DOSEN PEMBIMBING: Ir. BUDI SETIAWAN, MT PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS

Transkripsi

1 IKA NICKY WAHYUNINGRUM AULIA IIN SAPUTRI DOSEN PEMBIMBING: Ir. BUDI SETIAWAN, MT PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS

2 Latar Belakang Makanan merupakan sesuatu yang tak terpisahkan dari kehidupan Konsumsi gula semakin meningkat PABRIK SIRUP GLUKOSA = 2

3 Tabel Produksi kimpul Indonesia Menurut Provinsi (Ton), 2011 PABRIK SIRUP GLUKOSA = 3

4 Pengertian Produksi Bahan Baku kimpul merupakan umbi yang cukup banyak jumlahnya, dan kurang di manfaatkan oleh masyarakat indonesia. Realita di masyarakat Kimpul hanya digunakan sebagai makanan pengganti 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

5

6 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)

7 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

8 Tabel Perkembangan impor Sirup Glukosa Indonesia Tahun Kapasitas Pabrik Impor (kg/tahun) ,345, ,560, Tabel Perkembangan produksi Sirup Glukosa Indonesia Tabel Perkembangan ekspor Sirup Glukosa Indonesia Tahun Ekspor (kg/tahun) Tahun Pruduksi (kg/tahun) (Kementrian Perindustrian Indonesia,2011) (BPS,2011)

9 Perhitungan Kapasitas : F = [F (impor) + F (produksi)] [F (ekspor)] = = ton/tahun (Kusnarjo,hal.7,2010)

10 Kapasitas produksi yang direncanakan untuk pabrik baru yang akan didirikan ini hanya berkemampuan memenuhi 50% dari produksi sirup dalam negeri pada tahun Maka didapatkan kapasitas produksi pabrik baru sebesar : Kapasitas produksi pabrik baru = 50% x = ton/tahun = 102 ton/hari Dengan melihat peluang kapasitas yang ada, maka kapasitas produksi pabrik baru yang akan dirancang pada tahun 2016 ditetapkan sebesar ton/tahun. Masa kerja dalam satu tahun dianggap 330 hari kerja (Kusnarjo,hal.7,2010)

11 Karakteristik produk Sirup glukosa (kadar 75-78%) Sifat Fisika: Rumus molekul : C 6 H 12 O 6 Berat molekul : 180 Melting point : 146 o C Specific gravity : 1,381-1,387 Sifat Kimia: Larut dalam alkohol dan air Reduktor kuat Bereaksi dengan larutan Fehling dan Tollens ( 6 H 12 O 6 )

12 Data Perencanaan Produksi Perencanaan operasi : Semi-Batch, 24 jam/hari selama 330 hari/tahun Kapasitas produksi : kg-sirup glukosa / Hari Kebutuhan bahan baku : ,4728 kg kimpul / Hari Jumlah tenaga kerja : 300 orang Lokasi : Lampung, Sumatra Selatan

13 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

14 Tabel perbandingan kondisi operasi pada proses hidrolisa pati Uraian Aspek teknis 1. Operasi - Tekanan ( kg/cm 2 ) - Suhu ( 0 C ) - ph 1. Proses - DE - Reaksi samping - Daya korosi Hidrolisa Asam Asam-enzim Enzim-enzim , % Ada Tinggi , % Ada 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

15 Bahan Pembantu untuk Hidrolisa Pati dengan Metode Hidrolisa Enzim Enzim α Amilase Enzim Glukoamylase HCl Karbon aktif Larutan CaCl 2

16

17 Pre-Treatment , , , , ,64

18 57,954 Hidrolisis (Liquifikasi) ,52 394, , , ,98

19 77,66 Sakarifikasi 0,85 (masa air yang terkandung 1,80) , ,81

20 3.356,47 78, , , , , , , , ,08

21 , , ,

22 Neraca Massa Total Sirup Glukosa yang dihasilkan : ,2424 kg/hari Kapasitas Pabrik yang dihasilkan : kg/hari Jadi, karena jumlah sirup glukosa yang dihasilkan sudah memenuhi kapasitas pabrik yang diinginkan, maka neraca massa sudah memenuhi kebutuhan pabrik

23 Jet Cooker (E-216) Ͽ Neraca Panas Masuk Keluar a. Aliran <11> a. Aliran <13> Karbohidrat Karbohidrat Air Air Protein Protein serat kasar serat kasar impurities impurities CaCl CaCl α-amylase α-amylase Total Total b. Aliran <12> b. H air H laten c. Q loss H sensibel Total Total

24 COOLER (E-219) Neraca Panas Masuk Keluar a. Aliran <13> a. Aliran <14> Air Air Starch Starch Protein Protein Fiber Fiber Impuritis Impuritis CaCl CaCl a-amylase a-amylase Total Total b. Air pendingin b. Air pendingin Masuk Keluar Total Total Here comes your footer Page 24

25 Reaktor Liquifikasi (R-210) Ͽ Neraca Panas H in (kkal) H out (kkal) <15> ΔH= <14>ΔH = ΔH reaksi panas yang diserap air pendingin Total Total

26 COOLER (E-222) Neraca Panas Neraca panas total H in (kkal) Hout (kkal) H masuk H kluar Q Serap Total Total

27 Reaktor Sakarifikasi (R-220) Ͽ Neraca Panas H in (kkal) H masuk H keluar Q Serap ΔH Reaksi Hout (kkal) Total Total

28 Heater (E-312) Neraca Panas H in (kkal) Hout (kkal) Hmasuk Hkeluar Qsuply Qloss Total Total

29 Cooler (E-315) Neraca Panas H in (kkal) Hout (kkal) H masuk H kluar Q Serap Total

30 Heater (E-312) Neraca Panas H in (kkal) Hout (kkal) Hmasuk Hkluar Qsuply Qloss Total

31 Evaporator (V-330,V-340) Ͽ Neraca Panas Neraca panas total Efek 1 Masuk (kkal) Keluar (kkal) Hmasuk HL₂ Qsuply H vapour₂ Total Neraca panas total Efek 2 Masuk (kkal) Keluar (kkal) Hmasuk HL₂ Qsuply H vapour₂ Total

32 Barometrik Condensor (E-341) Neraca Panas Neraca panas total Masuk (kkal) Keluar (kkal) H vapour H steam jet ejector H air pendingin Hkondensat Qloss Total

33 Jet Ejector (G-342) Neraca Panas Neraca panas total Masuk (kkal) Keluar (kkal) H keluar H Kondensat Q steam Q loss Total

34

35 Utilitas No Air yang digunakan Massa (m 3 /hari) 1 Air sanitasi 17,35 2 Air pendingin 1914, Air proses 4, Air umpan boiler 5380, Total 7317,389996

36

37

38 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 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 o F/Btu psi lb/jam lb/jam Here comes your footer Page 38

39 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

40 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 ft 3 Diameter : 16,54ft

41 Kesehatan, Keselamatan, Kerja

42

43 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) Temperatur Controller (TC) 8. Cooler III (E-314) Temperatur Controller (TC) 11. Heater III (E-332) Temperatur Controller (TC)

44

45 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

46 TERIMA KASIH MOHON BIMBINGAN DAN SARAN

47

48 MEKANISME KONVERSI OLEH ENZYM Reaksi yang terjadi : 1. Konversi Pati menjadi dekstrin Pati dekstrin -[C 6 H 10 O 5 ] n - α-amylase (C 6 H 10 O 5 )x. 2. Konversi dekstrin menjadi glukosa Dekstrin AMG Glukosa n(c 6 H 10 O 5 )x + xnh 2 O xnc 6 H 12 O 6 (Uhlig, hal. 228)

49 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.

50

51 (C6H10O5) H2O α amylase Pati Air 50(C6H10O5)10+100C12H22O11+300C6H12O6 Dekstrin Maltosa Glukosa

52

53 Air Pencuci di RVF

54 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.

55 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

56 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.

57 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 1 o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU. Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya naik 1 o F. 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.