PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN POLI ASAM LAKTAT (PLA)
DARI DEKSTROSA
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 15.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH : NARIA SIMANGUNSONG
NIM : 060405038
D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A
F A K U L T A S T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang selalu memberikan kesehatan dan menunjukkan jalan dan pengharapan sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Pembuatan Poli Asam Laktat (PLA) dari Dekstrosa
dengan Kapasitas Produksi 15.000 ton/tahun.
Pra–rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat dalam
menyelesaikan perkuliahan pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Ir.Hamidah Harahap ,MSc. dosen pembimbing I yang telah banyak
memberikan masukan, motivasi dan bimbingan serta pengertian kepada
Penulis selama penulisan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi, dosen pembimbing II sekaligus Ketua
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan kepada Penulis
selama penulisan Tugas Akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr. Ir. Fatimah , MSc. Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak dan Ibu dosen staf pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Ayahanda A. Simangunsong dan Ibunda M. pakpahan yang selalu
memotivasi dan tidak henti berdoa agar penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
7. PKK dan teman satu KTB (K’Eva, K’Inneke, K’Febrin, B’Adrianto, Locce)
serta adek- adek kelompok saya (Elvi, Elisabet, Sulastri, Rotua, Allen,
motivasi serta memberikan bantuan material dalam peyelesaian Tugas Akhir
ini.
8. Agus boy Simanjuntak sebagai teman seperjuangan Penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Kawan – kawan di An→katan ’06 yan→ tela↓ banyak memberikan masukan,
doa dan motivasinya kepada Penulis.
10.Abang dan Kakak Alumni yang tidak tersebutkan namanya yang telah banyak
memberikan masukan, doa dan motivasinya kepada Penulis.
11.Adik – Adik di Teknik Kimia USU yang tidak tersebutkan namanya yang
telah banyak memberikan bantuan, masukan, doa dan motivasinya kepada
Penulis.
12.Teman – teman pelayanan UKM KMK UP FT yang telah banyak
memberikan motivasi dan doa kepada penulis.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan baik isi ataupun kesalahan penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca sehingga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Agustus 2011
INTISARI
Plastik telah dikenal luas dalam kehidupan manusia. Berbagai barang
kebutuhan hidup mulai barang-barang sederhana hingga barang-barang berteknologi
terus meningkat menumbuhkan kekhawatiran mengenai dampak buruknya terhadap
lingkungan. Penanganan sampah plastik antara lain dilakukan dengan cara daur
ulang, pembakaran (incineration), dan penguburan (landfill). Pembakaran sampah
plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup, sementara
cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Salah satu cara
yang dikembangkan untuk mengatasi masalah sampah plastik adalah penggunaan
plastik biodegradable.
Poli Asam laktat yang diproduksi 15.000 ton/tahun dengan 350 hari kerja
dengan bahan baku dekstrosa pada bakteri lactobacillus delburkcii. Lokasi pabrik
pembuatan PLA ini direncanakan didirikan di daerah Sidoarjo,Jawa timur dengan
luas areal 20.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan 153 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis.
Hasil analisa ekonomi pabrik Poli Asam Laktat adalah sebagai berikut:
Total Modal Investasi : Rp 210.897.576.652,-
Biaya Produksi : Rp 453.183.835.546,-
Hasil Penjualan : Rp.570.857.873.534,-
Laba Bersih : Rp 190.940.743.256,-
Profit Margin : 20,51 %
Break Even Point : 51,54 %
Return on Investment : 22,29 %
Pay Out Time : 4,49 tahun
Return on Network : 37,15 %
Internal Rate of Return : 34,01 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Poli
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ... i
INTISARI ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1
1.2 Perumusan Masalah ... I-2
1.3 Tujuan Perancangan Pabrik ... I-4
1.4 Manfaat Perancangan ... I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Poli Asam Laktat (PLA)... II-1
2.2 Aplikasi PLA sebagai pengganti plastik konvensinal ... II-2
2.3 Proses Pembuatan Poli Asam Laktat ... II-4
2.3.1 Fermentasi Asam Laktat ... II-5
2.3.2 Polimerisasi Asam Laktat ... II-7
2.4 Deskripsi Proses ... II-10
2.5 Sifat- sifat Reaktan , Bahan pembantu dan Produk... II-12
BAB III NERACA MASSA ... III-1
BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-3
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ... VI-3
6.1.3 Syarat Perancangan Pengendalian... VI-10
6.2 Keselamatan Kerja ... VI-13
6.3 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-14
6.3.2 Peralatan perlindungan Diri ... VI-16
6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ... VI-16
6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-17
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ... VI-17
BAB VII UTILITAS ... VII-1 7.1 Kebutuhan Steam (Uap) ... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ... VII-2
7.2.1 Screening ... VII-6
7.2.2 Sedimentasi ... VII-6
7.2.3 Klarifikasi ... VII-7
7.2.4 Filtrasi ... VII-8
7.2.5 Demineralisasi ... VII-9
7.2.6 Deaerator ... VII-13
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-13
7.4 Kebutuhan Listrik... VII-13
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-14
7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15
7.7 SpesifikasPeralatan Utilitas ... VII-21
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-4
8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7
8.3 Perincian Luas Areal Pabrik... VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6
9.5 Sistem Kerja ... IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10
9.7 Sistem Penggajian ... IX-12
9.8 Tata Tertib ... IX-13
BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC) ... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5
10.4 Bonus Perusahaan ... X-5
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ...
xiv
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mixer (M-101) ... III-2
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Fermentor (R-101) ... III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Koagulasi (R-102) ... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa pada tangki pencampur (M-102) ... III-3
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Disk Centrifuse (CV-10) ... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Evaporator (Ev-101) ... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Tangki Acidifikasi (R-103) ... III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Pencampur Asam Sulfat(M-103) ... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Filter press (FP-101) ... III-4
Tabel 3.10 Neraca Massa pada Tangki Penampung (TA-107) ... III-4
Tabel 3.11 Neraca Massa pada Evaporator II (EV-102) ... III-4
Tabel 3.12 Neraca Massa pada Reaktor prepolimerisasi (R-204) ... III-5
Tabel 3.13 Neraca Massa pada Destilasi (DI-201) ... III-5
Tabel 3.14 Neraca Massa pada Reaktor Polimerisasi (R-205)... III-6
Tabel 3.15 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-201) ... III-6
Tabel 3.16 Neraca Massa pada Cristalizer (CR-201) ... III-6
Tabel 4.1 Neraca energi pada Fermentor (R-101)... IV-1
Tabel 4.2 Neraca energi pada Tangki Koagulasi (R-102) ... IV-2
Tabel 4.3 Neraca energi pada Evaporator I (EV-101) ... IV-2
Tabel 4.4 Neraca energi pada Tangki Acidifikasi (R -103) ... IV-3
Tabel 4.5 Neraca energi pada Evaporator II (EV-102) ... IV-3
Tabel 4.6 Neraca energi pada Heater (E-101) ... IV-3
Tabel 4.7 Neraca energi pada Reaktor Prepolimerisasi (R-204) ... IV-4
Tabel 4.8 Neraca energi pada Kondensor ( E-202) ... IV-4
Tabel 4.9 Neraca energi pada Reboiler (E-203) ... IV-4
Tabel 4.10 Neraca energi pada Cooler (E-201)... IV-5
Tabel 4.11 Neraca energi pada Cooler (EV-204) ... IV-5
Tabel 4.12 Neraca energi pada Reaktor Polimerisasi (R -205) ... IV-5
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik PLA ... VI-10
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses ... VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4
Tabel 7.5 Kualitas Air Kali Mas (Sungai Surabaya) ... VII-5
Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Alat Utilitas ... VII-13
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-9
Tabel 9.1 Susunan Jadwal Shift Karyawan ... IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ...IX-10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ...IX-12
Tabel LA-1 Neraca Massa pada Mixer (M-101) ... LA -2
Tabel LA-2 Neraca Massa pada Fermentor (R-101) ... LA -3
Tabel LA-3 Neraca Massa pada Tangki Koagulasi (R-102) ... LA -5
Tabel LA-4 Neraca Massa pada tangki pencampur (M-102) ... LA -6
Tabel LA-5 Neraca Massa pada Disk Centrifuse (CV-10) ... LA -7
Tabel LA-6 Neraca Massa pada Evaporator (Ev-101) ... LA -8
Tabel LA-7 Neraca Massa pada Tangki Acidifikasi (R-103) ... LA -10
Tabel LA-8 Neraca Massa pada Pencampur Asam Sulfat(M-103) ... LA -11
Tabel LA-9 Neraca Massa pada Filter press (FP-101) ... LA -12
Tabel LA-10 Neraca Massa pada Tangki Penampung (TA-107) ... LA -12
Tabel LA-11 Neraca Massa pada Evaporator II (EV-102) ... LA -13
Tabel LA-12 Neraca Massa pada Destilasi (DI-201) ... LA -15
Tabel LA-13 trial titik embun destilat ... LA -16
Tabel LA-13 trial titik gelembung bottom ... LA -16
Tabel LA-14 Neraca massa destilat (Ld) ... LA -18
Tabel LA-15 Neraca Massa pada Vd ... LA -18
Tabel LA-16 Neraca Massa pada Reaktor prepolimerisasi (R-204) ... LA -21
Tabel LA-13 Neraca Massa pada Destilasi (DI-201) ... LA -23
Tabel LA-14 Neraca Massa pada Reaktor Polimerisasi (R-205)... LA -23
Tabel LA-15 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-201) ... LA -21
Tabel LA-16 Neraca Massa pada Cristalizer (CR-201) ... LA -21
Tabel LB-1.1 Nilai Konstanta Cp gas ... LB-1
Tabel LB-1.3 Nilai Kapasitas Panas Liquid ... LB-2
Tabel LB-1.4 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison .. LB-3
Tabel LB-1.5 Data Kapasitas Panas Berbagai zat ... LB-4
Tabel LB-2.1 Data Panas Pembentukan Standar ... LB-4
Tabel LB-2.2 Kontribusi Gugus Panas Reaksi Pembentukan ... LB-5
Tabel LB-3.1 Panas Laten ... LB-5
Tabel LB-4.1 Neraca Panas Fermentor ... LB-9
Tabel LB-4.2 Perhitungan Panas Masuk Tangki Koagulasi ... LB-10
Tabel LB-4.3 Perhitungan Panas Keluar pada Tangki Koagulasi ... LB-10
Tabel LB-4.4 Panas Reaksi Standar ... LB-11
Tabel LB-4.5 Neraca Panas Tangki koagulasi ... LB-12
Tabel LB-4.6 Neraca Panas Masuk Evaporator I ... LB-13
Tabel LB-4.7 Panas Laten air ... LB-13
Tabel LB-4.8 Neraca Panas keluar Evaporator I ... LB-14
Tabel LB-4.9 Neraca Panas Evaporator I ... LB-15
Tabel LB-4.10 Neraca Panas Masuk Tangki Asidifikasi ... LB-15
Tabel LB-4.11 Neraca Panas Keluar Tangki Asidifikasi ... LB-16
Tabel LB-4.12 Panas Reaksi Standar ... LB-16
Tabel LB-4.13 Neraca Panas Tangki Asidifikasi ... LB-17
Tabel LB-4.14 Neraca Panas Masuk TA-107 ... LB-18
Tabel LB-4.15 Panas Laten Air ... LB-19
Tabel LB-4.16 Neraca Panas Keluar Evaporator II ... LB-20
Tabel LB-4.17 Neraca Panas Evaporator II ... LB-21
Tabel LB-4.18 Neraca Panas Masuk Reaktor Prepolimerisasi ... LB-21
Tabel LB-4.19 Data Temperatur titik didih pada kondisi operasi Reaktor ... LB-22
Tabel LB-4.20 Data Panas laten ... LB-22
Tabel LB-4.21 Neraca Panas Keluar ... LB-22
Tabel LB-4.22 Panas Reaksi Standar 298,15 K ... LB-23
Tabel LB-4.23 Neraca Panas Reaktor Prepolimerisasi ... LB-24
Tabel LB-4.24 Neraca Panas Keluar cooler (E-101) ... LB-25
Tabel LB-4.25 Neraca Panas Cooler (E-101) ... LB-25
Tabel LB-4.27 Trial Titik Embun Destilat ... LB-27
Tabel LB-4.28 Neraca Panas Masuk Kondensor ... LB-27
Tabel LB-4.29 Neraca Panas Keluar Kondensor ... LB-27
Tabel LB-4.30 Neraca Panas Kondensor ... LB-28
Tabel LB-4.31 Trial Titik Gelembung bottom ... LB-28
Tabel LB-4.32 Neraca Panas Masuk Reboiler ... LB-29
Tabel LB-4.33 Neraca Panas Keluar Reboiler ... LB-29
Tabel LB-4.34 Neraca Panas Reboiler ... LB-30
Tabel LB-4.35 Neraca Panas Keluar Cooler (E-204) ... LB-30
Tabel LB-4.36 Neraca Panas Cooler (E-204) ... LB-31
Tabel LB-4.37 Neraca Panas Keluar Reaktor Polimerisasi ... LB-32
Tabel LB-4.38 Neraca Panas Reaksi Standar ... LB-32
Tabel LB-4.39 Neraca Panas Reaktor Polimerisasi ... LB-33
Tabel LC-1 Kapasitas bahan Baku Padatan ... LC-1
Tabel LC-2 Perencanaan Susunan Bahan baku ... LC-2
Tabel LC-3 Komposisi bahan pada Mixer (M-101) ... LC-8
Tabel LC-4 Komposisi bahan pada Mixer (M-102) ... LC-10
Tabel LC-5 Komposisi bahan pada Mixer (M-103) ... LC-13
Tabel LC-6 Komposisi bahan pada Fermentor (R-101) ... LC-15
Tabel LC-7 Komposisi bahan masuk pada Tangki Koagulasi (RE-102) ... LC-19
Tabel LC-8 Komposisi bahan pada Mixer (M-101) ... LC-23
Tabel LC-9 Komposisi bahan masuk pada Reaktor Prepolimerisasi (RE-203) . LC-26
Tabel LC-10 Komposisi bahan pada Reaktor polimerisasi R-204) ... LC-30
Tabel LC-11 Komposisi bahan pada tangki penampung Ca-Laktat ... LC-32
Tabel LC-12 Komposisi bahan pada tangki penampung Asam Laktat ... LC-34
Tabel LC-13 Komposisi bahan pada tangki penampung Laktida ... LC-36
Tabel LC-14 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi (D-201) ... LC-48
Tabel LC-15 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (D-201) ... LC-49
Tabel LC-16 Komposisi bahan masuk ke disk centrifuge (CF-320) ... LC-88
Tabel LC-17 Komposisi bahan masuk ke disk centrifuge (CF-202) ... LC-90
Tabel LC-18 Komposisi bahan masuk bahan baku ... LC-98
Tabel LD-2 Hasil Perhitungan Pompa sedimentasi ... LD-36
Tabel LD-3 Hasil Perhitungan Pompa Alum ... LD-37
Tabel LD-4 Hasil Perhitungan Pompa Soda Abu ... LD-39
Tabel LD-5 Hasil Perhitungan Pompa clarifier ... LD-40
Tabel LD-6 Hasil Perhitungan kanion exchanger ... LD-43
Tabel LD-7 Hasil Perhitungan Pompa Menara Pendingin Air ... LD-45
Tabel LD-8 Hasil Perhitungan Pompa Tangki Utilitas II ... LD-46
Tabel LD-9 Hasil Perhitungan Pompa Asam Sulfat ... LD-48
Tabel LD-10 Hasil Perhitungan Pompa Kation Exchanger ... LD-49
Tabel LD-11 Hasil Perhitungan Pompa NaOH ... LD-51
Tabel LD-12 Hasil Perhitungan Pompa Anion Exchanger ... LD-52
Tabel LD-13 Hasil Perhitungan Pompa Kaporit ... LD-54
Tabel LD-14 Hasil Perhitungan PompaDomestik ... LD-55
Tabel LD-15 Hasil Perhitungan Pompawatr Cooling Tower ... LD-57
Tabel LD-16 Hasil Perhitungan Pompa Deaerator ... LD-58
Tabel LE-1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ... LE-1
Tabel LE-2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3
Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6
Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-7
Tabel LE-5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10
Tabel LE-6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-14
Tabel LE-7 Perician Biaya Kas ... LE-15
Tabel LE-8 Perincian Modal Kerja ... LE-17
Tabel LE-9 Aturan Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000 ... LE-18
Tabel LE-10 Perkiraan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000 ... LE-19
Tabel LE-11 Data perhitungan BEP ... LE-27
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Klasifikasi Polimer yang dapat terbiodegradasi ... I-2
Gambar 2.1 Rumus Stuktur Poli Asam Laktat ... II-1
Gambar 2.2 Metode sintesa poli asam laktat untuk mendapatkan berat molekul II-5
Gambar 2.3 Potensi Produk dan teknologi asam laktat ... II-6
Gambar 2.4 Reaksi Prapolimerisasi ... II-11
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ... VI-4
Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian ... VI-5
Gambar 6.3 Instrumentasi tangki bahan baku ... VI-11
Gambar 6.4 Instrumentasi pada fermentor ... VI-12
Gambar 6.5 Instrumentasi pada Evaporator ... VI-12
Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Alat Penukar Panas ... VI-12
Gambar 6.7 Instrumentasi pada Kolom Destilasi ... VI-13
Gambar 6.5 Instrumentasi pada pompa ... VI-13
Gambar 6.6 Tingkat kerusakan di suatu pabrik ... VI-14
Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan PLA ... VIII-11
Gambar 9.1 Struktur Organiasi Pabrik Pembuatan PLA ... IX-16
Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ... LD-2
Gambar LE-1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan dan Tangki
Pelarutan.(Peters, 2004) ... LE-5
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ... LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1
INTISARI
Plastik telah dikenal luas dalam kehidupan manusia. Berbagai barang
kebutuhan hidup mulai barang-barang sederhana hingga barang-barang berteknologi
terus meningkat menumbuhkan kekhawatiran mengenai dampak buruknya terhadap
lingkungan. Penanganan sampah plastik antara lain dilakukan dengan cara daur
ulang, pembakaran (incineration), dan penguburan (landfill). Pembakaran sampah
plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup, sementara
cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Salah satu cara
yang dikembangkan untuk mengatasi masalah sampah plastik adalah penggunaan
plastik biodegradable.
Poli Asam laktat yang diproduksi 15.000 ton/tahun dengan 350 hari kerja
dengan bahan baku dekstrosa pada bakteri lactobacillus delburkcii. Lokasi pabrik
pembuatan PLA ini direncanakan didirikan di daerah Sidoarjo,Jawa timur dengan
luas areal 20.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan 153 orang dengan bentuk badan
usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan
struktur organisasi sistem garis.
Hasil analisa ekonomi pabrik Poli Asam Laktat adalah sebagai berikut:
Total Modal Investasi : Rp 210.897.576.652,-
Biaya Produksi : Rp 453.183.835.546,-
Hasil Penjualan : Rp.570.857.873.534,-
Laba Bersih : Rp 190.940.743.256,-
Profit Margin : 20,51 %
Break Even Point : 51,54 %
Return on Investment : 22,29 %
Pay Out Time : 4,49 tahun
Return on Network : 37,15 %
Internal Rate of Return : 34,01 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan Poli
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Isu pemanasan global (global warming) dan peningkatan kesadaran masyarakat terhadap lingkungan menjadi hal yang sangat penting pada abad ini. Masyarakat menyadari bahwa eksplorasi lahan yang berlebihan serta masalah pencemaran tanah akibat sampah kemasan non biodegradable dapat mengganggu
ekosistem alam di masa mendatang. Efek kemasan terhadap kesehatan manusia dapat terjadi secara langsung akibat material pembuatnya. Sebagai contoh monomer dari
polystyrene (bahan pembuat sterofoam) masuk melalui pernafasan, meresap melalui
kulit dan dapat menyebabkan efek mutagen serta karsinogenik. Selain efek langsung,
kemasan sintetis juga berpengaruh terhadap lingkungan dan dampak interaksi
kemasan dengan lingkungan berpengaruh pada manusia. Limbah kemasan sintetis
biasanya ditangani dengan penimbunan yang akan menyebabkan pencemaran tanah
sedangkan jika dilakukan pembakaran akan menghasilkan gas CO2 yang dapat
meningkatkan pemanasan global. Hal ini merupakan peluang untuk membuat suatu
kemasan yang tidak hanya sekedar aman, menarik tetapi juga bersifat biodegradable
dan ramah lingkungan. Kemasan biodegradable merupakan kemasan yang dapat mengalami biodegradasi di tanah karena diuraikan oleh mikroba, (Tito,2009).
Plastik telah dikenal luas dalam kehidupan manusia. Berbagai barang kebutuhan hidup mulai barang-barang sederhana hingga barang-barang berteknologi terus meningkat menumbuhkan kekhawatiran mengenai dampak buruknya terhadap lingkungan. Awalnya sifat-sifat plastik yang ringan, praktis, ekonomis, dan tahan terhadap pengaruh lingkungan menjadi unggulan, sehingga plastik dapat digunakan untuk menggantikan bahan-bahan lain yang tidak tahan lama. Akan tetapi plastik
juga banyak digunakan untuk barang sekali pakai sehingga sampah plastik semakin bertambah, sementara proses degradasi secara alamiah berlangsung sangat lama. Sebagai akibatnya sampah plastik menjadi masalah bagi lingkungan.
mencapai 26.500 ton per hari. Secara umum merupakan kemasan plastik
non-biodegradable yang berasal dari sintesis minyak bumi. Plastik untuk kemasan
merupakan plastik yang paling dominan digunakan dibandingkan penggunaan untuk sektor lainnya, sehingga sampah kemasan plastik menyumbang paling banyak limbah plastik.
Penggunaan plastik sintetik sebagai bahan pengemas memang memiliki berbagai keunggulan seperti mempunyai sifat mekanik dan barrier yang baik, harganya yang murah, dan kemudahannya dalam proses pembuatan dan aplikasinya. Plastik sintetik mempunyai kestabilan sifat fisika dan sifar kimia yang terlalu kuat sehingga plastik sangat sukar terdegradasi secara alami dan telah menimbulkan masalah dalam penanganan limbahnya. Permasalahan tersebut tidak dapat terselesaikan dengan pelarangan atau pengurangan penggunaan plastik.
Penanganan sampah plastik antara lain dilakukan dengan cara daur ulang, pembakaran (incineration), dan penguburan (landfill). Pembakaran sampah plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup, sementara cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Cara daur ulang
merupakan alternatif terbaik untuk menangani sampah plastik, tetapi cara ini memerlukan biaya yang tinggi dan hanya dapat mengatasi sebagian kecil sampah plastik sehingga masih menimbulkan pencemaran.
Adanya permasalahan di atas memerlukan solusi yang komprehensif
mengenai kemasan yang sehat bagi tubuh dan sehat bagi lingkungan. Solusi yang
dapat ditawarkan adalah penggunaan plastik biodegradable berbasis biopolimer.
Biopolimer yang dianggap paling prospektif adalah poli asam laktat. Poli asam laktat
memiliki beberapa keunggulan yang membuatnya dapat dibuat menjadi kemasan
sehat. Pengembangan poli asam laktat sebagai kemasan sehat dapat dilakukan
dengan memanfaatkan bahan baku dari potensi lokal yang melimpah dan memenuhi
syarat. Poli asam laktat adalah polimer dari sumber yang terbaharui dan berasal dari
proses esterifikasi asam laktat yang diperoleh dengan cara fermentasi oleh bakteri
dengan menggunakan substrat pati atau gula sederhana.
Kemasan sehat bagi tubuh memiliki empat syarat minimal yang harus
dipenuhi, sedangkan kemasan sehat bagi lingkungan memiliki beberapa generasi
pengembangan. Poli asam laktat dapat digunakan sebagai kemasan sehat bagi tubuh
manusia karena poli asam laktat memiliki sifat penghambat (barrier) yang baik
terutama untuk kelembaban dan uap air serta udara. Poli asam laktat juga memiliki
sifat-sifat mekanis yang hampir sama dengan poly ethylene terephtalate dan poly
propylene. Poli asam laktat termasuk golongan biopolimer sehingga
monomer-monomer yang terlepas dari kemasan Poli asam laktat aman. Monomer Poli asam
laktat berupa asam laktat yang digolongkan dalam GRAS (Generally Recognize As
Safe). Keunggulan lainnya yaitu waktu penguraiannya yang singkat hanya kurang
lebih 2-6 minggu serta tidak dihasilkan residu CO2.
Sekarang poli asam laktat sudah tersedia di pasaran dengan harga yang relatif murah sehingga poli asam laktat saat ini dianggap sebagai bioplastik paling potensial untuk diaplikasikan, walaupun jumlahnya belum banyak. Sejak tahun 2002, poli asam laktat berbahan baku pati jagung dengan merk dagang “Nature Works” telah
1.2 Perumusan Masalah
Mengingat kebutuhan manusia akan plastik cukup besar untuk keperluan sehari – hari. Sehingga penggunaan plastik non-biodegradable dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Sehingga diperlukan adanya plastik biodegradable seperti Poli asam laktat untuk mengurangi penggunaan plastik konvensional. Poli asam laktat sudah diproduksi secara komersial di sebagian Asia dan Eropa Barat. Hal ini ditanggapi dengan baik oleh industri – industri polimer di dunia. Dan mengingat Indonesia memiliki raw material pembuatan Poli asam laktat, hal ini mendorong untuk dibuatnya suatu pra rancangan pabrik pembuatan Poli Asam laktat (PLA) dengan tujuan mengurangi penggunaan plastik dari minyak bumi dan memenuhi kebutuhan plastik biodegradable dalam negeri .
1.3 Tujuan Perancangan
Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Poliasam Laktat (PLA) ini adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan, proses, dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan gambaran kelayakan
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Poli asam laktat (PLA).
Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Poli asam laktat (PLA).ini adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri akan plastik
biodegradable sehingga dapat mengurangi pencemaran yang ditimbulkan oleh
plastik non-biodegradable dan menjaga kelestarian lingkungan serta mengurangi pemanasan global ( Global warming).
1.4 Manfaat Perancangan
Manfaat pra perancangan pabrik pembuatan Poli asam laktat (PLA). adalah memberikan gambaran kelayakan dari segi rancangan dan ekonomi pabrik sehingga akan mendukung pertumbuhan industri plastik di Indonesia. Hal ini, diharapkan akan dapat memenuhi kebutuhan Poli asam laktat di Indonesia.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Poli Asam Laktat
Salah satu jenis biodegradable polyester adalah Poli asam laktat (polylactic acid). Poli asam laktat (PLA) ditemukan pada tahun 1932 oleh Carothers (DuPont) yang memproduksi PLA dengan berat molekul rendah dengan memanaskan asam laktat pada kondisi vakum. Pada tahap selanjutnya, DuPont dan Ethicon memfokuskan pembuatan aplikasi medical grade satures, implan dan kemasan obat. Baru-baru ini, beberapa perusahaan seperti Shimadzu dan Mitsui Tuatsu di Jepang telah memproduksi sejumlah PLA untuk aplikasi plastik. Poli asam laktat atau Poli laktida (PLA) dengan rumus kimia (CH3CHOHCOOH)n adalah sejenis polimer atau plastik yang bersifat biodegradable, thermoplastic dan merupakan poliester alifatik yang terbuat dari bahan-bahan terbarukan seperti pati jagung atau tanaman tebu. Walaupun PLA sudah dikenal sejak abad yang lalu, namun baru diproduksi secara komersial dalam beberapa tahun terakhir dengan keunggulan kemampuan untuk
terdegradasi secara biologi (en.wikipedia.org).
Gambar 2.1 rumus struktur poli asam laktat
Poli asam laktat merupakan keluarga aliphatic polyesters yang biasanya dibuat dari alfa asam hidroksi yang ditambahkan asam poliglicolat atau polimandelat. Poli asam laktat memiliki sifat tahan panas, kuat, & merupakan polimer yang elastic (Auras, 2002). Poli asam laktat yang terdapat di pasaran dapat dibuat melalui fermentasi karbohidrat ataupun secara kimia melalui polimerasi kondensasi dan kondensasi azeotropik (Auras, 2006). Polimer Poli asam laktat dapat terurai di tanah baik dalam kondisi aerob ataupun anaerob dalam kurun waktu enam bulan sampai lima tahun (Auras, 2002).
bahan ini juga mempunyai sifat-sifat yang sama dengan plastik biasa yang terbuat dari hidrokarbon, yaitu kuat, lentur dan murah harganya. Setelah para pecinta lingkungan mulai menunjukkan kepedulian akan merosotnya persediaan bahan bakar dan menghilangnya lahan pembuangan, para pengusaha pabrik sudah mencoba untuk mengembangkan beberapa bahan alternatif untuk pengganti plastik biasa yang terbuat dari hidrokarbon.
Hasil-hasil riset terbaru menunjukkan poli asam laktat mempunyai keunikan dan kelebihan baik dalam permebelitas, transmisi oksigen, suhu transisi, dan kecepatan mengompos dibandingkan dengan jenis plastik lain. Poli asam laktat memiliki permeabilitas uap air yang relatif rendah sehingga memungkinkan layak dijadikan kemasan. Poli asam laktat juga memiliki laju transmisi oksigen (udara) relatif lebih tinggi sehingga bisa digunakan untuk pangan yang diinginkan dalam bentuk cair. Suhu perubahan Poli asam laktat adalah antara 50-60° C sehingga dapat digunakan untuk kemasan makanan dingin
2.2 Aplikasi PLA Sebagai Pengganti Plastik Konvensional
Poli asam laktat mempunyai potensi yang sangat besar dikembangkan sebagai pengganti plastik konvensional. Poli asam laktat bersifat termoplastik, memiliki kekuatan tarik dan modulus polimer yang tinggi, bobot molekul dapat mencapai
100.000 hingga 500.000, dan titik leleh antara 175-200ºC (Oota, 1997). Pada umumnya PLA dipergunakan untuk menggantikan bahan yang transparan dengan densitas dan harga tinggi. Bahan plastik yang digantikan dari jenis PET (1.4 g/cc, 1.4 usd/kg), PVC lentur (1.3 g/cc, 1 usd/kg) dan selofan film. Dibanding PP (0.9 g/cc, 0.7 usd/kg) dan HIPS (1.05 g/cc, 1 usd/kg), PLA dapat dikatakan kurang menguntungkan, namun mempunyai kelebihan lain yaitu ramah lingkungan. PP dan HIPS berasal dari minyak bumi dan jika dibakar akan menimbulkan efek pemanasan gobal, (Syah Johan, 2008).
Kelebihan poli asam laktat pada jenis BOPLA (bioriented PLA atau bentuk
mempunyai tegangan 38 dynes/cm2 sehingga mudah untuk di-print dengan berbagai
tinta tanpa proses „flame dan corona„ seperti halnya BOPP atau film yang lain. Poli
asam laktat merupakan penyekat yang bagus dengan suhu gelas atau Tg 55-65 deg, inisiasi sealing bisa dimulai pada suhu 80 deg sama dengan sealant dari 18% EVA. Gabungan antara kemudahan untuk di-seal dan tingginya barier untuk aroma dan bau maka PLA dapat digunakan sebagai lapisan paling dalam untuk pengemas makanan, (Syah Johan, 2008).
Kekurangan PLA adalah densitas lebih tinggi (1.25 g/cc) disbanding PP dan PS dan mempunyai polaritas lebih tinggi sehingga sulit direkatkan dengan PE dan PP yang non polar dalam system film multi lapis. PP mempunyai densitas 0.9 g/cc, denga harga 0.7 usd per kg dan HIPS mempunyai densitas 1.05 g/cc dan harga 1 usd per kg. PLA juga mempunyai ketahanan panas, moisture dan gas barier kurang bagus dibanding dengan PET. Hal lain yang paling penting adalah harganya yang masih tinggi yaitu 2.6 usd per kg. usaha untuk menurunkan harga teruus dilakukan oleh Cargill Dow hingga 2 usd per kg supaya kompetitif. Sifat barier terhadap uap air, oksigen dan CO2 lebih rendah disbanding PET, PP atau PVC. Perbaikan sifat
barier dapat dilakukan dengan system laminasi dengan jenis film lain seperti PE, PVOH, Alufoil, Nanopartikel dan lainnya, (Syah Johan, 2008).
Menurut Botelho (2004), kelebihan poli asam laktat dibandingkan dengan plastik yang terbuat dari minyak bumi adalah:
1. Biodegradable, artinya poli asam laktat dapat diuraikan secara alami di
lingkungan oleh mikroorganisme.
2. Biocompatible, dimana pada kondisi normal, jenis plastik ini dapat diterima
oleh sel atau jaringan biologi.
3. Dihasilkan dari bahan yang dapat diperbaharui (termasuk sisa industri) dan
bukan dari minyak bumi.
4. 100% recyclable, melalui hidrolisis asam laktat dapat diperoleh dan
digunakan kembali untuk aplikasi yang berbeda atau bisa digabungkan untuk menghasilkan produk lain.
5. Tidak menggunakan pelarut organik/bersifat racun dalam memproduksi poli
6. Dapat dibakar sempurna dan menghasilkan gas CO2 dan air.
Saat ini, poli asam laktat sudah digunakan untuk beragam aplikasi, diantaranya dibidang medis, kemasan dan tekstil. Dibidang medis, PLA sudah lama digunakan sebagai benang jahit pada saat operasi serta bahan pembungkus kapsul. Selain itu pada dasawarsa terakhir Poli asam laktat juga dikembangkan dalam upaya perbaikan jaringan tubuh manusia dan juga telah dikembangkan untuk pembuatan kantong plastik (retail bags), kontainer, bahkan edible film untuk sayuran dan buah. Dalam bentuk film dan bentuk foam digunakan untuk pengemas daging, produk susu, atau roti. Dapat juga digunakan dalam bentuk botol dan cangkir sekali pakai untuk kemasan air, susu, jus dan minuman lainnya. Piring, mangkok, nampan, tas, film pertanian merupakan penggunaan lain dari jenis plastik ini.Selain itu dibidang tekstil PLA juga telah diaplikasikan untuk pembuatan kaos dan tas. Di Jepang, PLA bahkan
sudah dikembangkan sebagai bahan dasar pembuatan compact disc (CD) oleh Sanyo.
2.3 Proses Pembuatan Poli Asam Laktat (PLA)
Menurut Averous (2008), sintesa poli asam laktat adalah sebuah proses yang terdiri dari beberapa langkah, dimulai dari produksi asam laktat sampai pada tahap polimerisasi. Poli asam laktat dapat diproduksi melalui tiga metode, yaitu:
(1) Polikondensasi langsung (direct condensation-polymerization) asam laktat
yang menghasilkan poli asam laktat dengan berat molekul rendah dan rapuh sehingga sebagian besarnya tidak dapat digunakan kecuali jika ditambahkan
chain coupling agent untuk meningkatkan panjang rantai polimer;
(2) Kondensasi dehidrasi azeotropik (Azeotropic dehydration condensation)
asam laktat dengan menggunakan pelarut azeotropik, yang dapat menghasilkan poli asam laktat dengan berat molekul mencapai 15.400 dan rendemen sebesar 89% dan,
(3) polimerisasi pembukaan cincin (ring opening polymerization, ROP), yang
dilakukan melalui tiga tahapan yaitu polikondensasi asam laktat, depolimerisasi sehingga membentuk dimer siklik (lactide) dan dilanjutkan dengan polimerisasi pembukaan cincin, sehingga diperoleh poli asam laktat dengan berat molekul tinggi. Polimerisasi pembukaan cincin menghasilkan
ini telah dipatenkan oleh Cargill (Amerika Serikat) pada tahun 1992.
Gambar 2.2. Metode sintesa Poli asam laktat untuk mendapatkan berat molekul tinggi, (Averous, 2008).
2.3.1 fermentasi Asam Laktat
Langkah pertama dalam sintesa Poli asam laktat adalah produksi asam laktat. Asam laktat (IUPAC: 2-hydroxypropanoic acid) yang biasa disebut sebagai asam susu adalah salah bahan kimia yang berperan penting dalam industri biokimia. Asam laktat pertama kali berhasil diisolasi oleh ahli kimia Swedia, Carl Wilhelm Scheele pada tahun 1780. Asam laktat mempunyai rumus kimia C3H6O3, termasuk keluarga asam hidroksi propionat dengan rumus molekul CH3CHOHCOOH. Asam laktat dalam larutan akan kehilangan satu proton dari gugus asam dan menghasilkan ion
laktat CH3CH(OH)COO-. Asam laktat larut dalam air dan etanol serta bersifat higroskopik (en.wikipedia.org).
sianohidrin) menjadi asam laktat. Beberapa metode kimia yang memungkinkan sintesis asam laktat adalah degradasi gula dengan alkali seperti kapur atau NaOH, interaksi asetaldehid dan karbonmonoksida pada suhu dan tekanan yang dinaikkan,
dan hidrolisa dari asam α-kloropropionat (Tito,2009).
Fermentasi merupakan metoda yang paling banyak digunakan oleh industri untuk menghasilkan asam laktat. Menurut Hofvendahl dan Hahn–Hägerdal (2000), dari 80.000 ton dari asam laktat yang dihasilkan di seluruh dunia setiap tahun sekitar 90% dibuat dengan cara fermentasi bakteri asam laktat dan sisanya dihasilkan melalui sintesis kimia yaitu hidrolisis laktonitril. Averous (2008) juga menjelaskan hal senada dengan perkiraan produksi asam laktat dunia 200.000 ton pertahun. Salah satu keunggulan metode fermentasi adalah asam laktat yang dihasilkan bisa diatur hanya terdiri dari satu enantiomer berdasarkan bakteri yang digunakan (Hofvendahl dan Hahn–Hägerdal, 2000).
Proses fermentasi dapat digolongkan berdasarkan jenis bakteri yang digunakan; (1) metoda heterofermentatif, menghasilkan kurang dari 1.8 mol asam laktat per
mol heksosa dengan hasil fermentasi lainnya dengan jumlah yang signifikan
diantaranya asam asetat, etanol, gliserol, manitol dan karbondioksida;
(2) metoda homofermantatif yang hanya menghasilkan asam laktat, atau menghasilkan produk samping dengan jumlah yang sangat kecil. Metoda
homofermentatif ini banyak digunakan di industri, dengan konversi yield glukosa menjadi asam laktat lebih dari 90% (Hofvendahl dan Hahn– Hägerdal, 2000).
2. 3.2 Polimerisasi Asam Laktat
Langkah selanjutnya dari sintesa poli asam laktat adalah polimerisasi asam laktat. Polimerisasi asam laktat sendiri terdiri dari tiga metode, yaitu:
Polimerisasi poli asam laktat dengan metode Polikondensasi Langsung
Polimerisasi kondensasi adalah metoda paling murah untuk menghasilkan Poli asam laktat, namun sangat sulit untuk mendapatkan Poli asam laktat dengan berat molekul yang tinggi (Averous, 2008). Polikondensasi langsung (konvensional) ini dimungkinkan, karena adanya gugus hidroksil dan karboksil pada asam laktat. Namun, reaksi polikondensasi konvensional asam laktat ini tidak cukup dapat meningkatkan bobot molekulnya dan pada metode ini dibutuhkan waktu yang sangat lama karena sulitnya untuk mengeluarkan air dari produk yang memadat, sehingga produk air yang dihasilkan justru akan menghidrolisis polimer yang terbentuk. Reaksi polikondensasi konvensional hanya mampu menghasilkan poli asam laktat
denggan bobot kurang dari 1,6×104 (Tito, 2009) yang cirinya seperti kaca yang getas (britle). Pada perkembangannya, polikondensasi langsung ini selalu melibatkan pengurangan kadar air hasil kondensasi dengan menggunakan pelarut pada tekanan vakum dan temperatur tinggi.
Berat molekul dapat ditingkatkan dengan penggunaan coupling atau
esterification-promoting agents yang berfungsi memperpanjang ikatan kimia,
namun biaya produksi meningkat karena proses yang cukup rumit dan panjang (multistep process). Chain-extending agents berfungsi untuk mereaksikan gugus hidroksil (OH) atau karboksil yang berada di ujung molekul poli asam laktat sehingga membentuk polimer telechelic. Penggunaan agen ini memberikan beberapa keuntungan karena reaksi hanya melibatkan sedikit agen dan bisa diselesaikan tanpa perlu dipisahkan dengan proses yang lain. Kemampuan untuk mengembangkan desain kopolimer dengan gugus fungsi yang beraneka macam juga bisa diperluas. Kelemahannya adalah polimer mungkin masih mengandung chain-extending agents
laktat yang cocok untuk bahan dasar pencampuran (PLA-based blends). Kelemahan penggunaan isosianat sebagai chain extenders adalah sifatnya yang beracun ( eco-toxicity).
Keuntunggan penggunaan esterification-promoting adjuvents adalah produk akhir dengan kemurnian yang tinggi dan bebas dari sisa-sisa katalis dan/atau oligomer. Kekurangannya adalah biaya yang tinggi sehubungan dengan banyaknya tahap yang dilibatkan dan pemurnian tambahan dari residu dan produk samping, karena produk samping yang dihasilkan harus dinetralkan atau bahkan dihilangkan (Averous, 2008).
Polimerisasi Poli asam laktat dengan metode Polikondensasi Azeotropik
Reaksi polikondensasi azeotropik merupakan modifikasi dari reaksi polikondensasi konvensional yang dapat menghasilkan bobot molekul yang lebih tinggi dan tidak menggunakan chain-extenders atau adjuvents dan beberapa kelemahannya (Averous, 2008). Mitsui Chemical (Jepang) telah mengkomersialkan proses ini dimana asam laktat dan katalis didehidrasi secara azeotropik dalam sebuah
refluxing, pemanasan dengan temperatur tinggi, pelarut aprotic pada tekanan rendah
untuk menghasilkan poli asam laktat dengan berat molekul mencapai ≥ 300.000.
Reaksi polikondensasi azeotropik menggunakan pelarut seperti difenil eter, xilena, bifenil dan klorobenzena untuk memudahkan pemisahan air dari produk pada
Polimerisasi Poli asam laktat dengan metode Ring Opening Polymerization
(ROP)
Ring opening polymerization (ROP, reaksi polimerisasi pembukaan cincin) merupakan metoda yang lebih baik untuk menghasilkan poli asam laktat dengan bobot molekul yang tinggi, dan sekarang telah diadaptasi untuk proses komersial seiring dengan kemajuan teknologi fermentasi dekstrosa jagung. Metoda ini pertama kali diperkenalkan oleh Carothers pada tahun 1932, namun belum bisa menghasilkan poli asam laktat dengan bobot molekul yang tinggi sampai teknik pemurnian asam laktat membaik, seperti yang dikembangkan oleh DuPont pada tahun 1954. Mekanisme-mekanisme ROP bisa berupa reaksi ionik (anionik atau kationik) atau
coordination–insertion, bergantung kepada sistem katalisnya (Averous, 2008).
Secara umum, proses ROP pada produksi poli asam laktat dimulai dari polimerisasi kondensasi asam laktat untuk menghasilkan poli asam laktat dengan bobot molekul rendah (prepolimer), dilanjutkan dengan depolimerisasi untuk menghasilkan dimer laktida yang berbentuk molekul siklik. Laktida kemudian
dengan bantuan katalis dipolimerisasi ROP untuk menghasilkan PLA dengan bobot molekul yang tinggi.
Dalam Pra-rancangan pembuatan Pabrik Poli asam laktat (PLA) ini dipilih
.
2.4 Deskripsi Proses Pembuatan Poli Asam Laktat dari dekstrosa
Proses pembuatan poliasam laktat dengan bahan baku dektrosa, terdiri dari beberapa tahap yaitu; tahap fermentasi, tahap pemurnian asam laktat, tahap prapolimerisasi dan tahap polimerisasi.
Tahap awal adalah tahap menghasilkan asam laktat yaitu melalui proses fermentasi dekstrosa dan pemurnian asam laktat. Dektsrosa difermentasi di dalam fermentor dengan bantuan bakteri lactobacillus derbucki, sebuah molekul glukosa akan diubah menjadi 2 buah molekul asam laktat. Dimana dalamm proses fermentasi ditambahkan media-media yang berfungsi menbantu proses kerja bakteri yang ada didalam fermentor. Penambahan diammonium fosfat dan malt sprouts berfungsi sebagai nutrient untuk bakteri sedangkan penambahan kalsium karbonat secara berkala berfungsi untuk menetralakan pH fermentor agar pH nya tidak terlalu rendah dimana proses fermentasi berlangsung pada pH 4-6 dengan suhu 40 °C. Proses
fermentasi berlangsung selama 24-48 jam.
Reaksi fermentasi yang terjadi di dalam fermenter:
C6H10O6 2C3H6O3 + biomass
Untuk mencegah produk asam laktat yang dihasilkan memiliki pH yang terlalu tinggi maka perlu dilakukan penambahan kalsium hidroksida (Ca(OH)2) pada tangki
koagulasi sehingga terbentuk Ca-laktat dimana proses ini dipanaskan dengan uap dalam tangki koagulasi dan selanjutnya disaring sehingga bebas dari bahan yang tidak diinginkan.
Reaksi pembentukan kalsium laktat:
2C3H6O3 + Ca(OH) 2 C3H5O3-Ca+O3-H5C3 + 2H2O
Kemudian larutan Ca-laktat dipekatkan di dalam evaporator untuk menghasilkan kalsium laktat 32%.
Untuk mendapatkan asam laktat, kalsium laktat selanjutnya diasamkan dengan menambahkan larutan asam sulfat di dalam acidifier pada temperatur 70°C sehingga menghasilkan asam laktat dan gypsum ( kalsium sulfat dihidrat ).
C3H5O3-Ca+O3-H5C3 + H2SO4 CaSO4 + 2C3H6O3
Gypsum dan asam laktat disaring sehingga asam laktat terpisah dari gypsum
[image:30.595.113.483.306.575.2]kemudian asam laktat dipekatkan lagi di dalam evaporator 99% pada evaporator II. Setelah tahap proses fermentasi dan proses pemurnian untuk menghasilkan asam laktat, maka proses selanjutnya adalah tahap prapolimerisasi dan tahap polemirsasi. Tahap prepolimerisasi merupakan reaksi polikondensasi dimana terjadi proses pemutusan molekul air dari 2 buah molekul asam laktat sehingga molekul air air akan terpisah dan kemudian dilanjutkan dengan proses depolimerisasi untuk menghasilkan senyawa dimer siklik (laktida). Pada tahapan ini berat molekul yang dihasilkan antara 100-5000.
Gambar 2.4 Reaksi prapolimerisasi
bagian atas kolom destilasi kemudian akan dikompres dan akan ditampung. Sedangkan produk bagian bawah kolom destilasi adalah produk yang diinginkan.
Kemudian dialirkan menuju reaktor polimerisasi, kemudian ditambahkan katalis (zinc β Diimate ). Jenis reaktor yang digunakan adalah fix bed reactor, suhu
reaktor dijaga pada temperature 170°C. Kemudian hasilnya akan dipisahkan dengan menggunakan sentrifuse dan poli asam laktat yang dihasilkan akan dimasukkan ke dalam cristallyzer yang dilengkapi dengan pelletilizer sehingga produk yang dihasilkan berbentuk pellet.
2.5 Sifat –sifat Reaktan, Bahan Pembantu dan Produk 2.5.1 Dekstrosa (C6H12O6 )
Berbentuk bubuk Kristal berwarna putih
Tidak berbau
Berat molekul : 180,76 gr/mol
Kelarutan : 1 g/1.1 ml air pada 25°C (77F)
Densitas : 1.54 pada 25°C/4°C
pH : 5,9 untuk 0,5 M
Titik leleh : 146° C
Ketika dipanaskan akan terurai menghasilkan karbon dioksida dan karbon monoksida
Stabil dalam kondisi yang tidak umum baik dalam pemakaian ataupun dalam penyimpanan. (http://jtbaker.com)
2.5.2 Air (H2O)
A.Sifat Fisika :
Berat Molekul : 18.0153 g/mol
Densitas : 0.998 g/cm³
Titik Didih : 100 °C
Titik Lebur : 0 °C
Kalor Jenis : 4184 J/(kg·K)
Pelarut universal
Bersifat kohesi dan adhesi
B.Sifat Kimia :
Mengalami elektrolisis
Reaksi :
Reaksi NaOh dengan CO2 menghasilkan air dan Natrium karbonat
Reaksi : 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
Netralisasi asam menghasilkan air dan garam Reaksi : NaOH + HCl NaCl + H2O
Reaksi etanol dengan asam asetat menghasilkan air dan etil asetat Reaksi : CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O
Oksidasi butana menghasilkan asam asetat dan air Reaksi : 2 C4H10 + 5 O2→ 4 CH3COOH + 2 H2O
Reaksi natrium karbonat dan asam asetat didapat natrium karbonat dan air Reaksi : NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2+ H2O
Reaksi air dengan asam sulfat menghasilkan ion hidonium Reaksi : H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4
(http://en.wikipedia.org)
2.5.3 Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
Sifat fisika :
Wujud cairan
Rumus Molekul : Ca(OH)2
Berat Molekul : 74,093 g mol-1
Densitas : 2240 kg m-3
Titik didih : 244,30° C
Titik leleh : 21° C
Suhu Kritis : 873,59°C
Tekanan Kritis : 10769,94 kPa
Volume Kritis : 0,2824 m
3
kgmole
Sifat kimia :
Ketika dipanaskan sampai suhu 510 оC akan terdekomposisi menjadi kalsium oksida dan air.
Ca(OH)2CaO + H2O
Kalsium Hidroksida Kalsium Oksida air
2.5.4 Diammonium Fosfat ((NH4)2HPO4)
Wujud : padatan
Berat Molekul : 132,056 g mol-1
Densitas : 1620 kg m-3
Titik didih : 305,36 °C
Suhu Kritis : 745,08°C
Tekanan Kritis : 6570,27 kPa
Volume Kritis : 0,3748 m3kgmole-3
Kemurnian : 93% (2% air )
Ion ammonium akan terkonversi menjadi ammonia pada pH tinggi.
2.5.5 Bakteri: Wujud padatan
Spesies : Lactobacillus delbrueckii
Berat Molekul : 25,5 g mol-1
Densitas : 3340 kg m-3
Titik didih : 333,56°C
Suhu Kritis : 1386,38°C
Tekanan Kritis : 13201,2 kPa
Volume Kritis : 0,3491 m3 kgmole-1
Kemurnian : 100%
Lactobacillus delbrueckii ialah bakteri yang dapat mengubah karbohidrat
menjadi asam laktat dan bekerja optimal pada suhu 46оC.
C
6H12O6
fermentasi
2CH
Karbohidrat Asam Laktat
2.5.6 Malt sprout
Data ini diperoleh dari database HYSYS 3.2
Wujud padatan
Berat Molekul : 416,189 g mol-1
Densitas : 4761 kg m-3
Titik didih : 2183,87 оC
Suhu Kritis : 4288,43°C
Tekanan Kritis : 1324,68 kPa
Volume Kritis : 9,7321 m
3
kgmole
-1
Kemurnian : 100%
2.5.7 Asam Sulfat (H2SO4)
Sifat Fisika :
Wujud berupa cairan
Berat Molekul : 98,079 g mol-3
Densitas : 1850,81 kg m-3
Titik didih : 253,86°C
Suhu Kritis : 762,89°C
Tekanan Kritis : 8698,43 kPa
Volume Kritis : 0,3031 m
3
kgmole-1
Kemurnian : 98% (2% air)
Sifat Kimia :
Dengan basa membentuk garam dan air. Reaksi : H2SO4+ 2 NaOH ⎯→ Na2SO4+ H2O
Dengan alkohol membentuk eter dan air.
Reaksi : 2C2H5OH + H2SO4 -→ C2H5OC2H5 + H2O + H2SO4
Reaksi :NaCl + H2SO4⎯→ NaSO4 + 2HCl
Bereaksi dengan MgCO3 membentuk MgSO4
Reaksi : MgCO3 + H2SO4⎯→ MgSO4 + H2O + CO2
Korosif terhadap semua logam.
2.5.8 Tin octanoate (C16H32O4Sn)
Berbentuk cairan
Tidak berbau menyengat
Berat molekul : 405,1 gr/mol
Spesific gravity : 1,2
Tidak larut dalam air dingin
Tidak bersifat korosif dalam wadah gelas
2.5.9 Beta Diiminate Zinc Complex C23H24N2O2ZnF3 Berat molekul : 482,8204 gr/mol
Massa jenis 25oC : 1 gr/cm3
Berfungsi sebagai katalis selektif dalam reaksi polimerisasi
Wujud pada suhu kamar : cair
Kuantitas penggunaan sebagai katalis 0,1 – 4 % dari total monomer
(Windholz, 1983)
2.5.10 Kalsium Laktat (C6H10O6Ca)
Berbentuk serbuk kristal
Berwarna putih
Kelarutan dalam air : 9gr/100ml air pada 25°C
Titik leleh : 240°C
Berat Molekul : 308,3 gr/mol
Tidak berbau
Dapat diabsorpsi pada berbagai pH, (http://www.sciencelab.com)
Berbentuk cairan yang berwarna kekuning-kuningan
Berat molekul : 90,08 gr/mol
Titik leleh : 17°C
Titik didih : 122 °C pada 12 mmHg
Spesific gravity : 1,2
Titik flash : 112 °C
Larut dalam air
Stabil dalam kondisi umum, (http://www.sciencelab.com)
2.5.12 Gypsum ( CaSO4)
Berbentuk padatan dengan warna putih keabu-abuan ataupun kemrah-merahan
Bentuk Kristal : prismatik
Sistem Kristal : monoklinik
Skala kekerasan : 1,5-2
Spesific gravity : 2,31-2,33
Indeks refraksi : 1,522
Tidak bereaksi dengan asam, (http://www.sciencelab.com)
2.5.13 Laktida (C6H8O4)
Berat molekul : 144 gr/mol
Titik leleh : 93–97°C
Specific Heat Capacity :Solid at 25°C 1.3 J g–1 K–1 Liquid at 130°C 2.2 J g–1 K–1
Kemurnian : ≥ 98.0%
Kandungan senyawa asam : ≤ 2.0% (http://www.natureworksllc.com)
2.5.14 Poli asam laktat
Berbentuk padatan berwarna putih
Tidak berbau
Titik flash : 121°C
Kekristalan : 37%
Temperatur glass transition : 60-65 °C
Tensile modulus : 2.7-16 GPa
Spesifik gravity : 1,23-1,30 gr/cm3 Tidak mudah larut
BAB III
NERACA MASSA
Prarancangan pabrik pembuatan Poli Asam Laktat (PLA) dilaksanakan untuk kapasitas produksi sebesar 15.000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut: 1 tahun operasi = 350 hari kerja
1 hari kerja = 24 jam Basis = 1 jam operasi
Maka kapasitas produksi PLA tiap jam adalah:
=
jam 24
hari 1 x hari 350
tahun 1 x ton 1
kg 1.000 x tahun 1
ton 15.000
= 1785,7143 kg/jam
Untuk menghasilkan PLAsebanyak 1785,7143 kg/jam maka diperlukan dekstrosa sebanyak 2901.0974kg/jam sebagai basis perhitungan.
Berat Molekul (Perry, 1999; Software Chemcad & HYSYS 3.2; dan US PATENT) :
PLA = 320018,46 g/mol
Laktida {(C6H10O4)} = 5044,2 g/mol
Asam Laktat{C3H6O3} = 90,08 g/mol
Kalsium Laktat = 218,212 g/mol
Asam Sulfat = 98,08 g/mol
Kalsium Hidroksida = 74,093 g/mol
Air (H2O) = 18,02 g/mol
Dekstrosa = 180,16 g/mol
Gypsum = 136,132 g/mol
Diamonium posfat = 132,056 g/mol
Stannous Octoate = 405,1 gr/mol
Zinc β Diimate = 482,8204 gr/mol
Malt sprout
Lactobacillus.sp
3.2 Tangki Pencampur Bahan Baku (M-101)
Komponen Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4 Alur 5 Alur 6
Dekstrosa 2901,0974 - - - - 2901,0974
Diamonium
posfat - - 20,3077 - - 20,3077
Malt sprout - - - 116,0439 - 116,0439
Air - - - - 16.841,0638 16.841,0638
Jumlah 19.965,5457 19.965,5457
3.3 Fermentor (R-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 6 Alur 7 Alur 8
Asam laktat - - 2756,04256
CaCO3 87,0329 - 87,0329
Dekstrosa 2901,0974 - 145,0468
Malt sprout 116,0439 - 116,0439
Diamonium posfat 20,3077 - 20,3077
Air 16.841,0638 4210,2661 21.051,3299
Jumlah 19.965,5457 4210,2661 24.175,8118
24.175,8118
3.4 Tangki Koagulasi (R-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 8 Alur 11 Alur 12
CaLaktat - - 3338,1635
Asam Laktat 2756,04256 - -
Air 21.051,3299 4533,7636 26.136,4874
Ca(OH)2 - 1133,4409 -
Biomassa 368,4394 - 368,4394
Jumlah 24.175,8118 5667,2045 29.843,0161
29.843,0161
3.5 Tangki Pencampur (M-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 9 Alur 10 Alur 11
Ca(OH)2 - 1133,4409 1133,4409
Air 4533,7636 - 4533,7636
Jumlah 4533,7636 1133,4409 5667,2045
5667,2045
3.6 Disk Centrifuge (CF-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
CaLaktat 3338,1635 66,7633 3271,4002
Air 26.136,4874 522,7297 25.613,7577
Biomassa 368,4394 368,4394 -
Jumlah 29.843,0903 957,9324 28.885,1579
29.843,0903
3.7 Evaporator I (EV-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 15 Alur 16 Alur 17
CaLaktat 3271,4002 - 3271,4002
Air 25.613,7577 18662,0551 6951,7026
Jumlah 28885,1579 18662,0551 21933,4553
28885,1579
3.8 Tangki Acidifikasi (R-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 17 Alur 20 Alur 21
CaLaktat 3271,4002 - -
Asam Laktat - - 2700,9226
Air 6951,7026 697,0254 7648,728
Gypsum - - 2040,8637
H2SO4 - 1470,4000 -
Jumlah 10223,1028 2167,4254 12.390,5143 12.390, 5143
3.9 Tangki Pencampur Asam Sulfat (M-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 19 Alur 18 Alur 20
H2SO4 1470,4000 - 1470,4000
Air 10,318 686,7074 697,0254
Jumlah 686,7074 2167,4254
2167,4254
3.10 Filter Press (FP-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 21 Alur 22 Alur 23
Air 7648,728 152,9746 7495,7534
Asam Laktat 2700,9226 54,0185 2646,9041
Gypsum 2040,8637 2040,8637 -
Jumlah 12.390,5143 2247,8568 10142,6575
3.11 Tangki Penampung (TA-107)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 23 Alur 34 Alur 24
Asam Laktat 2646,9041 136,15 2783,0541
Air 7495,7534 559,749 8055,5024
Jumlah 10142,6575 695,899 10.838,5565
10.838,5565
3.12 Evaporator II (EV-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 24 Alur 25 Alur 26a
Asam Laktat 2783,0541 - 2783,0541
Air 8055,5024 6942,4483 1113,0541
Jumlah 10.838,5565 6942,4483 3896,1082 10.838,5565
3.13 Evaporator III (EV-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 26a Alur 26b Alur 26
Asam Laktat 2783,0541 - 2783,0541
Air 1113,0541 1085,2236 27,8305
Jumlah 3896,1082 1085,2236 2810,8846
3896,1082
3.14 Reaktor Prepolimreisasi (R – 204)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 26 Alur 27 Alur 28 Alur 29
Asam Laktat 2783,0537 - 139,1527
Sn(II)Oct - 140,5583 140,5583
Air 30,9802 559,8778
Laktida - - 4,2300 2110,7734
Jumlah 2954.5921 144,7883 2809,8039
2954,5921
3.15 Destilasi (DI-201)
(kgmol/jam)
Alur 30 Alur 33 Alur 37 Alur 33 Alur 37
Laktida 2110,7734 0,4185 0 2110,7734 0 0,41846
Asam Laktat 136,5312 1,5157 136,1504 0,3808 1,5157 0,00423
Air 559,7494 31,0627 559,7494 0 31,0627 0
Jumlah 2.807,0539 32,9968 695,8998 2111,1541 32,5741 0,4227
2.807,0539 32,9968
Komponen
Alur Masuk Alur Keluar
Alur 31 Alur 32 Alur 33
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
Laktida 0 0 0 0 0 0
Asam Laktat 2,5925 233,5349 1,0811 97,3845 1,5157 136,1504 Air 55,5007 1000,1224 22,2183 400,37295 31,0627 559,7494 Total 58,0932 1233,6618 23,2994 497,7575 32,5741 695,8998
Komponen
Alur Masuk Alur Keluar
Alur 35 Alur 36 Alur 37
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam) Laktida 0,5498 2773,1856 0,1313 662,4121 0,41846 2110,7734 Asam Laktat 0,0056 0,5002 0,0013 0,1195 0,00423 0,3808
Air 0 0 0 0 0 0
Total 0,5553 2773,6857 0,1326 662,5316 0,4227 2111,1541
3.16 Reaktor Polimerisasi (R-205)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 38 Alur 39
Asam Laktat 0,3808 0,3808
Laktida 2110,7734 126,6464
PLA Non Kristal - 1984,1270
3.17 Centrifuge (CF-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 39 Alur 40 Alur 41
PLA Non Kristal 1984,1270 - 1984,1270
Laktida 126,6464 124,1135 2,5329
Asam Laktat 0,3808 0,3808
Jumlah 2111,1541 124,4942 1986,6599
2111,1541
3.18 Crystalizer (CR-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 41 Alur 42
PLA Non Kristal 1984,1270 198,4127
PLA Kristal - 1785,7143
Laktida 2,5329 2,5329
BAB IV
NERACA PANAS
Pada proses pembuatan Poli Asam Laktat perubahan panas untuk setiap komponen terjadi pada alat-alat :
- Fermento (R- 101)
- Tangki Koagulasi (R-102) - Tangki Asidifikasi (R-204) - Reaktor Prepolimerisasi (R-205) - Evaporator 1 (EV-101)
- Evaporator II dan Evaporator III(EV- 102 dan EV-103) - Kolom Destilasi (DI-201)
- Cooler dan (E-202, E-204) - Heater (E-101 dan E-203)
Perhitungan pada neraca panas menggunakan basis perhitungan 1 jam dan temperature acuan 298,15 K di sajikan dalam lampiran B.
Neraca panas setiap alur ditampilkan dalam tabel 4.1 sampai dengan 4.11 Tabel 4.1 Neraca Panas Fermentor (R-101)
Senyawa Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Alur 6 Alur 7 Alur 8
Asam laktat - - 98.512,4379
Dekstrosa 24.589,1194 - 3688,3679
Malt sprout 971,0542 - 2913,1625
Diamoniumposfat 86,8425 - 526,3720
air 175,4573 87547,7105 1.315.171,4472
CaCO3 364,1453 - 1092,4359
Panas reaksi - 308.120,5336
Steam 1.266.186,4282 -
Total 1.730.024,757 1.730.024,757
Tabel 4.2 Neraca Panas pada tangki koagulasi(R-102)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam)
Alur 8 Alur 11 Alur 12
Kalsium Laktat - - 403.501,6995
Asam laktat 98.512,4379 - -
Dekstrosa 3688,3679 - 14.015,7981
Malt sprout 2913,1625 - 11.070,0175
Diamoniumposfat 526,3720 - 2000,2138
CaCO3 1092,4359 - 4.971,6501
Ca(OH)2 - 7780,00687 -
Panas reaksi - 956.147,7329
Steam 6.106.113,7213 -
Total 7.630.072,4249 7.630.072,4249
Tabel 4.3 Neraca Panas Evaporator I (EV-101)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar( kJ/jam )
Alur 15 Alur 16 Alur 17
Kalsium Laktat 395.431,6656 - 528.264,39195
Air 6.113.598,0068 - 2.197.040,2461
Uap air - 42.103.078,6504 -
Steam 38.319.353,6161 -
Total 44.828.383,2884 44.828.383,2884
Tabel 4.4 Neraca pada Tangki Asidifikasi (R-103)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar (kJ/jam)
Alur 17 Alur 20 Alur 21
Kalsium Laktat 528.264,3919 - -
Air 2.197.040,2461 14.493,89497 1.439.189,569
Asam sulfat - 10.519,11054 -
Asam laktat - - 294.016,8492
gypsum - - 260.965,0049
Panas reaksi - - 1.067.241,4935
Air pendingin - 1.823.387,7144 -
Total -926.929,9291 -926.929,9291
Tabel 4.6 Neraca Panas Evaporator II dan Evaporator III (EV-102 dan EV-103)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 24 Alur 25 Alur 26
Asam Laktat 317.838,4906 - 527.194,6551
Air 1.617.772,301 - 9.085,836067
Uap air - 18.117.690,51 -
Steam 16.718.360,2194
Total 18.653.971,0108 18.653.971,0108
Keterangan Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar( kJ/jam )
Alur 26 Alur 27
Asam Laktat 232.542,8477 560.863,9366
Air 4.007,3893 9.260,2859
Q steam 333.573,9855
Total 570.124,2225 570.124,2225
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Reaktor Prepolimerisasi (R-204)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 26 Alur 27 Alur 28 Alur 29
Asam Laktat 527.194,6551 - 1.200,8637 54.369,29606 Air 9.085,836067 59.64796 96,1332 1.548.675,183
Sn(II)oct - 971.38842 33.998,5950 -
Laktida - - 43,2553 29.106,02937
Panas reaksi - 9.906.719,6008
Steam 1.103.697,4290 -
Total 11.574.208,9566 11.574.208,9566
Tabel 4.9 Neraca panas pada Kondenser (E-202)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 31 Alur 32 Alur 33
Asam Laktat
83734,863 21.244,98703 29.701,97838 Air
2.379.045,7952 987.186,3364 1.380.155,572
Laktida - - -
air pendingin - 44.491,7847 -
Total 2.418.288,8735 2.418.288,8735
Tabel 4.10 Neraca panas pada Reboiler (E-203)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 35 Alur 36 Alur 37
Asam Laktat 179,36355 46,9847 149,7167
Laktida 13.806,5137 6518,1421 20.770,0332
Steam 13.498,9994
Tabel 4.11 Neraca panas pada Cooler (E-101)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 29 Alur 30
Asam Laktat 54.369,29606 32.073,7267
Air 1.548.675,183 1239,793522
Laktida 29.106,02937 10.508,6451
Air Pendingin -127.233,2628 -
Total 1.504.917,2457 1.504.917,2457
Tabel 4.12 Neraca panas pada Cooler (E-204)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 37 Alur 38
Asam Laktat 149,7167 141,50942
laktida 20.770,0332 17.224,78096
Air pendingin -3553,45949 -
Total 17.366,2904 17.366,29038
Tabel 4.12 Neraca panas pada ReaktorPolimerisasi (R-205)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Alur 38 Alur 39
Asam Laktat 141,5094195 141,5094
Laktida 17.224,78096 1.033,445882
Zink β diiminate - 3815,244767
PLA non kristal - 617.475,9644
Panas reaksi - 995.389,4443
Steam 1.600.489,318 -
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku PadatanFungsi : Menyimpan bahan baku yang berbentuk padatan guna kebutuhan proses
Bentuk : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan Konstruksi : Dinding dari beton dan atap dari seng
Kondisi operasi : Temperatur = 300 C Tekanan = 1 atm
Jumlah : 1 bangunan.
Lebar sak isi = 40 cm
Lebar sak total = 9,6 m Lebar gudang = 12 m Panjang sak isi = 70 cm Panjang sak total = 16,8 m Panjang gudang = 21
Keterangan : Semua bahan baku ditempatkan dalam sak-sak dengan berat @50 kg = 70 x 40 cm, disusun dalam suatu rak dengan jumlah sak tertentu dan disusun ke atas (max 10 tumpukan).
5 .2 Gudang Penyimpanan Ca(OH)2 (TA-101)
Fungsi : menyimpan Ca(OH)2 untuk kebutuhan selama 15 hari
Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding dari beton dan atap dari seng
Jumlah : 1 unit
Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm = 14,696 psia
Volume gudang (Vt) 3
1601 ,
182 m
Lebar gudang = 4,4992 m
