KAJIAN AWAL PEMISAHAN CAMPURAN ASETON-BUTANOL-ETANOL HASIL FERMENTAS1 DENGAN DISTILASI SEDERHANA DAN DENGAN PENDEKATAN MODEL ISOTHERM FLASH Oleh AGUS PURWANTO F 27.0042 1995 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Agus Purwanto. F 27.0042. Kajian Awal Pemisahan Campuran Aseton-butanol- etanol Hasil Fermentasi dengan Distilasi Sederhana dan dengan Pendekatan Model Isotherm Flash. Dibawah bimbingan E. Gumbira-Sa'id dan Agus Herindayanto. RINGKASAN Penggunaan pelarut organik aseton-butanol-etanol (ABE) hasil fermentasi sebagai bahan baku industri memberikan harapan yang cerah. Produksi bahan bakar cair pelarut organik ABE dengan cara fermentasi dapat dihasilkan dari berbagai macam substrat. Fermentasi ABE disamping menghasilkan pelarut ABE juga menghasilkan asam asetat, butirat, gas CO, dan H,, biomassa mikrobial dan riboflavin. Untuk mendapatkan ABE murni maka ARE tersebut hams dipisahkan antara yang satu dengan yang lain dari cairan fermentasi. Distilasi adalah metoda yang dapat digunakan dan bersifat ekonomis untuk memisahkan pelarut dari cairan fermentasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pemisahan ABE hasil fermentasi dengan cara distilasi dan menyusun model simulasi ko~nputer proses pemisahan campuran aseton- butanol-etanol hasil fermentasi. Pemisahan ABE didasarkan atas perbedaan volatilitas komponen yang ada. Terdapat berbagai model distilasi yang dapat digunakan, salah satunya adalah model isothennflash. Model tersebut mengasumsikan bahwa kondensasi berlangsung dalam kondisi suhu yang sama di semua titik kondensasi. Model yang digunakan adalah model kesetimbangan fasa, baik untuk evaporasi maupun kondensasi. Dalam
penelitian ini diteliti pemisahan ABE, parameter fisik serta penerapan model dalam proses distilasi yang dilakukan. Hasil pengukuran sifat fisik cairan fermentasi menunjukkan bahwa titik didih cairan fermentasi ABE relatif sama dengan titik didih air pada tekanan yang sama. Titik didih cairan fermentasi ABE mengikuti model Antoine dengan besaran A sebesar 12.4498, B 909.5197, dan C sebesar -214.8823. Pengukuran kapasitas panas ABE menunjukkan bahwa kapasitas panas cairan fermentasi ABE lebih rendah daripada kapasitas panas air yaitu sebesar 3.5335 M/kg C. Proses percobaan distilasi dengan dua tahap mendapatkan hasil bahwa pemisahan yang dilakukan kurang dapat dilaksanakan dengan baik. Kandungan butanol terbesar diperoleh pada suhu evaporasi 93.7"C pada kondensor I dengan konsentrasi 52.4676 gll. Kandungan aseton terbesar diperoleh pada suhu evaporasi 95.7"C pada kondensor I1 dengan konsentrasi 3.6420 gll. Konsentrasi etanol terbesar diperoleh pada suhu evaporasi 100.5 "C pada kondensor I1 dengan konsentrasi 6.8013 gll. Konsentrasi asetat terbesar diperoleh pada suhu evaporasi 91.5"C pada kondensor I dengan konsentrasi 82.5578 gll. Konsentrasi butirat terbesar diperoleh pada suhu evaporasi 93.7"C pada kondensor I dengan konsentrasi 15.9504 g/l. Peningkatan kandungan komponen bila dibandingkan dengan sebelum didistilasi adalah asetat 22.93, butirat 3.79, aseton 2.28, butanol 5.18, dan etanol 1.42 kali. MODIS (Model Distilasi) terdiri atas beberapa model, yaitu model optimasi suhu evaporasi, model optimasi suhu kondensasi, model simulasi suhu kondensasi, dan model evaporasi distilasi. Model optimasi suhu evaporasi dapat memproses masukan dengan beda hasil terkecil 0.000005. Suhu evaporasi optimal untuk
pemisahan butanol adalah 96.6"C, sedangkan suhu kondensasi optimal untuk kondensasi butanol adalah 25.8"C. Model evaporasi distilasi tnemberlkan hasil bahwa kadar aseton terbesar diperoleh pada pemisahan dengan suhu evaporasi 100.5"C pada kondensor 11, butanol pada suhu evaporasi 80.3"C pada kondensor I, etanol pada suhu evaporasi 100.S C pada kondensor 11, asetat pada suhu evaporasi 80 suhu evaporasi 96.3"C pada kondensor I, dan butirat pada suhu evaporasi 80.3"C pada kondensor I. Dari hasil simulasi suhu kondensasi didapatkan hasil bahwa dengan suhu evaporasi 102.4"C suhu kondensasi yang diperoleh adalah 102.3"C.
KAJIAN AWAL PEMISAHAN CAMPURAN ASETON-BUTANOL-ETANOL HASIL FERMENTAS1 DENGAN DISTILASI SEDERHANA DAN DENGAN PENDEKATAN MODEL ISOTHERM FLASH Oleh AGUS PURWANTO F 27.0042 SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk rnernperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fal~ultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 1995 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
IV. RANCANG BANGUN MODEL DISTILASI ISOTHERM FLASH UNTUK DISTILASI ABE Model yang dirancang dinamakan MODIS (Model Distilasi), dimana model tersebut terdiri atas empat inodul, yaitu File, Inforniasi, Struktur, dan Keluar. Modul File me~pakan bagian utama dari Model Distilasi. Modul-modul tersebut rnengandung beberapa submodul dan submodul-submodul tersebut terdiri atas beberapa sub-submodul. Model yang dirancang didasarkan atas studi pustaka. Model distilasi yang digunakan adalah model distilasi isotherm flash dengan proses berjalan secara curah. Penyusunan model didasarkm atas kesetimbangan massa yang terjadi pada masing- masing proses (evaporasi, distilasi). A. OITIMASI SUHU EVAPOW Terdapat berbagai metoda yang dapat digunakan dalam proses optimasi. Dalam penentuan suhu evaporasi yang paling optimal dalam proses distilasi tipe batch isotherm flash ulituk distilasi cairan ABE, digunakan metoda Golden Section yang mempakan modifikasi dari rnetoda penelusuran Fibonacci. Metoda Golden Section dapat memberikan penyelesaian optimal untuk kasus-kasus nonlinier khususnya untuk fungsi dengan satu peubah tanpa adanya kendala (Philips et al., 1976). Penentuan suhu evaporasi optimal untuk operasi distilasi didasarkan atas komponen tertentu yang menjadi produk utama. Dalam pernisahan ABE