Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun

(1)

Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN KALSIUM LAKTAT

DARI UBI KAYU BERKAPASITAS 12.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh : ERI SUSANTO NIM : 050425003

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN KALSIUM LAKTAT

DARI UBI KAYU BERKAPASITAS 12.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Nimia

Oleh :

Penguji I

ERI SUSANTO NIM : 050425003

Menyetujui,

Penguji II Penguji III

Ir.Indra Surya, MSc NIP :131.836.666

DR.Eng.Ir.Irvan, M.Si NIP :132.126.842

Rondang Tambun, ST.MT NIP : 132.282.133

Mengetahui, Koord. Tugas Akhir

DR.Eng.Ir.Irvan, M.Si NIP :132.126.842

Pembimbing I

Pembimbing II

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat dan

rahmat-Nya lah penulis diberikan petunjuk dan jalan, sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini dengan lancar dan baik.

Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan

Kalsium Laktat dari Ubi Kayu dengan Kapasitas 12.000 Ton/Tahun”.

Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas dan syarat dalam

menempuh ujian sarjana pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan dari

berbagai pihak. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia

2. Bapak Ir.Indra Surya, Msc selaku pembimbing Tugas Akhir

3. Ibu Maya Sarah, ST.MT selaku co-pembimbing Tugas Akhir

4. Bapak DR.Ir.Irvan,MSi dan Rondang Tambun,ST.MT selaku Dosen penguji pada

sidang akhir Sarjana.

5. Seluruh Bapak dan Ibu Staf Pengajar dan Pegawai Jurusan Teknik Kimia

6. Orang Tua penulis yang tercinta, Ayahanda dan Ibunda yang telah membesarkan,

memberikan doa, motivasi dan cinta serta mendidik ananda hingga menjadi

Sarjana.

7. Seluruh teman-teman di jurusan Teknik Kimia Ekstension Stambuk ’05, semoga

menjadi orang sukses semua dan kelak kita bertemu kembali dalam reuni

nantinya.

(4)

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman LEMBAR PENGESAHAN

KATA PENGANTAR……… i

INTISARI………... iii

DAFTAR ISI……….. iv

DAFTAR TABEL………. vi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang……… I-1

1.2. Rumusan Masalah……….. I-1

1.3. Tujuan Perancangan………... I-2

1.4. Manfaat Rancangan………... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ubi Kayu………. II-1

2.2. Glukosa……….. II-2

2.2.1. Kalsium Karbonat………. II-6

2.2.2. Asam Laktat………. II-7

2.2.3. Kalsium Laktat………. II-7

2.3. Deskripsi Proses……… ……… II-11

BAB III NERACA MASSA………

III-1

BAB IV NERACA PANAS………

IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN……….

V-1

(5)

6.1. Instrumentasi………..

VI-1

6.2. Keselamatan Kerja………..

VI-7

BAB VII UTILITAS

7.1. Kebutuhan Uap (Steam)……….

VII-1

7.2. Kebutuhan Air………. …

VII-2

7.3. Kebutuhan Listrik………

VII-10

7.4. Kebutuhan Bahan Bakar……….

VII-10

7.5. Unit Pengolahan Limbah………

VII-11

7.6. Spesifikasi Peralatan Utilitas………..

VII-15

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

8.1. Lokasi Pabrik……….. VIII-1

8.2. Tata Letak Pabrik ………... VIII-5

8.3. Perincian Luas Tanah………. VIII-5

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

9.1. Pengertian Organisasi Dan Manajemen……….. IX-1

9.2. Bentuk Badan Usaha………... IX-1

9.3. Bentuk Struktur Organisasi………. IX-2

9.4. Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab……… IX-4

9.5. Tenaga Kerja dan Jam Kerja………... IX-9

9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja………... IX-11

BAB X EKONOMI DAN PEMBIAYAAN

10.1. Modal Ivestasi……… X-1

(6)

10.3. Analisa Aspek Ekonomi… ……… X-5

BAB XI KESIMPULAN………. XI-1

DAFTAR PUSTAKA……… DP-1

LAMP.A PERHITUNGAN NERACA MASSA……… LA-1

LAMP.B PERHITUNGAN NERACA PANAS………. LB-1

LAMP.C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN……… LC-1

LAMP.D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1

(7)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Neraca Massa Pada Reaktor Hidrolisa………. III-1

Tabel 3.2. Neraca Massa Pada Sentrifuge………. III-1

Tabel 3.3. Neraca Massa Pada Reaktor Neutralizer………. III-2

Tabel 3.4. Neraca Massa Pada Membran Reverse Osmosis……… III-2

Tabel 3.5. Neraca Massa Pada Evaporator – 01……….. III-2

Tabel 3.6. Neraca Massa Pada Mixer – 03……….. III-3

Tabel 3.7. Neraca Massa Pada Fermentor……… III-3

Tabel 3.8. Neraca Massa Pada Decanter………... III-4

Tabel 3.9. Neraca Massa Pada Filter Press………. III-4

Tabel 3.10. Neraca Massa Pada Evaporator – 02……….. III-4

Tabel 4.1. Neraca Panas Pada Reaktor Hidrolisa……… IV-1

Tabel 4.2. Neraca Panas Pada Cooler C-01……… IV -2

Tabel 4.3. Neraca Panas Pada Reaktor Neutralizer………... IV -2

Tabel 4.4. Neraca Panas Pada Evaporator………...……….. IV -3

Tabel 4.5. Neraca Panas Pada Cooler C– 02……… IV -4

Tabel 4.6. Neraca Panas Pada Fermentor..……… IV -4

Tabel 4.7. Neraca Panas Pada Tangki Sterilisasi………. IV -5

Tabel 4.8. Neraca Panas Pada Cooler C-03………... IV-5

Tabel 4.9. Neraca Panas Pada Decanter ………... IV-5

Tabel 4.10. Neraca Panas Pada Evaporator E-02……… IV-6

Tabel 4.11. Neraca Panas Pada Rotary Cooler C-04……….. IV -6

Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Pada Pabrik Kalsium Laktat……… VII -1

Tabel 7.2. Kebutuhan Air sebagai Media Pendingin………. VII -2

Tabel 7.3. Kebutuhan Air sebagai Air Proses……… VII-3

Tabel 7.4. Perkiraan Pemakaian Air Untuk Kebutuhan………. VII-3

Tabel 7.5. Kualitas Air Sungai Silau……….. VII -3

(8)

Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah……… VIII -6

Tabel 9.1. Jumlah Tenaga Kerja Deserta Tingkat Pendidikan………….. IX -9

Tabel 9.2. Pembagian Kerja Shift Tiap Regu……… IX -11

Tabel 10.1. Modal Investasi Tetap………. X -2

Tabel 10.2. Modal Kerja……… X

-3

Tabel 10.3. Biaya Tetap………. X

-4

Tabel 10.4. Biaya Variable……… X

(9)

BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang

Pada masa sekarang ini, Indonesia sedang menitik beratkan pembangunan

nasional dibidang perekonomian yang diperioritaskan pada keterkaitan industri dan

pertanian dengan bidang lainnya yang bisa tumbuh dan berkembang dengan

kemampuan sendiri.

Pembangunan industri ditujukan untuk membantu memperkokoh struktur

ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor,

memperluas lapangan kerja dan kesempatan usaha sekaligus mendorong

berkembangnya kegiatan diberbagai sektor pembangunan lain dengan meningkatkan

kemandirian perekonomian nasional, meningkatkan kemampuan bersaing dengan

pangsa pasar dalam dan luar negeri serta tetap memelihara fungsi lingkungan hidup.

Sampai saat ini kebutuhan industri dalam negeri masih harus diimpor dari luar

negeri. Salah satu jenis produksi industri yang dibutuhkan dalam jumlah

kebutuhannya yang terus meningkat adalah kalsium laktat yang hingga saat ini masih

harus di impor dari luar negeri.

Industri kalsium laktat melalui proses hidrolisa glukosa ubi kayu dan dilanjutkan

fermentasi asam laktat dengan kalsium karbonat merupakan proses yang

menguntungkan. Industri ini sangat diperlukan di Indonesia yang mana dimanfaatkan

sebagai bahan baku industri farmasi diantaranya digunakan sebagai antasida serta

untuk melawan defisiensi kalsium pada manusia. Kalsium laktat dapat diserap dalam

berbagai kondisi pH dan tidak memerlukan tambahan zat nutrisi lain untuk daya

serapnya.

1.2.Rumusan Masalah

Masalah produktivitas dan kebutuhan konsumsi kalsium laktat dalam masyarakat

perlu ditangani dengan serius, terutama oleh para pelaku industri. Untuk dapat

mengembangkan kuantitas dan kualitas produksi kalsium laktat maka dibuka pabrik

(10)

Tuntutan untuk memenuhi kebutuhan kalsium laktat mendorong

eksperimen-eksperimen baru dan diharapkan dapat menyelesaikan masalah konsumsi kalsium

laktat oleh para konsumen baik secara langsung maupun tidak langsung.

1.3. Tujuan Rancangan

Tujuan perancangan pabrik kalsium laktat ini adalah untuk memenuhi kebutuhan

masyarakat akan kalsium laktat sebagai bahan pengawet dan bahan tambahan untuk

industri farmasi.

Dengan adanya pabrik kalsium laktat di Indonesia diharapkan dapat

memanfaatkan ubi kayu secara maksimal sehingga memiliki nilai tambah. Disamping

itu pabrik ini diharapkan mampu menyerap tenaga kerja yang jumlahnya terus

bertambah dan merangsang munculnya industri-industri lanjutan di Indonesia.

1.3.Manfaat Rancangan

Manfaat dari perancangan pabrik pembuatan kalsium laktat ini adalah:

1. Membuka lapangan kerja baru.

2. Masyarakat mendapatkan informasi tentang proses perancangan suatu pabrik

kimia, seperti pabrik pembuatan kalsium laktat.

(11)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ubi Kayu

Ubi kayu (Manihot utilissima Pohl) atau (Manihot esculenta Crant) berasal dari

Amerika Selatan (Brazillia). Masuk ke Indonesia pada abad ke –17 melalui pedagang

Portugis. Dalam dunia perdagangan ubi kayu dikenal dengan Cassava (Inggris), Yuka

(Spanyol) dan mandiaca (Portugal). Sekarang ini Indonesia menjadi penghasil ubi

kayu terbesar kedua di dunia. Pembudidayaan ubi kayu tidak sukar dan dapat tumbuh

di tanah-tanah yang kurang subur dengan hasil yang cukup memuaskan (Brautlecht,

1953)

Adapun sistematika dari tanaman ubi kayu adalah sebagai berikut:

Divisio : Spermatophyta

Sub divisio : Angiospermae

Kelas : Dicotiledoneae

Ordo : Euphorbiales

Familia : Euphorbiaceae

Genus : Manihot utilissima Pohl atau

Manihot esculenta Crant

Nama Daerah : Kentila (Aceh), Godong hau (Batak), Gawi farasi (Nias),

Singkong, Sampean (Sunda)

2.1.1. Komposisi Zat Yang Dikandung

Kandungan karbohidrat dari ubi kayu adalah tertinggi dibandingkan dengan

jenis umbi-umbian lainnya dan hal ini dapat dilihat pada table 1.

Komposisi ubi kayu dipengaruhi oleh varietas, umur panen, lingkungan

agronomi dan tempat tumbuh (Wijandi, 1976)

Pada umumnya kadar pati pada ubi kayu rata-rata 30 %. Kadar pati pada jenis

ubi kayu pahit lebih tinggi dari pada ubi kayu manis, sehingga jenis ubi kayu yang

(12)

Tabel 1. Komposisi kimia ubi kayu segar per 100 gram.

Bahan Symbol Ubi Kayu Putih Ubi Kayu Kuning

Kalori

Protein

Lemak

Karbohidrat

Kalsium

Phospor

Besi

Vitamin A

Vitamin B1

Vitamin C

Air

Bagian yang dapat

dimakan

cal

gr

mg

SI

mg

gr

%

146,00

1,20

0,30

34,70

33,00

40,00

0,70

0,00

0,06

30,00

75,00

157,00

0,80

0,30

37,90

33 ,00

40,00

0,70

385,00

0,06

30,00

75,00

Sumber : Direktorat Gizi Dep.Kes R.I (1972), di dalam Ciptadi, 1976

2.2. Glukosa

Monosakarida yang terpenting dan mengandung enam atom karbon, dikenal

dengan nama glukosa ( C6H12O6) dan dektrosa (C6H10O6 ) yang disebut juga gula

darah atau gula anggur. Glukosa merupakan salah satu aldoheksosa yang berisomer,

(13)

dalam proses biologis. Glukosa adalah gula yang merupakan hasil ubahan semua

karbohidrat dalam tubuh sebelum proses-proses oksidasi. Glukosa dijumpai dalam

semua buah-buahan masak, dan terutama melimpah dalam anggur. Banyak

karbohidrat lain misalnya : Maltosa, Sukrosa, dan pati menghasilkan glukosa bila

dihidrolisa.

Reaksi kimia dan analisa menyatakan bahwa molekul glujkosa mengandung

lima gugus hidroksil dan sebuah gugus aldehida yang direkatkan pada rantai enam

karbon. Maka glukosa dapat dipaparkan oleh rumus bangun berikut ini. (Fessenden,

1999)

H

HOC2CHCHCHCHC=O

OH OHOHOH

Terdapat empat atom karbon kiral yang tidak sama dalam sebuah molekul

glukosa, maka akan terdapat 24 atau 16 isomer optis yang mungkin, artinya glukosa

biasa adalah salah satu dari enam belas aldoheksosa, semuanya mempunyai rumus

bangun yang sama. Keenam belas gugus itu diisolasi dan diidentifikasi. Sifat-sifat

glukosa :

• Optis aktif

• Memutar bidang polarisasi

• Tidak berbau, berbhentuk kristal putih, rasanya manis

• Titik lebur (m.p) = 1460C

• Titik beku = 141,80C

• Berat molekul = 180,16 gr/mol

• Kapasitas panas = 0,29 kkal/kg0C

• Spesifik gravity (250C) = 1,544 (Perry, 1997)

Sirup glukosa (gula cair) banyak digunakan dalam pembuatan permen, es krim,

manisan buah-buahan, campuran obat-obatan, campuran tembakau, campuran semir

sepatu, pembuatan sabun, perekat dan sebagainya. Penggunaannya tergantung pada

(14)

2.3. Pati

Pati adalah homopolimer dari monosakarida yang merupakan sumber utama

energi yang menyusun sebagian besar makanan. Berbagai jenis hasil pertanian

digunakan sebagai sumber pati seperti ubi kayu, jagung, sagu, ubi jalar dan jenis

umbi-umbian lainnya (Goutara dan Wijandi, 1975).

Pati tersusun dari unsure karbon, hydrogen dan oksigen dengan rumus kimia

(C6H10O5)n. Struktur pati terdiri dari dua komponen yaitu amilosa 10 – 20 % dan

amilopektin 80 – 90 %.

Amilosa merupakan komponen pati yang tidak larut dalam air dingin tetapi

larut dalam air panas (60 – 800C), mempunyai berat molekul rata-rata 10.000 – 60.000

yang terdiri dari rantai satuan glukosa yang dihubungkan pada kedudukan atom

karbon 1,4 oleh α - glukosida.

CH2OH CH2OH CH2OH

O O O

OH OH

O O O O

OH

OH OH

Gambar 1. Rumus Molekul Amilosa

Amilopektin adalah bagian pati yang tidak larut, mempunyai berat molekul

rata-rata 60.000 – 1.000.000 yang terdiri dari rantai satuan glukosa yang dihubungkan

pada kedudukan atom karbon dari rantai cabang 1,6 oleh ikatan α - glukosida

(15)

CH2OH H

H

n OH H

O

CH2OH H OH

CH2

H H H H

O O

n O n

OH H OH H

H OH H OH

Gambar 2 : Rumus Molekul Amilopektin

Komposisi Kimia Pati

MenurutBrautlecht (1953), komposisi kimia pati ubi kayu yang sudah diselidiki

bersama Eynen – Lane dapat dilihat dalam table 3 berikut :

Tabel 3. Komposisi Tapioka Menurut Brautlecht

Kompaonen Hasil Analisis (%)

Eynen – lane Barutlecht

Air

Protein

Lemak

Abu

Pati

9,00 – 18,00

0,30 – 1,00

0,10 – 0,40

0,10 – 0,80

81,00 – 89,00

11,30

0,50

0,10

0,90

88,01

(16)

Pada garis besarnya, proses pembuatan pati (tapioca) terdiri dari beberapa

tahap (Brautlecht , 1953) :

a. Umbi ubi kayu dibuang kulit luarnya lalu dibersihkan

b. Pemarutan umbi, untuk memecahkan dinding sel agar butir pati di dalamnya

dapat terlepas. Dalam pemarutan ini tidak semua sel-sel itu pecah oleh karena

itu hasil parutan diremas kuat

c. Peremasan dan penyaringan dengan penambahan air, kemudian pengendapan

pati 24 jam di bak (panci). Pati yang mengendap di cuci beberapa kali dengan

air sampai cairan menjadi jernih

d. Pengeringan dapat dilakukan di sinar matahari atau di alat pengering, untuk

mencegah perkembangan mikroba

e. Menggiling pati yang masih kasar dan pengayakan

Menurut Brautlecht (1953), dalam hal pengeringan tepung tapioka kadar air

yang terbaik berada diantara 10 – 14 %. Tetapi pada umumnya untuk pengeringan

tepung tapioka ditetapkan sampai kadar air 14,55 – 17,5 %. Kadar air yang tinggi

akan memudahkan tumbuhnya jamur dan berbau sehingga tepung menjadi rusak dan

mutunya menurun.

Pati dapat dimodifikasi melalui cara hidrolisis, oksidasi, cronslinking dan

subtitusi. Produk-produk modifikasi tersebut diantaranya thin boiling starch, pati

teroksidasi, pregelatinized starch dan glukosa (Tjokroadikoesoemo, 1986).

2.1.3. Kalsium Karbonat (CaCO3)

Kalsium karbonat adalah suatu senyawa kimia dengan rumus CaCO3. Kalsium

karbonat merupakan suatu unsur yang umum dapat ditemui dalam semua bagian

didunia , yang mana sumber utamanya berasal dari kulit kerang dan organisme –

organisme laut lainnya dan cangkang telur. Kalsium karbonat dipakai dalam bahan

ramuan kapur untuk kesuburan tanah pertanian yang mengandung mineral . Pada obat

– obatan biasanya digunakan sebagai anti defisiensi zat kapur dan sebagai antasida.

Kalsium karbonat jika bereaksi dapat terurai menjadi karbonat lainnya seperti:

(17)

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O

2. Senyawa ini melepas karbondioksida pada pemanasan melebihi 840oC dan

membentuk kalsium oksida atau dengan nama lain quicklime.

CaCO3 CaO + CO2

3. Kalsium karbonat akan bereaksi dengan air dan jenuh dengan karbondioksida

untuk membentuk larutan kalsium bikarbonat.

CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2

2.1.4. Asam Laktat

Asam laktat juga disebut dengan asam susu atau cuka susu atau menurut

IUPAC adalah cuka 2- hydroxypropanoic dan berperan dalam beberapa proses –

proses biokimia. Asam laktat ditemui pertama kali pada tahun 1780 oleh satu Ahli

kimia bangsa swedia,yaitu Carl Wilhelm, Scheele, dan merupakan salah satu asam

karbon dengan satu rumusan kimia dari C3H6O3. Asam laktat mempunyai kelompok

hidroksit sampai gugus karboksil, pembuatan asam laktat cuka hidroksi alfa (AHA).

Asam laktat/asam susu bersifat kiral dan mempunyai dua isomer optis. Salah

satu dikenal sebagai cuka L-(+)-lactic atau (cuka S)-lactic. Cuka L-(+)-Lactic adalah

isometri secara biologi.

2.1.5. Kalsium Laktat

Kalsium laktat berupa kristal-kristal putih yang dapat dihasilkan dari reaksi hasil fermentasi asam laktat terhadap kalsium karbonat .

2CH3CHOHCOOH + CaCO3 (CH3CHOHCOO)2Ca + H2CO3

Umumnya kalsium laktat di temukan pada keju yang sudah lama terbentuk. Dalam industri farmasi kalsium laktat banyak dijumpai sebagai antasida serta untuk melawan defisiensi kalsium. Kalsium laktat dapat diserap dalam berbagai kondisi pH dan tidak memerlukan tambahan zat nutrisi lain untuk daya serapnya.

Kalsium laktat ditambahkan pada makanan mengandung gula tinggi dengan maksud mencegah pembusukan gigi. Apabila ditambahkan pada permen karet yang mengandung xylitol maka dapat menambah remineralisasi dari enamel gigi.

(18)

2.2. Sifat Bahan Pereaksi

2.2.1. Asam Klorida (HCl)

a. Sifat Fisika :

 Berat molekul : 36,7 gr/ml

 Titik didih (760 mmHg) : - 85,0230C

 Titik beku pada tekanan saturation (tripel point) : -114,190C

 Densitas gas, gr/ml

Pada 200C : 0,001526

Pada 250C : 0,001500

 Indeks reaktif gas

nD20 pada 1 atm : 0,000415

nD25 pada 1 atm : 0,000408

b. Sifat Kimia :

 Asam Kuat

 Larut dalam air

 Bereaksi dengan basa menghasilkan garam dan air Reaksi

HCl + NaOH NaCl + H2O (Perry, 1997)

2.2.2. Natrium Hidroksida (NaOH)

a. Sifat Fisika :

 Warna : PUTIH

 Berat molekul : 40 GR/ML

 Spesifik grafity : 2,130

 Titik didih (760 mmHg) : 13900C

 Titikleleh (760 mmHg) : 318,40C

 Viskositas : 1,103 cP

 Entropi ( S) : 64,46 J/K mol

 Kapasitas kalor (Cp) : 59,54 J/K mol

 Entalpi pembentukan ( Hf), 250

C : -425,61 KJ/mol

 Energi bebas Gibbs pembentukan ( Gf), 250C : - 379,49 KJ/mol

(19)

b. Sifat Kimia :

 Basa kuat

 Larut dalam air

 Zat yang sangat reaktif

 Bereaksi dengan asam menghasilkan garam dan air Reaksi

NaOH + HCl NaCl + H2O (Perry, 1997)

2.2.3. Natrium Klorida (NaCl)

a. Sifat Fisika :

 Berat molekul : 58,45 gr/mol

 Indeks reaktif : 1,544

 Spesifik gravity : 2,163

 Titik leleh (760 mmHg) : 800,40C

 Kapasitas kalor (Cp) : 50,50 J/K mol

 Entropi (∆S)

NaCl(s) : 72,13 J/K mol

NaCl(aq) : 115,0 J/K mol  Entalpi pembentukan (∆Hf), 250C

NaCl(s) : -411,15 KJ/mol

NaCl(aq) : -407,1 KJ/mol

 Energi bebas Gibbs pembentukan (∆Gf),250C NaCl(s) : -348,14 KJ/mol

NaCl(aq) : -393,0 KJ/mol (Perry, 1997)

b. Sifat Kimia :

 Larut dalam air

 Senyawa yang tersusun atas Na dan Cl

 Tidak bereaksi dengan asam maupun basa (Perry, 1997)

2.2.4. Air (H2O)

(20)

 Berat molekul : 18,015 gr/mol

 Titik beku (760 mmHg) : 00C

 Densitas : 0,998 gr/ml

 Tegangan permukaan : 71,97 dyne/cm

 Indeks bias : 1,3325 nD

 Viskositas : 8,949 mP

 Konstanta disosiasi ionic : 10-14

 Panas ionisasi : 55,71 KJ/mol

 Panas pembentukan (180C) : 285,89 KJ/mol

 Panas fusi (00C) : 6,010 KJ/mol

 Panas penguapan (1000C) : 40,6150C

 Konstanta dielektrik : 77,94

 Kecepatan suara : 1496,3 m/det

 Komprerssibilitas isothermal : 45,6 x 10-6

 Poanas spesifik : 4,179 J/gr0C

 Konduktivitas thermal (200C) : 5,98 x 10-3 watt/cm2 (0C/cm)

 Konduktivitas elektrik : < 10-8 ohm-1 cm-1

 Kapasitas kalor (Cp), 250C H2O (s) : 75,291 J/K mol

H2O(g) : 33,58 J/K mol  Entropi (∆S), 250C

H2O(s) : 69,91 J/K mol

H2O(g) : 188,83 J/K mol  Entalpi pembentukan (∆Hf), 250C

H2O(s) : -285,83 KJ/mol

H2O(g) : -241,82 KJ/mol

 Energi bebas Gibbs pembentukan (∆Gf), 250C H2O(s) : -237,83 KJ/mol

H2O(g) : -228,57 KJ/mol

 Entalpi peleburan, 250C : 6,008 KJ/mol

(21)

b. Sifat Kimia :

 Pelarut netral

 Senyawa yang tersusun atas H2 dan O2

2H2 + O2 2H2O

 Senyawa polar karena memiliki pasangan electron bebas

 Bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat

 Bereaksi dengan logam ( Kirk Othmer, 1960)

2.3. Deskripsi Proses

Pabrik Kalsium laktat ini direncanakan menggunakan proses hidrolisa, dengan bahan

pertimbangan sebagai berikut :

-. Prosesnya lebih mudah dan sederhana

-. Dapat menghasilkan produk yang dapat bersaing di pasar industri

-. Hasil samping berupa pati yang tidak diolah tapi langsung dibuang menjadi limbah

Adapun tahapan proses pembuatan kalsium laktat ini sebagai berikut :

2.3.1. Tahap awal

2.3.1.1.Penghancuran ubi kayu

Ubi kayu yang telah dikupas dimasukkan ke dalam gudang bahan baku.

Olehkarena bentuknya berupa padatan maka perlu dihancurkan terlebih

dahulu. Ubi kayu dihancurkan dengan mesin penghancur dan menghasilkan

serbuk pati yang masih mengandung banyak air.

2.3.2. Tahap Pembuatan

2.3.2.1.Proses hidrolisa

Serbuk pati ubi kayu banyak mengandung air (62,5 %) yang diumpankan ke

dalam reactor hidrolisa. Karbohidrat yang dikandung serbuk pati ubi kayu

berupa polihidrat (pati). Pati dapat dihidrolisa dalam suasana asam

menghasilkan glukosa. (Slamet sudarmadji, 1989)

Reaksi :

HCl

(C6H10O5)n (C6H12O6)n

(22)

Pada unit ini ditambahkan HCl sebagai katalisator dengan perbandingan 4 : 1

dengan bahan baku (4 liter HCl/1 kg ubi kayu) (Ponten Naibaho, 1983). Proses dapat

berlangsung cepat jika dipanaskan hingga 800C. Pada proses ini konversi reaksi

sebesar 80 %. (Ponten Naibaho, 1983)

Sebelum masuk ke proses selanjutnya, produk yang dihasilkan didinginkan

terlebih dahulu untuk keamanan proses selanjutnya, dengan menggunakan cooler

(350C, 1 atm)

2.3.2.2.Proses Pemisahan

Pada proses ini, glukosa akan dipisahkan dari pati ubi kayu yang tidak

terhidrolisa. Fasa yang tidak terhidrolisa berupa lemak, protein, dan abu

berbentuk padatan dipisahkan dengan sentrifugal, alat ini bekerja secara

kontinu dengan effisiensi 90 % (Perry, 1997). Padatan akan mengendap dan

dialirkan ke bak penampungan dan selanjutnya dibuang, sedangkan glukosa

dialirkan ke reaktor netralisasi.

2.3.2.3.Penetralan

Bertujuan untuk menetralkan kandungan HCl dalam glukosa dengan

penambahan NaOH 1 N.

Reaksi yang terjadi :

HCl + NaOH NaCl + H2O

HCl merupakan asam kuat dan NaOH juga merupakan basa kuat sehingga

bereaksi menghasilkan garam, dengan konversi 99 % dan selanjutnya larutan

glukosa (0,0028 µm) dipisahkan dari NaCl (0,00076 µm). Pemisahaan

dilakukan dengan menggunakan membran reverse osmosis, pemisahan ini

berdasarkan perbedaan ukuran molekul dengan effisiensi 97 % (Perry, 1997).

Larutan NaCl yang telah terpisah dialirkan ke bak penampungan.

2.3.2.4.Evaporasi

Larutan glukosa yang telah terpisah akan diuapkan untuk menghilangkan air

yang terkandung di dalamnya secara single effect evaporation pada suhu

1060C dan tekanan 1 atm, dengan effisiensi 80 % (Perry, 1997). Uap yang

berasal dari steam dikeluarkan sebagai kondensat, sedangkan air dan sisa HCl

(23)

sebagai uap dari evaporator. Glukosa yang keluar dari evaporator selanjutnya

dialirkan mixer.

2.3.3. Pencampuran

Di dalam mixer ditambahkan bahan pendukung seperti CaCO3, serbuk susu

dan (NH4)2HPO4. Setelah dilakukan pencampuran, hasilnya dialirkan ke

fermentor.

2.3.4. Fermentasi

Didalam fermentor dilakukan fermentasi untuk menghasilkan asam laktat

kemudian direaksikan dengan kalsium karbonat untuk menghasilkan kalsium

laktat dengan bantuan bakteri yang telah dibiakan di culture tank.

2.3.5. Sterilisasi

Didalam tangki steril, semua zat yang telah difermentasi kemudian disterilkan

untuk membunuh bakteri yang tidak diinginkan.Setelah disterilkan, maka

produk dialirkan ke decanter untuk memekatkan produk dan dialirkan kembali

ke cooler untuk menghilangkan kandungan air. Produk yang telah terpisah dari

air dialirkan kembali ke rotary cooler. Setelah menjadi serbuk, produk kalsium

(24)

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas bahan baku = 12.000 ton/tahun

= 12.000.000 kg/tahun

Operasi pabrik = 300 hari/tahun, 24 jam/hari

Produksi pabrik = 12.000.000 x 1/300 x 1/24

= 1666,6667 kg/jam

Basis perhitungan = 1 jam operasi

_____________________________________________________________________ __

3.1. Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (R-01) Tabel A.1 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (R-01)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 2 Alur 3 Alur 4

Karbohidrat Protein Lemak Abu Air HCl Glukosa

578,3333 20,0000 5,0000 21,6667

1041,6667 6088,9457

657,6577

115,6667 20,0000 5,0000 21,6667 7079,2050 657,6577 514,0741

Sub Total 1666,6667 6746,6034 8413,2700

Total 8413,2700 8413,2700

3.2. Neraca Massa Sentrifuge-01 (SF-01) Tabel A.2 Neraca Massa Sentrifuge-01 (SF-01)

(25)

Karbohidrat Protein Lemak Abu Air HCl Glukosa

115,6667 20,0000 5,0000 21,6667 7079,2050 657,6577 514,0741

115,6667 20,0000 5,0000 21,6667 707,9205 65,7658 51,4074

6371,2845 591,8919 462,6667

Sub Total 8413,2700 987,4270 7425,8430

Total 8413,2700 8413,2700

3.3. Neraca Massa Netralizer (R-02) Tabel A.3 Neraca Massa Netralizer (R-02)

Alur 7 Alur 8 Alur 9

Air HCl Glukosa NaOH NaCl

6371,2845 591,8919 462,6667

15988,2324

642,1622

22648,4899 5,9189 462,6667

939,1622

Sub Total 7425,8430 16630,3946 24056,2376

Total 24056,2376 24056,2376

3.4. Neraca Massa Membran Reverse Osmosis (MBO) Tabel A.4 Neraca Massa Membran Reverse Osmosis (MBO)

Alur 9 Alur 10 Alur 11

Air HCl Glukosa NaCl

22648,4899 5,9189 462,6667 939,1622

21969,0352 5,7414

939,1622

679,4547 0,1776 462,667

Sub Total 24056,2376 22913,9387 1142,2989

Total 24056,2376 24056,2376

3.5. Neraca Massa Evaporator (E-01) Tabel A.5 Neraca Massa Evaporator (E-01)

Alur 11 Alur 12 Alur 13

Air HCl Glukosa

679,4547 0,1776 462,6667

679,3868 0,1776

0,0679

462,6667

(26)

Total 1142,2989 1142,2989

3.6. Neraca Massa Mixer – 03 (M – 03) Tabel A.6 Neraca Massa Mixer-03 (M-03)

Alur 14 Alur 15 Alur 16

Glukosa CaCO3

Serbuk susu (NH4)2HPO4

Air

462,6667

0,0679

308,4444 11,5667 7,7111 2293,9876

462,6667 308,4444 11,5667 7,7111 2294,0556

Sub Total 462,7346 2621,7098 3084,4444

Total 3084,4444 3084,4444

3.7. Neraca Massa Fermentor (F – 01) Tabel A-7 Neraca Massa Fermentor (F-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 16 + hasil fermentasi

Alur 17 _{Alur 18}

CaCO3

Kalsium laktat H2CO3

Glukosa Serbuk susu (NH4)2HPO4

Air

Bakteri biakan

308,4444

462,6667 11,5667 7,7111 2294,0556

616,8889

51,6644 559,7804 159,2036 0,4627 11,5667 7,7111 2294,0556 616,8889

Sub Total 3084,4444 616,8889 3701,3333

(27)

3.8. Neraca Massa Decanter – 01 (D – 01) Tabel A.8 Neraca Massa Decanter -01 (D-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 18 +

hasil reaksi Alur 19 Alur 20 Alur 23

CaCO3

Kalsium laktat H2CO3

Glukosa Serbuk susu (NH4)2HPO4

Air

Bakteri biakan Ca(OH)2

51,6644 559,7804 159,2036 0,4627 11,5667 7,7111 2294,0556 616,8889

2812,9992

209,0189

308,4444 46,6484

0,0463 11,5667 7,7111 519,9496 616,8889 19,0017

503,8024

0,4164

4679,5460

Sub Total 3701,3333 3022,0181 1530,2571 5183,7648

Total 6723,3514 6723,3514

3.9. Neraca Massa Filter Press – 01 (FP – 01) Tabel A.9 Neraca Massa Filter Press-01 (FP-01)

Alur 20 Alur 21 Alur 22

CaCO3

Kalsium laktat Glukosa Serbuk susu (NH4)2HPO4

Air

Bakteri biakan Ca(OH)2

308,4444 55,9780 0,0463 11,5667 7,7111 519,9496 616,8889 19,0017

308,4444 1,1196 0,0009 11,5667 7,7111 10,3990 616,8889 19,0017

54,8585 0,0453

509,5506

Sub Total 1539,5867 975,1323 564,4544

Total 1539,5867 1539,5867

3.10. Neraca Massa Evaporator 2 (E – 02) Tabel A.10 Neraca Massa Evaporator (E-02)

(28)

Kalsium laktat Glukosa Air

558,6608 0,4617

5189,0966 5188,5777

558,6608 0,4617 0,5189

Sub Total 5748,2192 5188,5777 559,6415

(29)

BAB IV NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Suhu referensi : 250C = 2980K

Satuan panas : Kilokalori (kka l)

4.1. Reaktor Hidrolisa (R – 01)

Tabel B-1 Panas masuk pada 30 0C alur 2 R-01

Komponen F (kg/jam)

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

Cp (Kkal/kmol.K)

dT (0K)

dQ/dt (Kkal/jam)

Karbohidrat 481,9444 162 2,9750 47,12 5 700,9100

Protein 16,6667 146 0,1142 90,58 5 51,7121

Lemak 4,1667 172 0,0242 56,88 5 6,8825

Abu 18,0556 24 0,7523 5,88 5 22,1176

Air 868,0556 18 48,2253 17,99 5 4337,8657

Total 5119,3170

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

HCl 548,0480 36,5 15,0150 21,24 5 1594,5944

Air 5074,1214 18,0 281,8956 17,99 5 25356,5122

Total 26951,1066

Tabel B-3 Panas keluar pada 80 0C alur 4 R-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

Cp (Kkal/kmol.K

dT (0K)

(30)

Protein 16,6667 146,0 0,1142 90,58 55 568,9330

Lemak 4,1667 172,0 0,0242 56,88 55 75,7073

Abu 18,0556 24,0 0,7523 5,88 55 243,2938

Air 5899,3375 18,0 327,7410 17,99 55 324283,3325

HCl 548,0480 36,5 15,0150 31,60 55 26096,0700

Glukosa 428,3951 180,0 2,3800 54,04 55 7073,8360

Total 359883,1746

[image:30.595.107.535.85.224.2]

4.2. Cooler – 01 (C – 01)

Tabel B-4 Panas keluar pada 30 0C alur 5 C-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Karbohidrat 96,3889 162,0 0,5950 47,12 5 140,1820

Protein 16,6667 146,0 0,1142 90,58 5 51,7212

Lemak 4,1667 172,0 0,0242 56,88 5 6,8825

Abu 18,0556 24,0 0,7523 5,88 5 22,1176

Air 5899,3375 18,0 327,7410 17,99 5 29480,3030

HCl 548,0480 36,5 15,0150 21,24 5 1594,5930

Glukosa 428,3951 180,0 2,3800 54,04 5 643,0760

Total 31938,8753

4.3. Reaktor Neutralizer (R – 02)

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

HCl 493,2432 36,5 13,5135 21,24 5 1435,1337

Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 578,7618

Air 5309,4037 18,0 294,9669 17,99 5 26532,2702

Total 28546,1670

Komponen F (kg/jam) BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

[image:30.595.107.540.239.675.2]

(31)

NaOH 535,1351 40,0 13,3784 38,00 5 2541,8917

Air 13323,5270 18,0 740,1959 17,99 5 66580,6252

[image:31.595.107.538.85.144.2]

Total 69122,5169

Tabel B-7 Panas keluar pada 30 0C alur 9 R-02

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

HCl 4,9324 36,5 0,1351 21,24 5 14,3513

Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 578,7618

Air 18873,7416 18,0 1048,5412 17,99 5 94316,2809

NaCl 782,6351 58,5 13,7838 15,90 5 1063,5810

Total 95972,9750

4.4. Evaporator (E – 01)

Tabel B-8 Panas masuk pada 30 0C alur 11 E-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 578,7684

HCl 0,1480 36,5 0,0041 21,24 5 0,4306

Air 566,2122 18,0 31,4562 17,99 5 2829,4882

Total 3409,1089

Tabel B-9 Panas keluar pada 107 0C alur 12 E-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

HCl 0,1480 36,5 0,0041 38,460 82 12,9303

Air 560,5501 18,0 31,1417 8,025 82 20492,7957

Total 20505,5651

[image:31.595.108.538.185.539.2]

(32)

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,040 82 9498.7191

Air 0,0566 18,0 0,0031 8,025 82 2,0692

Total 9500,7883

[image:32.595.101.539.86.185.2]

4.5. Cooler – 02 (C – 02)

Tabel B-11 Panas keluar pada 30 0C alur 14 C-02

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 579,1902

Air 0,0566 18,0 0,0031 17,99 5 0,2828

Total 579,4730

[image:32.595.105.535.270.637.2]

4.6. Fermentor (F – 01)

Tabel B-12 Panas masuk pada 30 0C alur 16 F-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Glukosa 385,5556 180 2,1413 54,04 5 578,5793

(NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 5 12,5597

CaCO3 257,0370 100 2,5704 20,42 5 262,4348

Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 5 9553,2547

Total 10449,8505

Tabel B-13 Panas keluar pada 45 0C alur 18 F-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Ca-laktat 466,4837 218 2,1398 99,12 20 4242,0059

Glukosa 0,3856 180 0,0021 54,04 20 2,4867

(NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 20 50,2389

[image:32.595.109.530.607.744.2]

(33)

H2CO3 132,6697 62 2,1398 30,40 20 1301,0190

Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 20 38213,3586

Total 43984,9404

[image:33.595.108.530.84.145.2]

4.7. Tangki Steril (ST – 01)

Tabel B-14 Panas keluar pada Alur 19 82 0C ST-01

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

dT (0K)

Ca-laktat 466,4837 218 2,1398 99,12 57 12089,7168

Glukosa 0,3856 180 0,0021 54,04 57 7,0871

(NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 57 143,1807

CaCO3 43,0537 100 0,4305 20,42 57 501,1119

H2CO3 132,6697 62 2,1398 30,40 57 3707,9041

Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 57 108363,2228

Total 124812,2234

4.8. Cooler – 03 (C – 03)

Tabel B-15 Panas keluar pada 30 0C C-03

BM (Kg/kmol)

N (kmol/jam)

DT (0K)

Ca-laktat 466,4837 218 2,1398 99,12 5 1060,5015

Glukosa 0,3856 180 0,0021 54,04 5 0,6217

(NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 5 12,5597

CaCO3 43,0537 100 0,4305 20,42 5 43,9578

H2CO3 132,6697 62 2,1398 30,40 5 325,2547

[image:33.595.108.537.301.740.2]

(34)

Total 12058,3073

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Gudang Bahan Baku (G-01)

Fungsi :Tempat menyimpan bahan baku ubi kayu selama 3 hari

Bentuk : Prisma segi empat beraturan

Perhitungan:

Laju alir bahan masuk = 1666,6667 kg/jam

Densitas bahan, ρ = 1127,5279 kg/m3

Faktor keamanan 20%

Volume gudang = ₃

/ 5279 , 1127

3 /

24 /

6667 , 1666 2 , 1

m kg

hari x hari jam x

jam kg x

= 127,7130 m3

Direncanakan Volume = P = 2 x L, L = t

= 2l x l x l = 2l3

L = 3,997 m

P = 2 x 3,997 = 7,994 m

t = 3,997 m

Luas gudang, A = 7,994 m x 3,997 m = 31,9521 m2

2. Belt Conveyor (BC-01)

Fungsi : Untuk mengangkut bahan baku ubi kayu dari gudang ke mesin

Penghancur

Faktor keamanan 20%

(35)

Diambil;

Panjang belt, P = 20 ft

Tinggi belt, Z = 3 ft

Lebar belt, L = 14 in

Kecepatan, V = 200 ft/menit

Luas belt, A = 0,11 ft2

Daya, P = 2 HP (Perry,1992)

3. Mesin Penghancur (MP)

Fungsi : Untuk menghancurkan ubi kayu sebelum ke Reaktor (R-01)

Jenis : Ball Mill

Faktor keamanan 20%

Laju alir bahan = 1,2 x 1666,6667 kg/jam = 2000 kg/jam = 2 ton/jam

Dari tabel

Luas mesin penghancur, A = 3 ft x 2 ft

Kecepatan V = 3 rpm

Berat bola W = 0,85 ton

Daya, P = 7 Hp

4. Belt Conveyor (BC-02)

Fungsi : Untuk mengangkut bahan baku ubi kayu dari mesin

Penghancur ke Reaktor (R-01)

Faktor keamanan 20%

Laju alir bahan = 1,2 x 1666,6667 kg/jam = 2000 kg/jam = 2 ton/jam

Diambil;

Panjang belt, P = 20 ft

Tinggi belt, Z = 3 ft

Lebar belt, L = 14 in

Kecepatan, V = 200 ft/menit

(36)

Daya, P = 2 HP (Perry, 1992)

.

5. Tangki Air (T-01)

Fungsi : Tempat penyimpanan air selama 7 hari

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan

tutup tutup datar

Bahan : Stainless steel SA – 304 (Brownell & Young,1959) Kondisi operasi : 30oC.1atm

Perhitungan:

Densitas bahan;ρ = 998,23 kg/m3 = 62,189 lb/ft3

(Perry,1997)

Kebutuhan = 7 hari

Faktor keamanan = 20%

Volume tangki = ₃

/ 23 , 998

7 /

24 /

6088,9457 2

, 1

m kg

jam kg x

= 1229,7080 m3

Diambil tinggi silinder; Hs

3 4

Dt

Volume tangki; Vt = Dt2Hs

4 1 π

1229,7080 m3 = Dt Dt

3 4 ) 14 , 3 ( 4

1 2

1229,7080 m3 = 1,0467 Dt3

Diameter tangki; D = 10,5518 m

Jari – jari tangki, R =

2 m 10,5518

= 5,2759 m = 207,2126 in

Tinggi tangki; Hs = 3 4

x 10,5518 m = 14,0691 m = 46,1579 ft

Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +

(

)

144 1

−

Hs

ρ

(37)

Ph = 14,7 Psi +

(

)

144

1 46,1579 /

189 ,

62 lb ft3 ft−

= 34,2022 Psi

Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 34,2022 Psi = 41,0427 Psi

Tebal silinder, ts = nc

P SE

R x P

+ −0,6 Dimana;

P = Tekanan disain

S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi

E = Efesiensi sambungan; 80%

n = Umur alat 10 tahun

c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun

ts = tahun x in tahun

x x

/ 01 , 0 10

Psi 41,0427 6

, 0 0,8 x psi 18.750

in 207,2126 Psi

41,0427

+ −

= 0,6679 in

Digunakan silinder dengan ketebalan ¾ in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.

Spesifikasi Tangki

• Diameter tangki; Dt = 10,5518 m

• Tinggi Tangki; HT = 14,0691 m • Tebal silinder; ts = ¾ in

• Bahan konstruksi = Stainless steel SA – 304

• Faktor korosi = 0,01 in/tahun

6. Pompa Air (P-01)

Fungsi : Untuk mengalirkan air ke Mixer(M-01)

Tipe : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 buah

Bahan konnstruksi : Stainless steel

Kondisi operasi : 30oC.1atm

(38)

Laju alir bahan masuk; F = 6088,9457 kg/jam = 3,7210 lb/detik

(Perry,1997)

Viskositas; µ = 1,005 cp =6,756x 10-4 lbm/ft.detik

(Perry,1997)

Laju alir volumetrik; Q =

ρ

F

= ₃

lb/ft 62,189

lb/detik

3,7210

= 0,0598 ft3/detik

Diameter optimum,IDop = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus,1968)

IDop = 3,9 (0,0598)0,45 (62,189)0,13

= 1,8783 in

Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)

Diameter Luar; OD = 2,38 in

Diameter dalam; ID = 2,067 in = 0,1723 ft

Luas penampang; A = 3,35 in2 = 0,0233 ft2

Kecepatan laju alir; v = A Q

= ₂

3

ft 0,0233

/detik ft 0,0598

= 2,5665 ft/detik

Bilangan Reynold, NRe = µ ρ x ID xv

=

ik lbm/ft.det 10

x 6,756

det / 2,5665 1723

, 0 lb/ft 62,189

4 -3

ik ft ftx

x

= 40705,2549 > 2100 aliran turbulen

Dari grafik7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,022

Kelengkapan pipa:

Panjang pipa lurus L1 = 10 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13

L2 = 1 x 13 x 0,1723 ft = 2,2399 ft

2 buah elbow standar 90o L/D = 30

L3 = 2 x 30 x 0,1723 ft = 10,338 ft

Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27

L4 = 1 x 27 x 0,1723 = 4,6521 ft

(39)

L5 = 1 x 51 x 0,1723 ft = 8,7873 ft +

∑L = 36,0173 ft

Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑F

F ∑ = gcD L fv 2

4 2∑

= ft x ik lbf ft lbm x ft x 1723 , 0 det . / . 174 , 32 2 0173 , 36 ft/detik) 2,5665 ( 022 , 0 4 2 2

= 3,2513 ft lbf/lbm

Tinggi pemompaan ∆Z = 15 ft

Dari persamaan Bernauli;

∆_ _+∆ +

∫

2 +∑ =

1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v

α (Foust,1980)

Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:

∆ _ _α_ gc v 2 2 = 0

Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka

∫

2₁ P

P

dP

V = 0

Sehingga persamaan Bernauli menjadi;

Wf = F

gc g

Z +∑

∆

Kerja pompa; Wf = F

gc g

Z +∑

∆

= 15 ft x ₂

2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft

+ 3,2513 ft lbf/lbm

= 18,2513 ft lbf/lbm

Daya pompa; P = Q x ρ x Wf

= 0,0598 ft3/detik x 62,189 lb/ft3 x 18,253 ft lbf/lbm

= 67,8748 lb ft/detik/550

= 0,1234 HP

(40)

Daya pompa; P =

0,8 HP 0,1234

= 0,1543 HP = ¼ HP

7. Tangki HCl (T-02)

Fungsi : Tempat penyimpanan HCl selama 7 hari

Jumlah : 1 buah

tutup tutup elipsoidal

Perhitungan:

(Perry,1997)

Kebutuhan = 7 hari

Volume tangki = ₃

/ 6 , 1465

7 /

24 /

657,6577 2

, 1

m kg

jam kg x

= 90,4638 m3

3 4

Dt

4 1_π

90,4638 m3 = Dt Dt

3 4 ) 14 , 3 ( 4

1 2

90,4638 m3 = 1,0467 Dt3

Diameter tangki; D = 4,4213 m

2 m 4,4213

= 2,2106 m = 87,0315 in

x 4,4213 m = 5,8951 m = 19,3406 ft

Tinggi tutup; He =

4 1

(41)

Tinggi total HT = 5,8951 +1,1053 = 7,0004 m = 22,96669 ft

(

)

144 1

−

Hs

ρ

Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph = 14,7 Psi +

(

)

144

1 3406 , 9 1 /

91,3058lb ft3 ft−

= 26,3292 Psi

P SE

R x P

+ −0,6 Dimana;

P = Tekanan disain

ts = tahun x in tahun

x x

/ 01 , 0 10

Psi 31,5950 6

, 0 0,8 x psi 18.750

in 0315 , 7 8 Psi 31,5950

+ −

= 0,2835 in

Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in

Spesifikasi Tangki

• Tinggi Tangki; HT = 7,0004 m • Tebal silinder; ts = ½ in

8. Pompa HCl (P-02)

Fungsi : Untuk mengalirkan HCl ke Mixer(M-01)

(42)

Jumlah : 1 buah

Perhitungan:

(Perry,1997)

Viskositas; µ = 1,097 cp = 7,372 x 10-4 lbm/ft.detik

(Perry,1997)

ρ

F

= ₃

lb/ft 91,3058

lb/detik

0,4019

= 0,0044 ft3/detik

IDop = 3,9 (0,0044)0,45 (91,3058)0,13

= 0,6103 in

Dipilih pipa ¾ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)

= ₂

3

ft 0,0037

/detik ft 0,0044

= 1,1892 ft/detik

=

ik lbm/ft.det 10

x 7,372

det / 1,1892 0687

, 0 lb/ft 91,3058

4 -3

ik ft ftx

x

Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,031

Kelengkapan pipa:

1 buah gate valve fully open L/D = 13

L2 = 1 x 13 x 0,0687 ft = 0,8931 ft

(43)

L3 = 2 x 30 x 0,0687 ft = 4,122 ft

L4 = 1 x 27 x 0,0687 = 1,8549 ft

Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51

L5 = 1 x 51 x 0,0687 ft = 3,5032 ft +

∑L = 20,3737 ft

F ∑ = gcD L fv 2

4 2∑

= ft x ik lbf ft lbm x ft x 0687 , 0 det . / . 174 , 32 2 20,3737 ft/detik) 1,1892 ( 031 , 0 4 2 2

= 0,8082 ft lbf/lbm

∆_ _+∆ +

∫

2 +∑ =

1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v

α (Foust,1980)

∆     α gc v 2 2 = 0

∫

2₁ P

P

dP

V = 0

Sehingga persamaan Bernauli menjadi;

Wf = F

gc g

Z +∑

∆

Kerja pompa; Wf = F

gc g

Z +∑

∆

= 15 ft x ₂

2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft

+ 0,8082 ft lbf/lbm

(44)

Daya pompa; P = Q x ρ x Wf

= 0,0044 ft3/detik x 91,3058 lb/ft3 x 15,8082 ft lbf/lbm

= 6,3509 lb ft/detik/550

= 0,0115 HP

Efesiensi pompa = 80%

Daya pompa; P =

0,8 HP 0,0115

= 0,0144 HP = 1/10 HP

9. Mixer (M-01)

Fungsi : Tempat pencampuran air dan HCl

Jumlah : 1 buah

tutup elipsoidal

Perhitungan:

Densitas campuran;ρcamp = 1047,4 kg/m3 = 65,2523 lb/ft3

Kebutuhan = 1 jam

Volume tangki = ₃

/ 4 , 1047

1 /

6746,6034 2

, 1

m kg

jam x jam kg x

= 7,7295 m3

3 4

Dt

4 1 π

7,7295 m3 = Dt Dt

3 4 ) 14 , 3 ( 4

1 2

(45)

Diameter tangki; Dt = 1,9473 m = 6,3887 ft

2 m 1,9473

= 0,9737 m = 38,3346 in

x 1,9473 m = 2,5964 m = 8,5183 ft

Tinggi elipsoidal; He =

4 1

x 1,9473 m = 0,4868 m

Tinggi tangki total; HT = 2,5964 m + 0,4868 m = 3,0832 m

(

)

144 1

−

Hs

ρ

Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph = 14,7 Psi +

(

)

144

1 8,5183 /

65,2523lb ft3 ft−

= 18,1068 Psi

P SE

R x P

+ −0,6 Dimana;

P = Tekanan disain

ts = tahunx in tahun

x x

/ 01 , 0 10

Psi 21,7282 6

, 0 0,8 x psi 18.750

in 3346 , 8 3 Psi 21,7282

+ −

= 0,1555 in

Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in

Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis

pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;

4 ,

4 1 ,

5 1 ,

3 ,

0 = = =

=

E D Da

L Da

W Dt

(46)

Dimana:

Dt = diameter tangki (ft)

Da = diameter pengaduk = 0,3 x 6,3887 ft = 1,9166 ft

W = lebar pengaduk = 1/5 x 1,9166 ft = 0,3833 ft

L = panjang daun pengaduk = ¼ x 1,9166 ft = 0,4792 ft

E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 6,3887 ft = 1,5972 ft

Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan;

P =

550

5 3

gc

m Da n

KT ρ

Dimana;

KT = konstanta pengadukkan 6,3

n = kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps

gc = konstanta gravitasi 32,174 lbm ft/lbf detik2

Sehingga daya; P =

550 det

/ 174

, 32

/ 2523 , 65 ) 1,9166 ( ) 1 ( 3 , 6

2

3 5

3

ik lbf ft lbm

ft lb ft

rps

= 0,6008 HP

Efesiensi motor 80%;

P =

0,8 0,6008

= 0,75 Hp = ¾ HP

Spesifikasi Tangki

• Tinggi Tangki; HT = 3,0832 m • Tebal silinder; ts = ¼ in

• Diameter pengaduk = 1,9166 ft

• Daya motor = ¾ HP

(47)

10. Pompa Mixer (P-03)

Fungsi : Untuk mengalirkan larutan HCl ke Reaktor(R-01)

Tipe : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 buah

Perhitungan:

Viskositas; µ = 2,1 cp = 1,41 x 10-3 lbm/ft.detik

(Perry,1997)

ρ

F

= ₃

lb/ft 65,2523

lb/detik

4,1229

= 0,0632 ft3/detik

IDop = 3,9 (0,0632)0,45 (65,2523)0,13

= 1,9377 in

Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)

= ₂

3

ft 0,0233

/detik ft 0,0632

= 2,7124 ft/detik

=

ik lbm/ft.det 10

x 1,41

det / 7124 , 2 1723 , 0 lb/ft 65,2523

3 -3

ik ft ftx

x

Dari grafik7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,024

Kelengkapan pipa:

(48)

L2 = 1 x 13 x 0,1723 ft = 2,2399 ft

2 buah elbow standar 90o L/D = 30

L3 = 2 x 30 x 0,1723 ft = 10,338 ft

L4 = 1 x 27 x 0,1723 = 4,6521 ft

Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51

L5 = 1 x 51 x 0,1723 ft = 8,7873 ft +

∑L = 36,0173 ft

F

∑ =

gcD L fv 2

4 2∑

=

ft x

ik lbf ft lbm x

ft x

1723 , 0 det . / . 174 , 32 2

36,0173 ft/detik)

2,7124 ( 024 , 0 4

2 2

= 2,2944 ft lbf/lbm

∆_ _+∆ +

∫

2 +∑ =

1 2

2

P

Wf F dP V gc

g Z gc

v

α (Foust,1980)

∆ _ _α_

gc v

2

= 0

∫

2₁ P

P

dP