Model sistem Pengendalian Proses Fermentasi Etanol

Yang telah menciptakan tujuh langit berlapis- lapis. Kamu sekali-kali tidak melihat pada ciptaan Tuhan Yang Haha Pemurah sesuatu yang tidak selmbang. Maka lihatlah berulang- ulang, adakah kamu llhat sesuatu yang tidak seimbang ?

Kemudian pandanglah sekali lag1 niscaya penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihat- anmu itupun dalam keadaan payah ( Q S , A1 Mulk:

3-4)

MODEL

SlSTENl PEIJGERIDALIAN PROSES

FERMENTAS1

ETAWOL

Oleh

VUNUS

TRIYONGGO

F

22. ₀₆₉₀

1 9 8 9

f CIKULTAS T E K N O L O G I PERTACUIAN

YUNUY TRIYONGGO. F 2 2 . 0 6 9 0 . Model Sistem Penqendalian Pro- ses Fermentasi Etanol. Di bawah bimbinqan MACHFUD dan DJUMALI MANGUNWIDJAJA.

. . .

R I N G K A S A N

Model sistem penqendalian proses fermentasi etanol (FERMENTA.MDYt89) dirancanq densan mensgabunqkan Model Pema- sukan Data (DATA.BAS), Model Penaolahan Data (OLAHDATA.BAS), dan Model Penqendalian (ETANO.BAS). Sebaaai parameter teru- kur dipilih konsentrasi qlukosa dalam bioreakto-r (S), dan Parameter terkendali diaunakan laju umpan sukstr-at CFJ.

Model ETANO.BAS terdiri dari enam sub-model, yaitu: Sub-model Tanpa Penqendalian (TNP.BAS), Sub-model Penaenda-

lian On-off (DNF.BAY1, Sub-model Pengendalian Droporsional (PPROP.BAS), Sub-model Pengendalian Proporsional-Integral (PP-I.BAS), Sub-model Pengendalian Proporsional-Diferensial

(PP-D.BAS), dan Sub-model Pengendalian ~roporsional-Integral -Diferensial (PP-I-D.BAS). Verifikasi masing-masing sub- model mengqunakan data sekunder dari studi pustaka, sedang- kan nilai parameter kendali Kp, Ti dan Td diperoleh dengan proses coba-coba.

Dengan menggunakan harga Kp=0.3, Ti=0.33 dan Td=0.07, maka verifikasi model memberikan IP sebesar 3.570 untuk PPROP.BAS, 3.313 untuk PP-I.BASk 3.613 untuk PP-D.BAS dan 3.297 untuk PP-I-D.BAS.

Analisa sensitivitas nilai I P _{terhadap perubahan nilai} parameter kendali dan parameter rancangan model dapat dila- kukan untuk mendapatkan penampakan sistem yang optimal.

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

MODEL SISTEM PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI ETANOL

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh:

-

YUNUS TRIYONGGO

Dilahirkan pada tanggal 2 Januari 1967 dl Pati, Jawa Tengah

Tanggal lulus: 13 _{September 1989} Disetujui,

---I

---

Dosen Pembimbing

-

-

---

I Dosen Pembimbing

. .

DEA

.

---

KATA PENGANTAR

P u j i s y u k u r p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d l r a t A l l a h SWT,

k a r e n a a t a s r a h m a t d a n k a r u n i a - N y a , p e n u l i s d a p a t menyele-,

s a i k a n s k r i p s i i n i t e p a t pada waktunya.

S k r i p s i i n i d i b u a t u n t u k memenuhi s y a r a t - s y a r a t guna

m e r a i h g e l a r S a r j a n a T e k n o l o g i P e r t a n i a n p a d a J u r u s a n Tekno-

l o g 1 I n d u s t r i P e r t a n i a n , F a k u l t a s T e k n o l o g i P e r t a n i a n , I n s -

t i t u t P e r t a n i a n B o g o r . Penyusunan s k r i p s i d i l a k u k a n b e r d a -

s a r k a n s t u d i p u s t a k a , p e r m o d e l a n s i s t e m clan pemrograman

k o m p u t e r . V e r i f i k a s i model menggunakan d a t a y a n g d i p e r o l e h

d a r i s t u d i p u s t a k a s e r t a h a s i l p e n e l i t i a n d a l a m s k a l a " p i l o t

p l a n t " .

Banyak p i h a k y a n g t e l a h memberikan b e r b a g a i kemudahan

s e l a m a p e l a k s a n a a n p e n e l i t i a n d a n p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .

Untuk i t u p e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h y a n g s e b e s a r - b e -

s a r n y a k e p a d a :

.

1. I r . Machfud, MS., s e l a k u Dosen Pembimbing I ,

2 . D r . I r . D j u m a l i M a n g u n w i d j a j a , DEA., s e l a k u Dosen Pembim-

b i n g 11,

3 . _{I r . J u d a Agung, y a n g t e l a h memberikan s a r a n - s a r a n} s e l a m a

p e n y u s u n a n model,

4 . I b u , Bapak d a n Mas y a n g t e l a h memberikan d o r o n g a n m o r i l

d a n m a t e r i i l s e l a m a masa k u l i a h ,

5. R e k a n - r e k a n warga Pondok "TARUNA", yang t e l a h memberikan

s e m a n g a t s e l a m a p e n y u s u n a n s k r i p s i ,

6 . Rekan-rekan warqa "ARSIDA-4", yanq t e l a h memberikan b a n - t u a n t e n a g a d a n p i k i r a n s e l a m a p e n y e l e s a i a n s k r i p s i ,

V . Bskdn-rsken _{mahasiswa T I N , yanq t e l a h memherlkan d o r o n g a n}

d a n s u a s a n a a k r a b d i d a l a m p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .

P e n u l l s m e n y a d a r l s e p e n u h n y a bahwa s k r i p s i i n 1 m a s l h

membutuhkan banyak p e n y e m p u r n a a n . Untuk i t u k r i t i k d a n

s a r a n yang rnernhangun s e r t a l a n g k a h - l a n q k a h p e r b a i k a n s a n g a t

d i h a r a p k a n guna p e n y u s u n a n s k r i p s i yanq l e b i h b a i k d i masa

m e n d a t a n q .

Semoga s k r i p s i i n i b e r m a n f a a t b a g i s i a p a s a j a y a n g me-

m e r l u k a n n y a .

DAFTAR IS1

Halaman KATA PENGANTAR

. . .

i v

DAFTAR TABEL

. . .

v i i i

DAFTAR GAMBAR

. . .

i x

. . .

DAFTAR LAMPIRAN x i i

I

.

PENDAHULUAN

. . .

1

. . .

I1

.

TINJAUAN PUSTAKA 4

A

.

PROSES FERMENTASI ETANOL

. . .

4

B

.

SISTEM FERMENTASI FED-BATCH

. . .

8

. . .

C

.

SISTEM PENGENDALIAN 1 0

. . .

D

.

SISTEM WAKTU DISKRIT 1 4

. . .

E

.

TRANSFORMASI Z _{DAN KONSEP FUNGSI ALIH 19}

. . .

F

.

METODA TUSTIN 21

. . .

G

.

STABILITAS SISTEM 23

H

.

INDEKS PENAMPAKAN

. . .

26

. . .

I11

.

METODOLOGI 28

. . .

A

.

PENDEKATAN SISTEM 28

. . .

B

.

PERMODELAN SISTEM 3 2

. . .

C

.

PERMODELAN MATEMATIK 37

. . .

1

.

MODEL PEMASUKAN DATA (DATA.BAS) 37

...

2

.

MODEL PENGOLAHAN DATA (0LAHDATA.BAS) 40

3

.

MODEL PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI

1ETANO.BAS)

...

52

IV

.

HASIL

. . .

84

. . .

.

A KONFIGURASI MODEL 84

. . .

V

.

PEMBAHASAN

. . .

9 6 A

.

HUBUNGAN SEBAB AKIBAT ANTAR SUB SISTEM

...

96 B

.

PENGARUH SUBSTRAT TERHADAP PROSES FERHENTASI

.

9 8

...

C

.

TIPE AKSI PENGENDALIAN 100

D

.

PARAMETER KENDALI DALAM SISTEM PENGENDALIAN

..

101 E

.

KELUARAN MODEL PENGENDALIAN

...

104

. . .

F

.

PENERAPAN MODEL 107

...

VI

.

KESIMPULAN DAN SARAN 109

DAFTAR TABEL

Halaman

T a b e l 1. D a t a p a r a m e t e r p r o s e s f e r m e n t a s i e t a n o l

s i s t e m f e d - b a t c h

...

8 7

Yang telah menciptakan tujuh langit berlapis- lapis. Kamu sekali-kali tidak melihat pada ciptaan Tuhan Yang Haha Pemurah sesuatu yang tidak selmbang. Maka lihatlah berulang- ulang, adakah kamu llhat sesuatu yang tidak seimbang ?

Kemudian pandanglah sekali lag1 niscaya penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihat- anmu itupun dalam keadaan payah ( Q S , A1 Mulk:

3-4)

MODEL

SlSTENl PEIJGERIDALIAN PROSES

FERMENTAS1

ETAWOL

Oleh

VUNUS

TRIYONGGO

F

22. ₀₆₉₀

1 9 8 9

f CIKULTAS T E K N O L O G I PERTACUIAN

YUNUY TRIYONGGO. F 2 2 . 0 6 9 0 . Model Sistem Penqendalian Pro- ses Fermentasi Etanol. Di bawah bimbinqan MACHFUD dan DJUMALI MANGUNWIDJAJA.

. . .

R I N G K A S A N

Model sistem penqendalian proses fermentasi etanol (FERMENTA.MDYt89) dirancanq densan mensgabunqkan Model Pema- sukan Data (DATA.BAS), Model Penaolahan Data (OLAHDATA.BAS), dan Model Penqendalian (ETANO.BAS). Sebaaai parameter teru- kur dipilih konsentrasi qlukosa dalam bioreakto-r (S), dan Parameter terkendali diaunakan laju umpan sukstr-at CFJ.

Model ETANO.BAS terdiri dari enam sub-model, yaitu: Sub-model Tanpa Penqendalian (TNP.BAS), Sub-model Penaenda-

lian On-off (DNF.BAY1, Sub-model Pengendalian Droporsional (PPROP.BAS), Sub-model Pengendalian Proporsional-Integral (PP-I.BAS), Sub-model Pengendalian Proporsional-Diferensial

(PP-D.BAS), dan Sub-model Pengendalian ~roporsional-Integral -Diferensial (PP-I-D.BAS). Verifikasi masing-masing sub- model mengqunakan data sekunder dari studi pustaka, sedang- kan nilai parameter kendali Kp, Ti dan Td diperoleh dengan proses coba-coba.

Dengan menggunakan harga Kp=0.3, Ti=0.33 dan Td=0.07, maka verifikasi model memberikan IP sebesar 3.570 untuk PPROP.BAS, 3.313 untuk PP-I.BASk 3.613 untuk PP-D.BAS dan 3.297 untuk PP-I-D.BAS.

Analisa sensitivitas nilai I P _{terhadap perubahan nilai} parameter kendali dan parameter rancangan model dapat dila- kukan untuk mendapatkan penampakan sistem yang optimal.

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

MODEL SISTEM PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI ETANOL

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh:

-

YUNUS TRIYONGGO

Dilahirkan pada tanggal 2 Januari 1967 dl Pati, Jawa Tengah

Tanggal lulus: 13 _{September 1989} Disetujui,

---I

---

Dosen Pembimbing

-

-

---

I Dosen Pembimbing

. .

DEA

.

---

KATA PENGANTAR

P u j i s y u k u r p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d l r a t A l l a h SWT,

k a r e n a a t a s r a h m a t d a n k a r u n i a - N y a , p e n u l i s d a p a t menyele-,

s a i k a n s k r i p s i i n i t e p a t pada waktunya.

S k r i p s i i n i d i b u a t u n t u k memenuhi s y a r a t - s y a r a t guna

m e r a i h g e l a r S a r j a n a T e k n o l o g i P e r t a n i a n p a d a J u r u s a n Tekno-

l o g 1 I n d u s t r i P e r t a n i a n , F a k u l t a s T e k n o l o g i P e r t a n i a n , I n s -

t i t u t P e r t a n i a n B o g o r . Penyusunan s k r i p s i d i l a k u k a n b e r d a -

s a r k a n s t u d i p u s t a k a , p e r m o d e l a n s i s t e m clan pemrograman

k o m p u t e r . V e r i f i k a s i model menggunakan d a t a y a n g d i p e r o l e h

d a r i s t u d i p u s t a k a s e r t a h a s i l p e n e l i t i a n d a l a m s k a l a " p i l o t

p l a n t " .

Banyak p i h a k y a n g t e l a h memberikan b e r b a g a i kemudahan

s e l a m a p e l a k s a n a a n p e n e l i t i a n d a n p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .

Untuk i t u p e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h y a n g s e b e s a r - b e -

s a r n y a k e p a d a :

.

1. I r . Machfud, MS., s e l a k u Dosen Pembimbing I ,

2 . D r . I r . D j u m a l i M a n g u n w i d j a j a , DEA., s e l a k u Dosen Pembim-

b i n g 11,

3 . _{I r . J u d a Agung, y a n g t e l a h memberikan s a r a n - s a r a n} s e l a m a

p e n y u s u n a n model,

4 . I b u , Bapak d a n Mas y a n g t e l a h memberikan d o r o n g a n m o r i l

d a n m a t e r i i l s e l a m a masa k u l i a h ,

5. R e k a n - r e k a n warga Pondok "TARUNA", yang t e l a h memberikan

s e m a n g a t s e l a m a p e n y u s u n a n s k r i p s i ,

6 . Rekan-rekan warqa "ARSIDA-4", yanq t e l a h memberikan b a n - t u a n t e n a g a d a n p i k i r a n s e l a m a p e n y e l e s a i a n s k r i p s i ,

V . Bskdn-rsken _{mahasiswa T I N , yanq t e l a h memherlkan d o r o n g a n}

d a n s u a s a n a a k r a b d i d a l a m p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .

P e n u l l s m e n y a d a r l s e p e n u h n y a bahwa s k r i p s i i n 1 m a s l h

membutuhkan banyak p e n y e m p u r n a a n . Untuk i t u k r i t i k d a n

s a r a n yang rnernhangun s e r t a l a n g k a h - l a n q k a h p e r b a i k a n s a n g a t

d i h a r a p k a n guna p e n y u s u n a n s k r i p s i yanq l e b i h b a i k d i masa

m e n d a t a n q .

Semoga s k r i p s i i n i b e r m a n f a a t b a g i s i a p a s a j a y a n g me-

m e r l u k a n n y a .

DAFTAR IS1

Halaman KATA PENGANTAR

. . .

i v

DAFTAR TABEL

. . .

v i i i

DAFTAR GAMBAR

. . .

i x

. . .

DAFTAR LAMPIRAN x i i

I

.

PENDAHULUAN

. . .

1

. . .

I1

.

TINJAUAN PUSTAKA 4

A

.

PROSES FERMENTASI ETANOL

. . .

4

B

.

SISTEM FERMENTASI FED-BATCH

. . .

8

. . .

C

.

SISTEM PENGENDALIAN 1 0

. . .

D

.

SISTEM WAKTU DISKRIT 1 4

. . .

E

.

TRANSFORMASI Z _{DAN KONSEP FUNGSI ALIH 19}

. . .

F

.

METODA TUSTIN 21

. . .

G

.

STABILITAS SISTEM 23

H

.

INDEKS PENAMPAKAN

. . .

26

. . .

I11

.

METODOLOGI 28

. . .

A

.

PENDEKATAN SISTEM 28

. . .

B

.

PERMODELAN SISTEM 3 2

. . .

C

.

PERMODELAN MATEMATIK 37

. . .

1

.

MODEL PEMASUKAN DATA (DATA.BAS) 37

...

2

.

MODEL PENGOLAHAN DATA (0LAHDATA.BAS) 40

3

.

MODEL PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI

1ETANO.BAS)

...

52

IV

.

HASIL

. . .

84

. . .

.

A KONFIGURASI MODEL 84

. . .

V

.

PEMBAHASAN

. . .

9 6 A

.

HUBUNGAN SEBAB AKIBAT ANTAR SUB SISTEM

...

96 B

.

PENGARUH SUBSTRAT TERHADAP PROSES FERHENTASI

.

9 8

...

C

.

TIPE AKSI PENGENDALIAN 100

D

.

PARAMETER KENDALI DALAM SISTEM PENGENDALIAN

..

101 E

.

KELUARAN MODEL PENGENDALIAN

...

104

. . .

F

.

PENERAPAN MODEL 107

...

VI

.

KESIMPULAN DAN SARAN 109

DAFTAR TABEL

Halaman

T a b e l 1. D a t a p a r a m e t e r p r o s e s f e r m e n t a s i e t a n o l

s i s t e m f e d - b a t c h

...

8 7