantuan air pendingin. Air pendingin yang digunakan adalah air bersuhu 28 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan air pendingin bekas yang terbentuk berupa air bersuhu 50 o C dan bertekanan 1 atm. Panas yang diserap air pendingin (Q w ) : Q w Q w Q keluar Q masuk (77.714, ,80) kkal/jam ,51 kkal/jam Maka banyaknya air pendingin yang diperlukan (m w ) adalah : m w Q w Cp w (T w masuk T w keluar ) m w ,51 kkal /jam 1 kkal kg. (28 50 ) ,48 kg/jam 4.4 Neraca Panas Cooler (E-316) Fluida pendingin masuk, 28 o C Alur 12 Alur 13 Fluida panas masuk, 110 o C Fluida terkondensasi keluar, 30 o C E-316 Fluida pendingin bekas keluar, 70 o C Gambar B.4 Diagram Alir Cooler (E-316)

21 Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Cooler (E-316) pada alur 12 adalah : Tabel B.11 Neraca Panas Masuk Cooler (E-316) pada Alur 12 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 631,31 0,431 Air ,77 1,000 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,66 Total , ,82 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Cooler (E-316) pada alur 13 adalah: Tabel B.12 Neraca Panas Keluar Cooler (E-316) pada Alur 13 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 631,31 0,431 Air ,77 1,000 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,86 Total , ,34 Untuk menurunkan suhu fluida panas dari 110 o C hingga menjadi 30 o C, pada Cooler (E-316) diperlukan kondensasi dengan bantuan air pendingin. Air pendingin yang digunakan adalah air bersuhu 28 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan air pendingin bekas yang terbentuk berupa air bersuhu 70 o C dan bertekanan 1 atm. Panas yang diserap air pendingin (Q w ) : Q w Q w Q keluar Q masuk (79.994, ,82) kkal/jam ,47 kkal/jam Maka banyaknya air pendingin yang diperlukan (m w ) adalah : m w Q w Cp w (T w masuk T w keluar )

22 m w ,47 kkal /jam 1 kkal ,04 kg/jam (28 70 ) kg. 4.5 Neraca Panas Tangki Destilasi (TD-350) Alur 19 Produk atas, 85 o C Alur 17 Umpan masuk, 30 o C TD-350 Kondensat keluar, 100 o C Steam masuk, 150 o C Alur 18 Produk bawah, 85 o C Gambar B.5 Diagram Alir Tangki Destilasi (TD-350) Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Tangki Destilasi (TD-350) pada alur 17 adalah : Tabel B.13 Neraca Panas Masuk Tangki Destilasi (TD-350) pada Alur 17 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 12,63 0,431 Air ,19 1,000 Isopropil Alkohol 1.257,52 0,612 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , , ,01 Total , ,15

23 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Tangki Destilasi (TD-350) pada alur 18 adalah : Tabel B.14 Neraca Panas Keluar Tangki Destilasi (TD-350) pada alur 18 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 12,63 0,431 Air ,92 1,000 Isopropil Alkohol 25,15 0,612 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , , ,52 Total , ,35 Jumlah panas keluar (Q keluar ) Tangki Destilasi (TD-350) pada alur 19 adalah : Tabel B.15 Neraca Panas Keluar Tangki Destilasi (TD-350) pada Alur 19 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 313,26 1,000 Isopropil Alkohol 1.232,37 0,612 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,65 Total 1.545, ,48 Maka, Total Panas Keluar Tangki Destilasi (TD-350) melalui alur 18 dan alur 19 adalah, Q keluar ( , ,48) kkal/jam ,83 kkal/jam Untuk menghasilkan suhu 85 o C pada Tangki Destilasi (TD-350) diperlukan pemanasan. Pemanas yang digunakan adalah superheated steam bersuhu 150 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan kondensat yang terbentuk berupa saturated steam bersuhu 100 o C dan bertekanan 1 atm. Untuk menghitung jumlah steam yang dibutuhkan digunakan rumus : F.Cp.(T F -T 1 ) + S.(H s -h s ) L.h l + V.H vl (Geankoplis, 1997) Dimana, F Laju alir massa umpan (kg/jam) Cp Kapasitas panas umpan (kkal/kg. o C)

24 T F Suhu umpan masuk ( o C) T 1 Suhu produk keluar ( o C) S Jumlah steam yang dibutuhkan (kg/jam) H s h s L h l V H vl Entalpi superheated steam (kkal/kg) Entalpi kondensat (kkal/kg) Laju alir produk bawah Tangki Destilasi (kg/jam) Entalpi produk bawah (kkal/kg) Laju alir produk atas Tangki Destilasi (kg/jam) Panas laten produk atas Tangki Destilasi (kkal/kg) Cp umpan pada alur 17, Cp 12, , , ,52 (0,431) + (1,000) + (0,612) 0, , ,33 kkal/kg.o C S.((656,43 151,10)kkal/kg) [(15.387,70 kg/jam).(0)] + [(1.545,63 kg/jam).(585,27 kkal/kg)] [(16.933,33 kg/jam).(0,970 kkal/kg. o C).((30 110) o C)] Maka, Banyaknya steam yang dibutuhkan adalah : S 3.579,29 kg/jam 4.6 Neraca Panas Kondensor (E-352) Fluida pendingin masuk, 28 o C Alur 19 Alur 20 Fluida panas masuk, 85 o C Fluida terkondensasi keluar, 30 o C E-352 Fluida pendingin bekas keluar, 50 o C Gambar B.6 Diagram Alir Kondensor (E-352)

25 Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Kondensor (E-352) pada alur 19 adalah : Tabel B.16 Neraca Panas Masuk Kondensor (E-352) pada Alur 19 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 313,26 1,000 Isopropil Alkohol 1.232,37 0,612 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,65 Total 1.545, ,48 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Kondensor (E-352) pada alur 20 adalah: Tabel B.17 Neraca Panas Keluar Kondensor (E-352) pada Alur 20 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 313,26 1,000 Isopropil Alkohol 1.232,37 0,612 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,05 Total 1.545, ,37 Untuk menurunkan suhu fluida panas dari 85 o C hingga menjadi 30 o C sekaligus mengubah fasanya dari uap manjadi cairan, pada Kondensor (E-352) diperlukan kondensasi dengan bantuan air pendingin. Air pendingin yang digunakan adalah air bersuhu 28 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan air pendingin bekas yang terbentuk berupa air bersuhu 50 o C dan bertekanan 1 atm. Panas yang diserap air pendingin (Q w ) : Q w Q w Q keluar Q masuk (5.337, ,48) kkal/jam ,10 kkal/jam

26 Maka banyaknya air pendingin yang diperlukan (m w ) adalah : m w Q w Cp w (T w masuk T w keluar ) m w ,10 kkal /jam 1 kkal 2.668,69 kg/jam (28 50 ) kg. 4.7 Neraca Panas Rotary Dryer (RD-340) Alur 22 Fasa gas keluar, 60 o C Alur 21 Padatan basah masuk, 30 o C RD-340 Udara panas masuk, 150 o C Alur 24 Padatan kering keluar, 50 o C Gambar B.7 Diagram Alir Rotary Dryer (RD-340) Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Rotary Dryer (RD-340) pada Alur 21 adalah : Tabel B.18 Neraca Panas Masuk pada Rotary Dryer (RD-340) melalui Alur 21 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 618,68 0,431 Air 63,59 1,000 Isopropil Alkohol 5,11 0,612 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , , ,62 Total 687, ,83

27 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Rotary Dryer (RD-340) pada alur 22 adalah : Tabel B.19 Neraca Panas Keluar Rotary Dryer (RD-340) pada Alur 22 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 50,96 1,000 Isopropil Alkohol 5,11 0,612 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,35 Total 56, ,97 Jumlah panas keluar (Q keluar ) Rotary Dryer (RD-340) pada alur 24 adalah : Tabel B.20 Neraca Panas Keluar Rotary Dryer (RD-340) pada alur 24 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Pektin 618,68 0,431 Air 12,63 1,000 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,66 Total 631, ,83 Maka, Total Panas Keluar pada Rotary Dryer (RD-340) melalui alur 22 dan alur 24 adalah, Q keluar (1.892, ,83) kkal/jam ,80 kkal/jam Produk Pektin yang diinginkan adalah Pektin Padatan dengan kandungan air 2 %. Untuk mengurangi kadar air pada Produk, maka dilakukan pengeringan pada Rotary Dryer ini. Pengeringan pada Rotary Dryer memerlukan udara panas sebagai media pengeringnya. Dimana dalam hal ini, panas pada udara panas berasal dari superheated steam bersuhu 150 o C bertekanan 1 atm yang mengalir melewati Blower (JB-342) yang merupakan alat yang berfungsi untuk menghembuskan udara panas menuju Rotary Dryer (RD-340). Untuk menghitung jumlah udara yang dibutuhkan Rotary Dryer (RD-340) digunakan rumus : G.H 2 + L S1.X 1 G.H 1 + L S2.X 2 (Geankoplis, 1997)

28 Dimana, G Laju alir massa udara (kg/jam) H 2 L S1 X 1 H 1 L S2 X 2 Kelembapan udara masuk (kg H 2 O/kg udara) Laju alir massa padatan basah (kg/jam) Kandungan cairan pada padatan masuk (kg cairan/ kg padatan) Kelembapan udara keluar (kg H 2 O/kg udara) Laju alir massa padatan kering (kg/jam) Kandungan cairan pada padatan keluar (kg cairan/kg padatan) Asumsi udara masuk adalah udara kering (tidak mengandung H 2 O), maka H 2 0 kg H 2 O/kg udara. Maka, G.H 1 G.H 2 + L S1.X 1 - L S2.X 2 (Geankoplis, 1997) G.(0) + [(687,38 kg/jam).(0,111 kg cairan/kg padatan)] [(631,31 kg/jam).(0,0888 kg cairan/kg padatan)] G.H 1 20,25 kg/jam Untuk perhitungan selanjutnya digunakan data : T referensi H vl Isopropil Alkohol H vl Air 0 o C 663,67 kj/kg 2.489,76 kj/kg C Si ( (1,88. H i )) H Gi C Si. (T Gi T referensi ) + H i. H vl i (Geankoplis, 1997) Maka, H G2 C S2. (T G2 T referensi ) + H 2. H vl air [(( (1,88. (0))).((150 0) o C))] + [(0). (2.489,76 kj/kg)] H G2 150,75 kj/kg H G1 C S1. (T G1 T referensi ) + H 1. H vl Isopropil Alkohol ( (1,88. H 1 )). ((60 0) o C) + (H 1. (663,67 kj/kg)) H G1 60, ,47. H 1

29 Cp umpan pada alur 21, Cp S1 618,68 687,38 (0,431) + 63,59 687,38 (1,000) + 5,11 687,38 (0,612) 0,485 kkal/kg. o C Cp S1 2,021 kj/kg. o C Cp fasa gas pada alur 22, Cp S2 50,96 56,07 (1,000) + 5,11 56,07 (0,612) 0,965 kkal/kg. o C Cp S2 4,021 kj/kg. o C H S2 Cp S1. (T S2 T referensi ) + X 2. Cp S2. (T S2 T referensi ) [(2,021 kj/kg. o C).((50 0) o C))] + [(0,089).(4,021 kj/kg. o C).(50 0) o C)] H S2 118,92 kj/kg H S1 Cp S1. (T S2 T referensi ) + X 2. Cp S2. (T S2 T referensi ) [(2,021 kj/kg. o C).((30 0) o C))] + [(0,111).(4,021 kj/kg. o C).(30 0) o C)] H S1 74,03 kj/kg Untuk perhitungan selanjutnya, digunakan rumus : G.H' G2 + L S1.H' S1 G.H' G1 + L S2.H' S2 + Q (Geankoplis, 1997) Diasumsikan tidak ada panas yang hilang di dalam Rotary Dryer, Q 0. Maka, G (1,88. G. H 1 ) + (L S2. H S2 ) (L S1. H S1 ) H G 2 1,005 (1,88. 48,61) kj /jam + (75.078,05 kj/jam ) (50.889,73 kj /jam ) (150,75 1,005)kJ /kg G 161,78 kg/jam Jumlah udara yang dibutuhkan Rotary Dryer (RD-340) adalah sebanyak 161,78 kg udara/jam. Untuk menghasilkan udara panas dengan suhu 60 o C, diperlukan steam untuk memanaskan udara.

30 Panas yang dilepas steam (Q steam ) : Q steam Q keluar Q masuk (17.675, ,83) kkal/jam Q steam ,97 kkal/jam Dari Tabel Steam Smith, 2004 diperoleh, H v (150 o C, 1 atm) 664,01 kkal/kg H l (100 o C, 1 atm) 100,15 kkal/kg Maka banyaknya steam yang diperlukan (m s ) adalah : m s Q s H v H l ,97 kkal /jam 26,80 kg/jam (664,01 100,15) kkal /kg 4.8 Neraca Panas Kondensor (E-345) Fluida pendingin masuk, 28 o C Alur 22 Alur 23 Fluida panas masuk, 60 o C Fluida terkondensasi keluar, 30 o C E-345 Fluida pendingin bekas keluar, 50 o C Gambar B.8 Diagram Alir Kondensor (E-345) Panas Masuk Q m. Cp. dt Jumlah panas masuk (Q masuk ) Kondensor (E-345) pada alur 22 adalah : Tabel B.21 Neraca Panas Masuk Kondensor (E-345) pada Alur 22 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 50,96 1,000 Isopropil Alkohol 5,11 0,612 T masuk T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,35 Total 56, ,97

31 Panas Keluar Q m. Cp. dt Jumlah panas keluar (Q keluar ) Kondensor (E-345) pada alur 23 adalah: Tabel B.22 Neraca Panas Keluar Kondensor (E-345) pada Alur 23 m Cp Komponen (kg/jam) (kkal/kg. o C) Air 50,96 1,000 Isopropil Alkohol 5,11 0,612 T keluar T referensi Q ( o C) ( o C) (kkal/jam) , ,62 Total 56, ,42 Untuk menurunkan suhu fluida panas dari 60 o C hingga menjadi 30 o C sekaligus mengubah fasanya dari uap manjadi cairan, pada Kondensor (E-345) diperlukan kondensasi dengan bantuan air pendingin. Air pendingin yang digunakan adalah air bersuhu 28 o C dan bertekanan 1 atm. Sedangkan air pendingin bekas yang terbentuk berupa air bersuhu 50 o C dan bertekanan 1 atm. Panas yang diserap air pendingin (Q w ) : Q w Q w Q keluar Q masuk (270, ,97) kkal/jam ,55 kkal/jam Maka banyaknya air pendingin yang diperlukan (m w ) adalah : m w Q w Cp w (T w masuk T w keluar ) m w 1.622,55 kkal /jam 1 kkal 73,75 kg/jam (28 50 ) kg.

32 Total kebutuhan steam yang diperlukan pada Pabrik Pektin dari Kulit Kakao ditabulasikan pada Tabel B.23 berikut ini. Tabel B.23 Total Kebutuhan Steam yang diperlukan pada Pabrik Pektin dari Kulit Kakao Unit Kebutuhan Steam (kg/jam) Tangki Ekstraksi (EX-210) 2.483,95 Vaporizer (V-310) ,88 Tangki Destilasi (TD-350) 3.579,29 Rotary Dryer (RD-340) 26,80 Total ,92 Total kebutuhan air pendingin yang diperlukan pada Pabrik Pektin dari Kulit Kakao ditabulasikan pada Tabel B.23 berikut ini. Tabel B.24 Total Kebutuhan air pendingin yang diperlukan pada Pabrik Pektin dari Kulit Kakao Unit Kebutuhan Air Pendingin (kg/jam) Kondensor (E-312) ,48 Cooler (E-316) ,04 Kondensor (E-352) 2.668,69 Kondensor (E-345) 73,75 Total ,95

33 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang (G 111) Fungsi : Sebagai tempat penyimpanan sementara bahan baku (kulit kakao), Bentuk : Prisma segi empat beraturan, Bahan konstruksi : Beton, Kondisi Operasi : 30 o C; 1 atm Kebutuhan kulit kakao per jam ,94 kg. Gudang didisain agar bisa menyimpan persediaan bahan baku untuk kebutuhan 2 (dua) minggu produksi. Kebutuhan kulit kakao ,94 kg 1 jam 24 jam 1 hari ,41 kg kulit kakao Densitas (ρ) kulit kakao 1.322,5 kg/m 3 Volume kulit kakao massa (m) ,41 kg densitas (ρ) 1.322,5 kg /m 7 hari 1 minggu 2 minggu ,62 m3 Volume gudang Gudang dirancang agar terdiri dari 2 bangunan berbentuk prisma segi empat beraturan. Volume kulit kakao tiap gudang 3.868,62 m ,31 m 3 Setiap gudang dirancang agar memiliki ruang kosong 20 %, maka volume total tiap gudang, Volume total tiap gudang 100 % 80 % 1.934,31 m ,17 m 3 Dimensi gudang Tinggi gudang (T) 5 meter Lebar gudang (L) L Panjang gudang (P) 2 L (Perbandingan P : L 1:2) Volume gudang P L T 2 L L T

34 2 L 2 T 2.321,17 m 3 2 (L 2 ) m 2 5 m L ,17 m m 232,12 m 2 L 98,86007 m 2 15,24 m P 2 15,24 m 30,47 m Dengan demikian, Tiap gudang didisain berkonstruksi beton dan berdinding seng dengan berdimensi : Panjang (P) 30,47 m Lebar (L) 15,24 m Tinggi (T) 5 m C.2 Belt Conveyor (BC 112) Fungsi : Sebagai alat untuk memindahkan kulit kakao dari gudang ke crusher. Jenis : Flat Belt on Continous Flow Bahan konstruksi : Carbon Steel Kondisi Operasi : 30 o C ; 1 atm Laju alir bahan baku : ,94 kg/jam Jumlah alat : 1 (satu) unit Faktor kelonggaran : 20 % Kapasitas alat (1 + 0,2) ,94 kg /jam ,33 kg/jam Dari Tabel 21 7 Perry, 1997, untuk kapasitas ,33 kg/jam diperoleh : Kecepatan Belt 200 ft/menit Tinggi Belt 14 inchi Daya motor 2 hp

35 C.3 Crusher (SR 110) Fungsi : Sebagai alat untuk memotong atau memperkecil ukuran kulit kakao. Jenis : Rotary knife cutter Kondisi operasi : 30 o C ; 1 atm Laju alir bahan baku : ,94 kg/jam Jumlah alat : 1 (satu) unit Faktor kelonggaran : 20 % Kapasitas alat (1 + 0,2) ,94 kg/jam ,33 kg/jam Dari halaman 829 Perry, 1997, dipilih tipe rotary knife cutter dengan spesifikasi : Panjang pisau 21 cm Jumlah pisau 5 unit Bahan konstruksi Stainless steel Kecepatan putaran 920 rpm Power 5 Hp C.4 Screw Conveyor 1 (SC 113) Fungsi : Sebagai alat pengangkut potongan kulit kakao dari rotary cutter menuju tangki ekstraktor. Jenis Bahan konstruksi : Rotary Vane Feeder : Carbon Steel Kondisi operasi : 30 o C ; 1 atm Laju alir bahan baku : ,94 kg/jam Jumlah alat : 1 (satu) unit Faktor kelonggaran : 20 % Kapasitas alat (1 + 0,2) ,94 kg ,33 kg/jam jam Dari Tabel 21 6 Perry, 1997, untuk kapasitas ,94 kg/jam diperoleh : Diameter pipa 2,5 inchi Diameter shaft 3 inchi Diameter pengumpan 12 inchi Panjang maksimum 75 ft

36 Pusat gantungan 12 ft Kecepatan motor 55 rpm Daya motor 15,6 hp C.5 Tangki HCl (TT 211) Fungsi : Sebagai wadah penyimpanan larutan HCl Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel A grade C Jumlah alat : 1 (satu) unit Kondisi operasi : 30 o C ; 1 atm Basis perhitungan : 30 hari masa penyimpanan larutan HCl Massa HCl (m HCl ) 1.502,12 kg jam jam 24 hari ,40 kg Densitas HCl (ρ HCl ) 1184 kg/m 3 73,9147 lb/ft 3 Volume HCl (V HCl ) m ρ ,40 kg 1184 kg m 3 30 hari 913,45 m 3 Penentuan ukuran tangki Faktor kelonggaran 20 % Volume tangki, V T (1 + 0,2) 913,45 m ,14 m 3 Diameter dan tinggi silinder : Direncanakan : Tinggi silinder Diameter (H s : D) 5 : 4 - Tinggi head Diameter (H h : D) 1 : 4 Volume silinder, V s : V s π 4 D2 H sr (Brownell and Young, 1958) V s π 4 D2 5 4 D 0,91825 D3 Volume tutup, V h : V h π 24 D3 0,131 D 3 (Brownell and Young, 1958) Dimana :

37 H sr Tinggi silinder D Diameter tangki V T V s + V h 1.096,14 m 3 0,91825 D 3 + 0,131 D ,14 m 3 1,112 D 3 3 D 1.096,14 m 3 1,112 D 9,95 m r D 9,95 m 2 2 Sehingga disain tangki : 4,98 m 195,91 in Diameter silinder, D 9,95 m Tinggi silinder, H sr 5 4 9,95 m 12,44 m Tinggi tutup, H h 1 4 9,95 m 2,49 m Tinggi total tangki, H T H sr + H h 14,93 m 48,98 ft Tinggi cairan, H c VV HHHHHH VV TT HH TT 913,45 m ,14 m 3 48,98 m 12,44 m 40,81 ft Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell, t PR SE 0,6 P + (C N) (Tabel 9 McCetta and Cunningham, 1993) - Allowable working stress (S) psia - Efisiensi sambungan (E) 0,8 - Faktor korosi (C) 0,13 0,5 mm/tahun, yang digunakan 0,01 in/tahun - Umur alat (N) 15 tahun - Tekanan Operasi 1 atm 14,696 psia - Tekanan Hidrostatik (P h ) (HH cc 1) 144 ρρ (40,81 ft 1) 144 P h 20,44 psia 73,9147 lb/ft 3

38 - Tekanan Operasi (P) P P P o + P h (14, ,44) psia 35,13 psia - Tekanan disain (P d ) P d (1 + f k ) P (1 + 0,2) 35,13 psia P d 42,16 psia Maka tebal shell : t (42,16 psia). (195,91 in) + (0,01 in/tahun 15 tahun) ( psia). (0,8) (0,6 ). (42,16 psia) t 0,97 in digunakan shell standar dengan tebal 1 in. Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama, yaitu setebal 1 in. C.6 Pompa HCl (J 212) Fungsi : Sebagai tempat untuk memompakan HCl dari tangki penyimpanan HCl ke tangki ekstraksi Bentuk Bahan konstruksi Jumlah Kondisi operasi : Pompa Sentrifugal : Commercial Steel : 2 (dua) unit : 30 o C ; 1 atm Laju massa HCl, F HCl 1.502,12 kg/jam 0,92 lb m /detik Densitas HCl, ρ HCl kg/m 3 73,91 lb m /ft 3 Viskositas HCl, µ HCl 0,8871 cp 0,00067 lb m /ft.jam Maka, laju alir volumetrik HCl, Q HCl F HCl 0,92 lb m detik ρ HCl 73,91 lb ft 3 0,0124 ft 3 /detik

39 Perencanaan pompa Diameter pipa ekonomis, D e : D e 3,9. (Q) 0,45. (ρ) 0,13 (Peters dkk, 1990) 3,9. (0,0124 ft 3 /detik) 0,45. (73,91 lb/ft 3 ) 0,13 0,95 in Dari App. 5, Perry, 1997 dipilih : - Jenis pipa Carbon steel, sch.40 - Diameter nominal 1 in 0,0833 ft - Diameter dalam (ID) 1,049 in 0,0874 ft - Diameter luar (OD) 1,315 in 0,1096 ft - Luas penampang (A i ) 0,0060 ft 2 Kecepatan rata rata fluida, V Q 0,0124 ft 3 detik 2,07 ft/detik A i 0,0060 ft 2 Bilangan reynold, N Re N Re εε DD ρρ. VV. DD μμ 73,91 lb ft 3. 2,07 ft detik. 0,0874 ft 0,00067 lb m ft. jam ,13 (Turbulen) 0,00015 ft 0,0874 ft 0,0017 Dari App. C 3, Foust, 1980, untuk nilai N Re 16145,59 dan εε DD 0, diperoleh : f 0,009. Penentuan panjang total pipa, ΣL Kelengkapan pipa (App. C 2a, Foust, 1980): - Panjang pipa lurus, L 1 50 ft - 1 unit gate valve fully open (L/D 13) L ,336 ft 4,362 ft - 2 unit elbow standar 90 o C (L/D 30) L ,336 ft 20,130 ft - 1 unit sharp edge entrance (K 0,5 ; L/D 30) L ,336 ft 10,065 ft - 1 unit sharp edge exit (K 1 ; L/D 60)

40 L ,336 ft 10,065 ft ΣL L 1 + L 2 + L 3 + L 4 + L 5 ΣL , , , ,130 94,622 ft Penentuan friksi, ΣF ΣF f. V2. ΣL 2. g c.d (pers Geankoplis, 1983) ΣF (0,009). (2,07 ft detik ) 2. 94,622 ft 2. (32,174 lb m.ft lb f.s 2 ). (0,0874 ft) 2,605 ft.lb f /lb m Kerja yang diperlukan, W f Jika : gg cc (vv 2 2 vv 1 2 ) + gg (zz 2 zz 1 ) gg cc + (PP 2 PP 1 ) + ΣF + W f 0 Z 1 0, Z 2 V 1 V 2 P 2 P 1 0, 16,95 ft, 0 ft/detik, 2,07 ft/detik, g 9,8 m/detik 2 32,152 ft/detik 2 g c 32,174 lb m.ft/lb f.detik 2, α Maka, 1,0 (aliran turbulen) ,174 ((2,07) ) + 32,152 (15, ) 32,174 + (0) + 6, W f 0 W f 19,61 ft.lb f /lb m Daya pompa, W p W p WW ff. QQ. ρρ 550 W p 19,61 ft. lb f lb m. 0,0124 ft 3 detik. (73,9147 lb m ft 3 ) (550 ft. lb f s ) 1 hp 0,03 hp Efisiensi pompa 75 % (pers Geankoplis, 1983) Daya aktual motor 0,03 0,04 hp 0,75 Digunakan pompa yang berdaya 1 hp

41 C.7 Tangki Ekstraktor (EX 210) Fungsi Bentuk Bahan konstruksi Jumlah Kondisi operasi Basis perhitungan : Sebagai tempat ekstraksi kulit kakao : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk ellipsoidal : Stainlees steel : 1 (satu) unit : 90 o C ; 1 atm : 1 jam Massa Campuran (m) ,65 kg jam ,65 kg 1 jam Densitas (ρ) 1.076,307 kg/m 3 67,19164 lb/ft 3 Volume (V C ) m ,65 kg 84,88 m 3 ρ 1.076,307 kg m 3 Penentuan ukuran tangki Faktor kelonggaran 20 % Volume tangki, V T (1 + 0,2) 84,88 m 3 101,86 m 3 Diameter dan tinggi silinder : Direncanakan : Tinggi silinder Diameter (H s : D) 5 : 4 - Tinggi head Diameter (H h : D) 1 : 4 Volume silinder, V s : V s π 4 D2 H sr (Brownell and Young, 1958) V s π 4 D2 5 4 D 0,91825 D3 Volume tutup, V h : V h π 24 D3 0,131 D 3 (Brownell and Young, 1958) Dimana : H sr D Tinggi silinder Diameter tangki V T V s + V h 101,86 m 3 0,91825 D 3 + 0,131 D 3 101,86 m 3 1,112 D 3 D 3 101,86 m3 1,112

42 D 4,51 m r Sehingga disain tangki : D 2 4,51 m 2 2,25 m 88,73 in Diameter silinder, D 4,51 m 14,79 ft Tinggi silinder, H sr 5 4 4,51 m 5,63 m Tinggi tutup, H h 1 4 4,51 m 0,56 m Tinggi total tangki, H T H sr + H h 6,19 m 20,33 ft Tinggi cairan, H c VV CC VV TT HH TT 84,88 m 3 101,86 m 3 6,19 m 5,17 m 16,94 ft Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell, t PR SE 0,6 P - Allowable working stress (S) psia - Efisiensi sambungan (E) 0,8 + (C N) (McCetta and Cunningham, 1993) - Faktor korosi (C) 0,13 0,5 mm/tahun yang digunakan 0,01 in/tahun - Umur alat (N) 15 tahun - Tekanan Operasi 1 atm 14,696 psia - Tekanan Hidrostatik (P h ) (HH cc 1) 144 ρρ (16,94 ft 1) 144 P h 7,44 psia - Tekanan Operasi (P) P P o + P h P (14, ,44) psia 22,14 psia - Tekanan disain (P d ) P d (1 + f k ) P (1 + 0,2) 22,14 psia 26,56 psia P d 73,9147 lb/ft 3

43 Maka tebal shell : (26,56 psia). (88,73 in) t + (0,01 in/tahun 15 tahun) ( psia). (0,8) (0,6 ). (26,56 psia) t 0,383 in digunakan shell standar dengan tebal 0,5 in. Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama, yaitu setebal 0,5 in. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 unit Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh D a /D t 1 3 ; D a ,79 ft 4,93 ft E/D a 1 ; E 4,93 ft L/D a 1 4 ; L 1 4 4,93 ft 1,23 ft W/D a 1 5 ; W 1 5 4,93 ft 0,99 ft J/D t 1 12 ; J ,79 ft 1,23 ft Dimana : D t D a E L W J Diameter tangki Diameter impeller Tinggi turbin dari dasar tangki Panjang blade pada turbin Lebar blade pada turbin Lebar blade Kecepatan pengadukan, N 1 putaran/detik Bilangan Reynold, N Re ρρ. NN. (DD tt) 2 μμ llll (67,19164 ffff 3). (1 pppppppppppppp /dddddddddd ). (14,79 ffff )2 0,0003 llll mm ffff.dddddddddd ,38 N Re > 10000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus :

44 P K T. n 3. (D a ) 2. ρ g c K T 6,3 P (6,3). (1 putaran /detik )3. (4,93 ft) 2. 67,19164 lb /ft 3 1 hpp ft 32,174 lb m. lb f.detik ffff.llll ff /dddddddddd P 69,64 hp Efisiensi motor penggerak 80 % Daya motor penggerak 69,64 0,8 87,06 hp 87 hp Penentuan jaket pemanas - Jumlah steam (100 o C) 5.961,49 kg/jam (Lampiran B) - Panas yang dibutuhkan (Q) ,92 Kkal/jam (Lampiran B) ,91 Btu/jam - Temperatur awal (T o ) 30 o C 86 o F - Temperatur steam (T s ) 150 o F 302 o F - Densitas steam (ρ) 943,37 kg/m 3 58,8928 lb m /ft 3 - Tinggi jaket (H J ) Tinggi cairan (H C ) 5,17 m 16,94 ft - Koef. Perpindahan Panas (U D ) 200 btu/jam.ft 2. o F - Luas Permukaan Perpindahan Panas (A) A QQ UU DD TT bbbbbb /jjjjjj bbbbbb 200 jjjjjj.ffff 2 (302 FF 86 FF). FF A 308,77 ft 2 - Volume Steam (V Steam ) V Steam mm SSSSSSSSSS ρρ SSSSSSSSSS - Diameter Luar Jaket (D 2 ) 5.961,49 kg 943,37 kg /m 3 6,501 m3 V Steam 1 4 π D 2 2 D 1 2 Hj 6,501 m (3,14) D 2 2 (4,51 m) 2 5,17 m D 2 4,68 m

45 - Tebal Jaket Pemanas (T J ) T J D 2 D Tangki 4,68 m 4,51 m 0,17 m T J 6,87 in Dipilih jaket pemanas dengan tebal 7 in. C.8 Pompa Ekstraktor (J 221) Fungsi : Sebagai tempat memompakan bubur kulit kakao dari Bentuk Bahan konstruksi Jumlah tangki ekstraksi ke unit filtrasi I : Pompa Sentrifugal : Commercial Steel : 1 (satu) unit Kondisi operasi : 90 0 C ; 1 atm - Laju massa Campuran, F C ,65 kg/jam 55,95 lb m /detik - Densitas Campuran, ρ C 1.076,307 kg/m 3 67,19164 lb m /ft 3 - Viskositas Campuran, µ C 0, cp 0,0003 lb m /ft.jam Maka, laju alir volumetrik campuran, Q C F C 55,95 lb m detik ρ C 67,19164 lb ft 3 0,832 ft 3 /detik Perencanaan pompa Diameter pipa ekonomis, D e : D e 3,9. (Q) 0,45. (ρ) 0,13 (Peter dkk, 1990) 3,9. (0,832 ft 3 /detik) 0,45. (67,19164 lb/ft 3 ) 0,13 6,206 in Dari App. 5, Perry, 1997 dipilih : - Jenis pipa Carbon steel, sch.40 - Diameter nominal 6 in 0,5 ft - Diameter dalam (ID) 6,065 in 0,505 ft - Diameter luar (OD) 6,625 in 0,552 ft - Luas penampang (A i ) 0,2006 ft 2

46 Kecepatan rata rata fluida, V Q 0,832 ft 3 detik 4,15 ft/detik A i 0,2006 ft 2 Bilangan reynold, N Re N Re εε DD ρρ. VV. DD μμ 67,19164 lb ft 3. 4,15 ft detik. 0,832 ft 0,0003 lb m ft. jam ,59 (Turbulen) 0,00015 ft 0,832 ft 0, Dari App. C 3, Foust, 1980, untuk nilai N Re ,59 dan εε DD 0, diperoleh : f 0,0045. Penentuan panjang total pipa, ΣL Kelengkapan pipa (App. C 2a, Foust, 1980): - Panjang pipa lurus, L 1 50 ft - 1 unit gate valve fully open (L/D 13) L ,336 ft 4,362 ft - 2 unit elbow standar 90 o C (L/D 30) L ,336 ft 20,130 ft - 1 unit sharp edge entrance (K 0,5 ; L/D 30) L ,336 ft 10,065 ft - 1 unit sharp edge exit (K 1 ; L/D 60) L ,336 ft 10,065 ft ΣL L 1 + L 2 + L 3 + L 4 + L 5 ΣL , , , ,130 94,622 ft Penentuan friksi, ΣF ΣF f. V2. ΣL 2. g c.d (pers Geankoplis, 1983) (0,0045 ). (4,15 ft detik )2. 94,622 ft 2. (32,174 lb m.ft lb f.s 2 ). (0,832 ft) ΣF 1, ft.lb f /lb m

47 Kerja yang diperlukan, W f Jika : gg cc (vv 2 2 vv 1 2 ) + gg (zz 2 zz 1 ) gg cc + (PP 2 PP 1 ) + ΣF + W f 0 Z 1 0, Z 2 12 ft, V 1 V 2 0 ft/detik, P 2 P 1 0, g 9,8 m/detik 2 32,152 ft/detik 2 g c 32,174 lb m.ft/lb f.detik 2, α Maka, ,174 1,0 (aliran turbulen) ( ) + W f 13,16 ft.lb f /lb m 32,152 (12 0) 32,174 + (0) + 1, W f 0 Daya pompa, W p W p WW ff. QQ. ρρ 550 W p 13,16 ft. lb f lb m. 4,15 ft 3 detik. (67,19164 lb m ft 3 ) (550 ft. lb f s ) 1 hp 1,34 hp Efisiensi pompa 75 % (pers Geankoplis, 1983) Daya aktual motor 1,34 1,78 hp 0,75 Digunakan pompa yang berdaya 2 hp C.9 Rotary Drier Vacuum Filter 1 (RDVF 220) Fungsi : Sebagai alat untuk memisahkan filtrat pektin dengan cake kulit kakao Kondisi operasi : 90 o C ; 1 atm Jenis : Pompa Sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 (satu) unit

48 Kandungan Filtrat Padatan ,19 kg/jam ,56 lb/jam Larutan ,46 kg/jam ,4 lb/jam ρ camp 1.076,307 kg/m 3 67,19164 lb/ft 3 Direncanakan menggunakan 1 unit RDVF Laju alir volume filtrat, (V) V ( ,4 lb/jam)/(67, lb/ft 3 ) 2.573,67 ft 3 /jam 320,87 gal/menit Dari tabel Perry, ed. 6 dipilih : Slow filtering Konsentrasi solid < 5% Laju alir filtrat ideal 0,01 2 gal/menit.ft 2 Dari tabel Stanly M. Wallas diperoleh dimensi rotary drier vacuum filter : Panjang drum : 16 ft Diameter drum : 12 ft Luas permukaan : 608 ft 2 Maka : Laju alir filtrat (320,87 gal/menit)/(608 ft 2 ) 0,528 gal/menit.ft 2 Karena hasil perhitungan terhadap laju alir filtrat berada diantara 0,01 2 gal/menit.ft 2 maka dianggap telah memenuhi syarat (layak). Dari tabel 6. Perry ed. 3 Hal 990 untuk solid karakteristik larutan Kapasitas lb/ft 2.hari Tahanan RDVF 6 20 in. Kapasitas filtrat (Q f ) Q f (( ,4 lb/jam 24 jam/hari))/(608 ft 2 ) 3.096,29 lb/ft 3 /hari

49 Penentuan power RDVF, (P RDVF ) P RDVF 0,005 hp/ft ft 2 3,04 hp Jika efisiensi motor 80% maka : P RDFV (3,04 hp)/0,8 3,8 hp 4 hp C.10 Bak Penampung Cake (BP 222) Fungsi Untuk menampung refinat dari RDVF 220 Type Laju refinat Bak persegi empat terbuat dari beton ,9 kg/jam Waktu tinggal 1 hari Jumlah refinat ,9 kg jam 24 jam 1 hari 1 hari ,6 kg Densitas refinat 1.076,3 kg/m 3 Volume refinat ,6 kkkk 1.076,3 kkkk/mm 3 320,16 m 3 Tinggi bak penampung 3 m Panjang bak P (perbandingan P dan L adalah 2:1) Volume P L T 320,16 m 3 2L 2 3 L 2 53,36 m 2 L P 7,3 m 2 L 14,61 m C.11 Pompa Filtrat (J 311) Fungsi : Sebagai tempat memompakan bubur kulit kakao dari tangki ekstraksi ke Evaporator Bentuk Bahan konstruksi Jumlah Kondisi operasi : Pompa Sentrifugal : Commercial Steel : 1 (satu) unit : 70 o C ; 1 atm - Laju massa Filtrat, F F 77, kg/jam 47,16 lb m /detik - Densitas Filtrat, ρ F 1.011,653 kg/m 3 63,15546 lb m /ft 3

50 - Viskositas Filtrat, µ C 0, cp 0, lb m /ft.jam Maka, laju alir volumetrik campuran, Q C F C 47,16 lb m detik ρ C 63,15546 lb ft 3 0,746 ft 3 /detik Perencanaan pompa Diameter pipa ekonomis, D e : D e 3,9. (Q) 0,45. (ρ) 0,13 (Peter dkk, 1990) 3,9. (0,746 ft 3 /detik) 0,45. (63,15546 lb/ft 3 ) 0,13 5,816 in Dari App. 5, Perry, 1997 dipilih : - Jenis pipa Carbon steel, sch.40 - Diameter nominal 6 in - Diameter dalam (ID) 6,065 in 0,505 ft - Diameter luar (OD) 6,625 in - Luas penampang (A i ) 0,2006 ft 2 Kecepatan rata rata fluida, V Q 0,746 ft 3 detik 3,72 ft/detik A i 0,2006 ft 2 Bilangan reynold, N Re N Re εε DD ρρ. VV. DD μμ 63,15546 lb ft 3. 3, ft detik. 0,505 ft 0, lb m ft. jam ,2 (Turbulen) 0,00015 ft 0,505 ft 0, Dari App. C 3, Foust, 1980, untuk nilai N Re ,2 dan εε DD 0, diperoleh : f 0,006. Penentuan panjang total pipa, ΣL Kelengkapan pipa (App. C 2a, Foust, 1980): - Panjang pipa lurus, L 1 50 ft - 1 unit gate valve fully open (L/D 13) L ,336 ft 4,362 ft - 2 unit elbow standar 90 o C (L/D 30)

51 L ,336 ft 20,130 ft - 1 unit sharp edge entrance (K 0,5 ; L/D 30) L ,336 ft 10,065 ft - 1 unit sharp edge exit (K 1 ; L/D 60) L ,336 ft 10,065 ft ΣL L 1 + L 2 + L 3 + L 4 + L 5 ΣL , , , ,130 94,622 ft Penentuan friksi, ΣF ΣF f. V2. ΣL 2. g c.d (pers Geankoplis, 1983) (0,006). (3,72 ft detik )2. 94,622 ft 2. (32,174 lb m.ft lb f.s 2 ). (0,505 ft) ΣF 0,967 ft.lb f /lb m Kerja yang diperlukan, W f gg cc (vv 2 2 vv 1 2 ) + gg (zz 2 zz 1 ) gg cc + (PP 2 PP 1 ) + ΣF + W f 0 Jika : Z 1 0, Z 2 15,37254 ft, V 1 V 2 0 ft/detik, P 2 P 1 0, g 9,8 m/detik 2 32,152 ft/detik 2 g c 32,174 lb m.ft/lb f.detik 2, α 1,0 (aliran turbulen) Maka, ,174 ( ) + 32,152 (15, ) 32,174 + (0) + 1, W f 0 W f 20,71 ft.lb f /lb m

52 Daya pompa, W p W p WW ff. QQ. ρρ 550 W p 20,71 ft. lb f lb m. 3,72 ft 3 detik. (63,15546 lb m ft 3 ) (550 ft. lb f s ) 1 hp 1,77 hp Efisiensi pompa 75 % (pers Geankoplis, 1983) Daya aktual motor 1,77 2,36 hp 2,5 hp 0,75 Digunakan pompa yang berdaya 2,5 hp C.12 Vaporizer (V 310) Fungsi : Menguapkan HCl dan sebagian air yang terkandung dalam filtrat pektin. Jenis : Single vaporizer, falling film Bahan : Stainless Steel type 316 Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi Media pemanas : Superheated steam Tekanan : 1 atm Suhu umpan : 90 o C 194 o F Suhu operasi : 110 o C 230 o F Suhu steam : 150 o C 302 o F Suhu kondensat : 100 o C 212 o F Media Pemanas Koef. perp. panas menyeluruh, U 250 btu/ft 2.jam. o F (McCabe, 1976) Panas yang diserap, Q kj/jam btu/jam Luas permukaan pemanasan, (A) A 272,074 ft 2 QQ UU tt btu /jam btu 250 ft 2 jam. o F. (356 oo FF 230 oo FF ) Digunakan pipa 16 ft dengan OD 1 in BWG 16 1,25 in triangular pitch, dengan luas permukaan per linier (a t) 0,2618 ft 2 /ft. (Kern, 1965) Jumlah tube A (a"t) L 272,074 ft 2 0,2618 ft 2 ft 16 ft 64,95 65 unit

53 C.13 Kondensor (E 312) Fungsi : Menurunkan suhu dan mengubah fasa produk atas Vaporizer dari fasa uap ke fasa cair. Jenis : 1 2 Shell and Tube Jumlah : 1 Unit Fluida Panas : Larutan HCl Fluida Dingin : Air Pendingin Fluida Panas Laju alir masuk ,25 kg/jam ,84 lb m /jam Panas yang dilepas ,53 kkal/jam ,58 btu/jam T awal 110 o C 230 o F T akhir 30 o C 86 o F Fluida dingin Laju alir air pendingin ,62 kg/jam ,52 lb m /jam T awal 28 o C 82,4 o F T akhir 50 o C 122 o F Tabel LC 1 Data Temperatur pada E 312 Temperatur Fluida Panas Fluida Dingin Selisih Tinggi T o F t o F 108 o F Rendah T 2 86 o F t 1 82,4 o F 3,6 o F LMTD (TT 2 tt 1 ) (TT 1 tt 2 ) ln (TT 2 tt1 ) (TT1 tt2 ) R TT 1 TT FF 86 FF 3,636 tt 2 tt FF 82,4 FF (86 FF 82,4 FF) (230 FF 122 FF) (86 FF 82,4 FF) ln (230 FF 122 FF) 30,729 o F S tt 2 tt FF 82,4 FF 0,268 TT 1 tt FF 82,4 FF Dari Gambar 19 Kern, 1965, diperoleh nilai F T 0,95 Maka, t LMTD F T LMTD 0,995 30,729 o F 29,16 o F Rd 0,001 P 10 psi

54 T C TT 1+ TT 2 2 t C tt 1+ tt FF + 86 FF 2 82,4 FF FF o F 102,2 o F 1. Luas permukaan (A) Dari Tabel 8 Kern, 1965, untuk aqueous solution diambil U D 150 btu/jam.ft 2. o F A QQ ,58 btu /jam UU DD + t btu 150 jam.ft 2. F + 29,16 F 2.721,74 ft2 2. Jumlah tubes (N t ) Digunakan 0,75 in OD tubes BWG 18, L 20 ft. Dari Tabel 10 Kern, 1965, diperoleh : Luas permukaan luar (a ) 0,2618 ft 2 /ft Maka, jumlah tubes : N t A 2.721,74 ft 2 L a" 20 ft 0,1963 ft 2 /ft 693,3 unit Dari Tabel 9 Kern, 1965, dengan square pitch 2 P diperoleh jumlah tubes terdekat, N t 718 pada shell 33 in. 3. Koreksi U D A L N t (a ) 20 ft 718 unit 0,1963 ft 2 /ft 2.818,9 ft 2 U D Q A t ,58 btu /jam 2.818,9 ft 2 29,16 F 144,8 btu/jam.ft 2. o F 4. Flow area (a) a. Tube side Dari Tabel 10 Kern, 1965, untuk 0,75 in OD tube square pitch diperoleh a t 0,334 ft 2. Maka Flow area tube side (a t ) : a t a t N t 0,334 ft unit 144 n ,832 ft 2

55 b. Shell side Dari Tabel 10 Kern, 1965, untuk 1 in OD tube square pitch diperoleh : Diameter (ID) 33 in Jarak baffle max (B) 4 in Clearance (C ) 0,25 in Maka Flow area shell side (a s ) : a s ID C B 144 P t 0,229 ft 2 5. Laju alir massa (G) a. Tube side G t WW tt ,48 lb m /jam.ft 2 aa tt ρ fluida panas 63,15 lb/ft 3 V G t 0,439 ft/s 3600 ρ b. Shell side G s WW ss aa ss ,97 lbm/jam.ft 2 G WW ss LL (NN tt ) 2/3 818,03 lb/jam.lin.ft 6. Koefisien perpindahan panas (h) a. Tube side Untuk V 0,439 ft/s Pada 102,2 o F diperoleh µ 2,37 lb/ft.jam (Fig. 15 Kern, 1965) D 0,652 in 12 0,0543 ft (Tabel 10 Kern, 1965) Re t DD GG tt μμ 2.290,3 hi 550 btu/jam.ft 2. o F (Fig 25 Kern, 1965) hio hi ID OD 478,13 btu/jam.ft2. o F

56 b. Shell side Asumsi awal ho 200 btu/jam.ft 2. o F t w t c + t w hoo hiiii+hoo (TT cc tt cc ) 102,2 o F + 113,86 o F Pada t w 113,86 o F diperoleh : 200 btu /jam.ft 2. F btu 757,44 jam.ft 2. F +200 btu jam.ft 2. F (158 F 102,2 F) K w 0,367 btu/ft.jam. o F (Tabel 4 Kern, 1965) S w 1 kg/ltr (Tabel 6 Kern, 1965) µ w 0,45 cp (Fig 14 Kern, 1965) ho 650 btu/ft 2.jam. o F (Fig 12 9 Kern, 1965) D e Re s 0,95 in 12 DD GG ss μμ 0,0791 ft (Fig 28 Kern, 1965) ,13 7. Koefisien perpindahan panas menyeluruh (U C ) U C hiiii hoo hiiii + hoo 275,48 btu/jam.ft2. o F 8. Faktor pengotor (R d ) R d U C U D U C U D 0,00327 Syarat R d 0,001 Maka disain Kondensor memenuhi persyaratan. 9. Penurunan Tekanan ( P) Tube Side 1. Pada : Re t 2.290,3 f 0,00012 ft 2 /in 2 (Fig 26 Kern, 1965) s 0,626 G t ,48 lb/jam.ft 2 VV 2 2gg 0,003 (Fig 27 Kern, 1965)

57 P t ff (GG tt ) 2 LL nn 5, DD tt ss tt P t 0,269 psi P r 4 n s V2 2g 0,0383 psi 2. P T P t + P r 0,269 psi + 0,0383 psi P T 0,0653 psi Syarat P T 10 psi Maka disain Kondensor memenuhi persyaratan. Shell Side 1. Pada : Re s ,13 f 0,0015 ft 2 /in 2 (Fig 29 Kern, 1965) D s 33 in 12 s 1,0 2,75 ft N+1 12 L B 60 P s ff (GG ss )2 DD ss (NN+1) 5, DD ee ss ss P s 0,545 psi Syarat P s 10 psia Maka disain Kondensor memenuhi persyaratan. C.14 Pompa Produk Atas Vaporizer (J 313) Fungsi Bentuk Bahan konstruksi Jumlah Kondisi operasi : Sebagai alat untuk memompakan produk atas vaporizer ke tangki penyimpanan. : Pompa Sentrifugal : Commercial Steel : 1 (satu) unit : 30 o C ; 1 atm