DAFTAR PUSTAKA
L2.2 PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN L2.2.1 Peralatan Pre-Treatment
L2.2.1.1 Tangki Pemasak Awal
Fungsi : Untuk pemasakan awal kulit durian sehingga menjadi lebih lunak dan mudah untuk dihaluskan
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon steel SA-285 Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur (T) = 100oC Tekanan (P) = 1 atm a. Volume Tangki
Diinginkan membuat tangki pemasak awal dengan kapasitas proses 100 liter = 100 dm3
Faktor kelonggaran = 20% [50]
Volume tangki, VT = (1+0,2) × 100 dm3 = 1,2 × 100 dm3 = 120 dm3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4.Dt2.Hs
Vs = 3
8π��3
Tinggi head (Hh) = ¼ × D, dimana D = Dt [45] Volume tutup (Vh) = 0,1309 D3 VT = Vs + Vh = (3π/8. Dt 3 ) + (0,1309.D3) = (1,1775. Dt 3) × (0,1309. Dt 3) VT = 1,3084 × Dt 3 Diameter tangki, Dt = � Vt 1,3084 3 = � 120 1,3084 3 = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Diameter tutup, D = Dt = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Tinggi silinder, Hs = 3/2 × D = 3/2 × 4,510 dm = 6,765 dm = 67,65 cm = 26,634 in
Tinggi tutup, Hh = 1/4 × D = 1/4 × 4,510 dm = 1,128 dm = 11,28 cm = 4,438 in
Tinggi tangki, HT = Hs + 2.Hh = 9,021 dm = 90,21 cm = 35,516 in
b. Tekanan Desain
Tinggi cairan dalam tangki =volumebahanvolumedalamtangkitangkixtinggitangki
= 100 × 9,021
120
= 7,518 dm = 0,7518 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan× g × tinggi cairan dalam tangki = 995,68 × 9,8 ×x 0,7518
= 7335,812 Pa = 1,064 psia
Tekanan operasi = 1 atm = 14,696 psia Faktor keamanan tekanan = 20%
Maka, Pdesain = (1+0,2) × (1,064 + 14,696) = 18,912 psia
c. Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder) S = allowable stress = 13700 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]
C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun
Tebal shell tangki:
t = PD
SE-0,6P + nC
t = 18,912 psia x 17,756 in
13700.0,85-0,6.18,912 + 10 tahun × 0,01 in/tahun t = 0,128 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,128 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in [46]
d. Tebal Dinding Head (Tutup Tangki)
S = allowable stress = 13700 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]
C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun
Tebal shell tangki:
t = PD
2SE-0,2P + nC
t = 18,912 psia × 17,756 in
2.13700.0,85 - 0,2.18,912 psia)+ 10 tahun × 0,01 in/tahun t = 0,114 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,114 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/8 in [46]
L2.2.1.2 Perhitungan Daya Crusher
Fungsi : Mengecilkan ukuran dan menghaluskan kulit durian Jenis : Rotary knife
Bahan konstruksi : Baja karbon Jumlah : 1 unit
Asumsi diameter awal bahan baku (kulit durian yang dipotong) = 30000 µm Diameter akhir = 2000 πm
Dari tabel 12.2 Walas [43] diperoleh Wi untuk semua material = 13,81 Dari persamaan W =10.Wi.( 1
√�−
1
√��)
Dimana:
d = diameter akhir umpan di = diameter awal umpan Wi = tegangan material Maka, W=10.Wi.( 1
√2000−
1
L2.2.1.3 Tangki Bertekanan (Tangki Hidrolisis)
Fungsi : sebagai wadah untuk berlangsungnya proses liquid hot water atau proses hidrolisis berlangsung
Jumlah : 1 unit
Bahan : Carbon steel SA 283 Grade C
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Kondisi operasi : P = 304,05 kPa
T = 107oC a. Volume Tangki
Diinginkan membuat tangki bertekanan (tangki hidrolisis) dengan kapasitas proses 100 liter = 100 dm3
Faktor kelonggaran = 20% [50]
Volume tangki, VT = (1+0,2) × 100 dm3 = 1,2 × 100 dm3 = 120 dm3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) = π/4.Dt2.Hs
Vs = 3
8π��3
Tinggi head (Hh) = 1/4 × D, dimana D = Dt [45] Volume tutup (Vh) = 0,1309 D3 VT = Vs + Vh = (3π/8. Dt 3 )+ (0,1309.D3) = (1,1775. Dt 3) × (0,1309. Dt 3) VT = 1,3084 × Dt 3 Diameter tangki, Dt = � Vt 1,3084 3 = � 120 1,3084 3 = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Diameter tutup, D = Dt = 4,510 dm = 45,10 cm = 17,756 in Tinggi silinder, Hs = 3/2 × D = 3/2 × 4,510 dm = 6,765 dm = 67,65 cm = 26,634 in Tinggi tutup, Hh = 1/4 × D = 1/4 × 4,510 dm = 1,128 dm = 11,28 cm = 4,438 in
Tinggi tangki, HT = Hs + 2.Hh = 9,021 dm = 90,21 cm = 35,516 in
b. Tekanan Desain
Tinggi cairan dalam tangki =volumebahandalamtangkixtinggitangki
volumetangki
= 100 × 9,021
120
= 7,518 dm = 0,7518 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan x g x tinggi cairan dalam tangki = 995,68 × 9,8 × 0,7518
= 7335,812 Pa = 1,064 psia
Tekanan operasi = 304,05 kPa = 44,099 psia Faktor keamanan tekanan = 20%
Maka, Pdesain = (1+0,2) × (1,064 + 44,099) = 54,196 psia
c. Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder) S = allowable stress = 12650 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]
C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun
Tebal shell tangki:
t = PD
(SE-0,6P) + nC
t = 54,196 psia x 17,756 in
(12650 psia x 0,85 - 0,6 x 54,196 psia)+ 10 tahun x 0,01 in/tahun t = 0,186 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,186 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in [46]
d. Tebal Dinding Head (Tutup Tangki)
S = allowable stress = 12650 psia [51] E = joint efficiency = 0,85 [51]
C = faktor korosi = 0,01 in/tahun [51] n = umur tangki = 10 tahun
Tebal shell tangki:
t = PD
2SE-0,2P) + nC
t = 54,196 psia × 17,756 in
2.12650.0,85 - 0,2.54,196+ 10 tahun × 0,01 in/tahun t = 0,144 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,144 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in [46]
L2.2.2 Fermentor
Fungsi : sebagai wadah berlangsungnya fermentasi proses perubahan glukosa menjadi etanol
Jumlah : 1 unit
Bentuk : Tangki silinder Kondisi proses : T = 27-30oC
Tangki Fermentor
Spesifikasi fermentor disesuaikan dengan standar spesifikasi dari fermentor [45]: H/ Dt = 2
Volume kerja maksimum = 75-80%, minimum = 20% V = π/4.Dt2 .H Keterangan: V = Volume fermentor H = Tinggi fermentor Dt = Diameter fermentor
Diinginkan kapasitas proses 100 liter. Apabila dianggap volume kerja maksimum tangki fermentor 100 liter. Maka volume tangki yang akan dibangun: VT = 100 liter/0,8 = 125 liter
Maka, dengan standar H/Dt = 2 V = π/4.Dt2
Dt = 3���π = 43 cm H = 2.Dt = 86 cm
Pengaduk
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut [39]: Da : Dt = 0,6-0,8
W : Da = 1/6 – 1/10 C : Da = 1: 3
Pengaduk yang telah dirancang mempunyai spesifikasi: Da = Diameter impeller = 30 cm
W = Lebar impeller = 3 cm
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki = 10 cm Dt = Diameter tangki = 43 cm
Maka,
Da : Dt = 30/43 = 0,71 (Telah sesuai standar) W : Da = 3 : 30 = 1/10 (Telah sesuai standar) C : Da = 1: 3 C = Da/3 = 30/3 = 10 cm
Perhitungan Daya Motor pada Tangki Fermentor Jenis : Agitator paddle (2 bilah)
Jumlah : 2
Kecepatan putaran : 155 rpm Efisiensi motor : 80%
Dengan spesifikasi pengaduk yang sudah di rancang, sehingga dapat dihitung daya motor yang dibutuhkan:
Viskositas = 3,468 cP = 3,468.10-3 kg/m.s Densitas = 1013,6 kg/m3
Bilangan Reynold (NRe) NRe = � × ��2 × ρ
µ =
2,58 × (0,30�)2 × 1013,6
3,468.10−3 = 67865,61
Jadi, NRe = 67865,61, maka aliran termasuk aliran transisi, karena berada di rentang NRe aliran transisi yaitu 10 dan 104.
Dari gambar 3.4.4 Geankoplis Hal 145 [39] diperoleh bahwa pada NRe = 67865,61, nilai Np = 4. Maka, Np = ρ � .�3.��5= � 1013,6.2,53.0,145 P = 3,407 J/s = 3,407 W = 0,0034 kW = 0,0046 hp Daya motor (Pm) = P/0,8 = 0,0046/0,8 = 0,0057 hp Maka dipakai motor dengan daya 1/8 hp
L2.2.3 Tangki Distilasi
Telah dirancang tangki distilasi dengan spesifikasi yang diperlihatkan pada tabel L2.1
Tabel L2.1 Spesifikasi Tangki Distilasi
Dimensi Besaran • Tinggi tangki • Diameter tangki • Tinggi kerucut 54 cm 48 cm 9 cm
Perhitungan tangki distilasi dan tutup mengikuti standar [45]: Hh = ��−� 2 �×���θ Vs = π/4.Dt2 .Hs Dt = Dh HT = Hs + Hh
Perhitungan volume tangki distilasi: Volume tangki = π/4.Dt2 .Hs = π/4 × (48)2 × 54 = 97666,56 cm3 = 97,66656 dm3 = 97,66656 liter
Jadi, volume tangki distilasi adalah lebih kurang 100 liter. Hasil rancangan yang telah dibuat telah sesuai dengan kapasitas proses yang diinginkan. Sehingga rancangan ini dapat diterima.
Tutup tangki distilasi di desain dengan bentuk conical, dengan θ = 45o
dengan persamaan [46]:
Hh = ��−�
2 �×���θ = 0,5 (48−0) × tan 45�
= 24 cm
Jadi, tinggi tutup (Hh) = 24 cm HT = Hs + Hh = 54 + 24 = 78 cm
Maka, tinggi tangki keseluruhan adalah 78 cm
L2.2.4 Tangki Air Pendingin
Telah dirancang tangki air pendingin dengan spesifikasi yang ditampilkan pada tabel L2.2
Tabel L2.2 Spesifikasi Tangki Air Pendingin
Dimensi Besaran Tangki • Tinggi tangki • Diameter tangki 66 cm 37 cm
Perhitungan volume tangki air pendingin: Volume tangki = πr2
t
= 3,14 × (18,5)2 × 66 = 70927,89 cm3
= 70,92789 dm3 = 70,92789 liter Jadi, volume tangki air pendingin adalah ± 70 liter.