Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun

(1)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009.

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN GLUKOSA DARI PATI JAGUNG

DENGAN PROSES HIDROLISA

DENGAN KAPASITAS 12000 TON/TAHUN

SKRIPSI OLEH :

SRI INDAH

040405022

TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, yang selalu tiada hentinya memberikan rahmat dan PertolonganNya kepada Penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN GLUKOSA DARI JAGUNG DENGAN PROSES HIDROLISIS DENGAN KAPASITAS 12000 TON/TAHUN

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Maya Sarah ST,MT sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini

3. Bapak Dr. Ir. Irvan, Msi sebagai koordinator tugas akhir

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Ketua Departemen teknik Kimia

(3)

6. Saudara-saudara penulis Raja Naposo Dalimunthe ST, Merrylan Dalimunthe, AMKeb, dan Sri Arafah Dalimunthe atas dukungan dan perjuangan untuk penulis. Khususnya kepada saudara penulis Raja Naposo Dalimunthe ST yang telah banyak berkorban dan berjuang untuk Penulis. Lewat Sepatah dua kata ini izinkan Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya, tidak akan bisa penulis samai disini tanpa perjuangannya.

7. Erpan Johardi Hasibuan yang telah memberikan semangat dan motivasi yang tak terhingga kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Buat teman – teman penulis Uli CRS yanhg telah banyak membantu penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Ismed Muda Nasution, Mairani Nasution ST, Siti Sari Rahmadani ST, Nurmaida ST, Deni Mardayani , Marliza Wanda, Yola Yolanda, Asrul Hakim Matondang ST, dan yang lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu namanya

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, 24 Maret 2009 Penulis

SRI INDAH

(4)

INTISARI

Salah satu upaya peningkatan nilai tambah pada sub sektor agroindustri adalah pemanfaatan pati jagung sebagai bahan baku pembuatan glukosa. Pabrik Pembuatan Glukosa ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 12.000 ton/tahun (1515,1515 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.

Lokasi pabrik adalah di hilir Sungai Deli, Sumatera Utara, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 16.241,5 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT).

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik glukosa, adalah : - Total modal investasi : Rp 122.621.539.561,-

- Biaya produksi : Rp 98.867.588.840,- - Hasil penjualan per tahun : Rp 141.822.927.180,- - Laba bersih : Rp 30.236.580.522,-

- Profit Margin : 30,44%

- Break even point (BEP) : 43,55 % - Return of Investment : 24,66 % - Pay Out Time : 4,0554 tahun - Return On Network : 41,10 % - Internal Rate of Return : 36,19 %

(5)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTI SARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii DAFTAR TABEL ... IX BAB I : PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Perancangan ... I-2 1.4 Manfaat Perancangan ... I-3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Jagung ... II-1 2.2 Gula-Gula Karbohidrat ... II-3 2.2.1 Monosakarida... II-3 2.2.2 Disakarida ... II-4 2.2.3 Polisakarida ... II-5 2.3 Glukosa ... II-8 2.4 Reaksi Hidrolisa ... II-9 2.5 Sifat-Sifat Bahan ... II-10 2.6 Pembuatan Glukosa ... II-12 2.6.1 Deskripsi Proses ... II-12

BAB III : NERACA MASSA ... III-1 BAB IV : NERACA PANAS ... IV-1 BAB V : SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI : INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

(6)

BAB VII : UTILITAS ... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-10 7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-11 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-13 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-21

BAB VIII : LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-2 8.3 Kebutuhan Areal untuk Pendirian Pabrik ... VII-3

(7)

BAB X : ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.2 Biaya Produksi Total/Total Cost ... X-4 10.3 Total Penjualan/Total Sales ... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi... X-5 BAB XI : KESIMPULAN ... XI-1

(8)

DAFTAR GAMBAR

(9)

(10)

DAFTAR TABEL

(11)

Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli ... VII-4 Tabel 7.5 Data Baku Limbah Cair ... VII-4 Tabel 8.1 Pembagian Areal Tanah ... VIII-3 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan KUalifikasinya ... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-11 Tabel LB.1 Perhitungan ∆Hf298(kJ/mol) ... LB-1

(12)

(13)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan industri di Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang merupakan usaha jangka panjang untuk merombak struktur perekonomian nasional. menuju era globalisasi yang lebih menitikberatkan pada sub sektor agroindustri sesuai dengan kekayaan alam yang dimiliki.

Pembangunan agroindustri ditingkatkan agar mampu menjamin pemanfaatan hasil pertanian secara optimal dengan memberikan nilai tambah yang tinggi melalui pengembangan dan penguasaan teknologi pengolahan, melalui keterkaitan yang menguntungkan antara petani, produsen dengan pihak industri (GBHN 1993).

Salah satu upaya peningkatan nilai tambah pada sub sektor agroindustri adalah pemanfaatan pati jagung sebagai bahan baku pembuatan glukosa. Selain untuk pengolahan glukosa, jagung dapat juga diolah menjadi bahan makanan sereal, dan sebagai bahan penyedap rasa jagung. Hal ini tentunya akan menguntungkan pihak petani jagung karena akan mempermudah bagi pemasaran hasil tanamannya dan juga menguntungkan pihak industri.

Menurut data statistik, banyaknya pati jagung secara umum yang digunakan sebagai bahan baku industri pangan pada tahun tahun 2006 sebanyak 8.470.529 kg dengan nilai kurang lebih US $2.625.863. (Badan Pusat Statistik Statistik Indonesia 2006).

Dari data tersebut, maka nilai jagung dapat lebih berharga jika diolah sedemikian rupa dengan cara yang tepat maka akan lebih bernilai tambah, sehingga dapat lebih meningkatkan pendapatan nasional dan meningkatkan taraf hidup petani melalui pemberdayaan sumber pertanian yaitu jagung.

(14)

Kebutuhan glukosa di Indonesia ditunjukkan pada tabel berikut : Tabel 1.1 Kebutuhan glukosa

Tahun Impor (Kg) Ekspor (Kg)

2006 12.249.411 4814153

2005 3563798 1945361

2004 8740141 2270865

(Badan Pusat Statistik Indonesia 2004 – 2006)

Dari beberapa gambaran mengenai glukosa tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa, besar peluang untuk dapat meningkatkan jumlah produksi glukosa, dengan pemanfaatan pati jagung sehingga dapat meningkatkan perekonomian negara.

1.2 Perumusan Masalah

Tanaman jagung sudah lama ditanam oleh petani di hampir semua daerah di Indonesia yang selama ini belum termanfaatkan secara maksiaml Untuk itu bagimana cara agar dapat meningkatkan pendapatan petani dan menambah kegunaan jagung maka dibuatlah glukosa dari jagung. Melihat kebutuhan impor gula yang sangat besar perlu dilakkan suatu usaha untuk meningkatkan produksi dan mutu glukosa. Usaha tersebut dapat mengurangi ketergantungan impor dan membuka peluang bagi investor lainnya dalam mengembangkan industri di Indonesia.

1.3 Tujuan Perancangan

Tujuan perancangan pabrik glukosa ini adalah untuk memanfaatkan hasil pertanian berupa jagung yang selama ini belum dimanfaatkan secara maksimal. Perancangan ini juga dimaksudkan untuk menekan tingkat impor glukosa sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri di masa yang akan datang.

(15)

1.4 Manfaat Perancangan

Manfaat perancangan pabrik glukosa ini adalah kita dapat menambah nilai guna dari jagung dengan membuatnya menjadi glukosa. Perancangan ini dijuga dapat bermanfaat menekan tingkat impor glukosa untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri pada masa yang akan datang.

(16)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jagung

Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selai Tengah dan Selatan, jagung juga menjadi alternatif sumber pangan di Amerika Serikat. Penduduk beberapa daerah di Indonesia (misalnya di karbohidrat, jagung juga ditanam sebaga diambil minyaknya (dari biji), dibuat tepung (dari biji, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena), dan bahan baku industri (dari tepung biji dan tepung tongkolnya). Tongkol jagung kaya akan pembuata sebagai penghasil bahan farmasi.

Berdasarkan bukti genetik, antropologi, dan arkeologi diketahui bahwa daerah asal jagung adalah Amerika Tengah (Meksiko bagian selatan). Budidaya jagung telah dilakukan di daerah ini 10.000 tahun yang lalu, lalu teknologi ini dibawa ke Amerika Selatan (Ekuador) sekitar 7000 tahun yang lalu, dan mencapai daerah pegunungan di selatan Peru pada 4000 tahun yang lal menunjukkan bahwa jagung (Zea mays ssp. mays) merupakan keturunan langsung dari berlangsung paling tidak 7000 tahun oleh penduduk asli setempat, masuk gen-gen dari subspesies lain, terutama Zea mays ssp. mexicana. Istilah teosinte sebenarnya digunakan untuk menggambarkan semua ssp. mays. Proses domestikasi menjadikan jagung merupakan satu-satunya spesies tumbuhan yang tidak dapat hidup secara liar di alam. Hingga kini dikenal 50.000 varietas jagung, baik ras lokal maupun kultivar.

(17)

Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1m sampai 3m, ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6m. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga ruas teratas sebelum bunga jantan. Meskipun beberapa (seperti padi), pada umumnya jagung tidak memiliki kemampuan ini.

Akar jagung tergolong akar serabut yang dapat mencapai kedalaman 8 m meskipun sebagian besar berada pada kisaran 2 m. Pada tanaman yang sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari buku-buku batang bagian bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman.

Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana sorgum dan tebu, namun tidak seperti padi atau gandum. Terdapat mutan yang batangnya tidak tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batang beruas-ruas. Ruas terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku. Batang jagung cukup kokoh namun tidak banyak mengandung lignin.

dan Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stoma pada daun jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki familia Poaceae. Setiap stoma dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas. Struktur ini berperan penting dalam respon tanaman menanggapi defisit air pada sel-sel daun.

(18)

Biji jagung kaya akan karbohidrat. Sebagian besar berada pada endospermium. Kandungan karbohidrat dapat mencapai 80% dari seluruh bahan kering biji. Karbohidrat dalam bent amilopektin. Perbedaan ini tidak banyak berpengaruh pada kandungan gizi, tetapi lebih berarti dalam pengolahan sebagai bahan pangan. Jagung manis tidak mampu memproduksi pati sehingga bijinya terasa lebih manis ketika masih muda.

( Tjitrosoepomo, 2005)

2.2 Gula-Gula Karbohidrat

Karbohidrat merupakan senyawa karbon,hidrogen dan oksigen yang banyak terdapat di alam yang mempunyai rumus empiris CH2O. Karbohidrat merupakan

sumber energi yang paling utama dalam tubuh makhluk hidup. Di samping sebagai sumber energi bagi makhluk hidup. Karbohidrat memiliki kegunaan yang luas dalam bidang industri, misalnya kertas, industri fermentasi, industri makanan dan minuman dan sebagainya.

Pada umumnya gula karbohdirat terbagi dalam tiga kelompok : a. Monosakarida

b. Disakarida c. Polisakarida

2.2.1 Monosakarida

Monosakarida adalah gula tunggal seperti glukosa, fruktosa dan dekstrosa yang mempunyai rumus yang sama C6H12O6. Glukosa disebut juga gula anggur atau

dekstrosa karena mempunyai sifat memutar bidang polarisasi ke kanan (+). Fruktosa mempunyai sifat kebalikannya yaitu dapat memutar bidang polarisasi ke kiri (-).

Gula tunggal (monosakarida) ini tidak dapat dipecah lagi sehingga mempunyai rumus yang lebih sederhana lagi. Glukosa dan fruktosa dalam prakteknya disebut juga gula reduksi.

(19)

Struktur dari glukosa dan fruktosa disajikan pada gambar 2.1 berikut ini :

CHO – C – C – C – C – CH2OH CH2OH – C – C – C – C – CH2OH

Glukosa Fruktosa

Gambar 2.1 Struktur dari glukosa dan fruktosa (Fessenden,1999)

Sakarosa dapat dipecahkan menjadi glukosa dan fruktosa, tetapi glukosa dan fruktosa ini sudah tidak dapat dipecahkan lagi walaupun oleh larutan asam yang amat encer. Yang terpenting adalah pengaruh dari larutan basa ini ternyata dapat merubah glukosa dan fruktosa yang termasuk dalam gula reduksi menjadi macam-macam asam organik yang dengan basa dapat membentuk suatu garam.

Pada suhu dibawah 550C pemecahan ini tidak begitu berarti karena hasil pemecahan pada suhu rendah hanya menghasilkan zat-zat dengan warna tua sehingga akan dapat mempengaruhi gula. Dengan demikian, pemecahan gula reduknya hanya akan merugikan pabrik saja sehingga peristiwa pemecahan tersebut harus dicegah.

2.2.2 Disakarida

Disakarida tersusun dari gabungan 2 buah gula tunggal. Yang terpenting didalamnya adalah sakarosa atau sukrosa yang lazim disebut gula tebu. Secara kimiawi, sukrosa juga termasuk gula bit. Disakarida sebetulnya termasuk polisakarida yaitu bentuk polisakarida yang paling sederhana dengan rumus C12H22O11.

Gambar 2.2. Struktur dari sukrosa (Fessenden,1999) OH H OH OH

H OH H H

O H OH OH

OH H H

C H

O H

O C CH2OH

C H OH

C H

C OH

H

O CH2OH

H C OH

C H OH

C C

O

H

(20)

Bagian sebelah kiri molekul berasal dari glukosa (terbentuk cincin piranosa), bagian sebalah kanan berasal dari fruktosa (terbentuk dari cincin furanosa).

2.2.3 Polisakarida

Polisakarida tersusun dari banyak molekul gula tunggal, yang terpenting selain disakarida adalah sellulosa yang mempunyai rumus (C12H22O11) dan pati

(C6H10O5)8. Selulosa merupakan bagian dari dinding sel yang merupakan bagian

pokok dari pisang. Molekul selulosa tersusun lebih dari 1000 molekul glukosa yang satu sama lainnya dihubungkan dengan oksigen.

Pati atau amilum adalah berwuj dihasilkan ole sebagai sumber energi yang penting. Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, sifat keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat pada Penjelasan untuk gejala ini belum pernah bisa tuntas dijelaskan.

Dalam bahasa sehari-hari (bahkan kadang-kadang di khazanah ilmiah), istilah "pati" kerap dicampuradukkan dengan starch) adalah penyusun (utama) tepung. Tepung bisa jadi tidak murni hanya

(21)

2.2.3.1 Amilosa

Hidrolisis lengkap amilosa menghasilkan hanya D-glukosa, hidrolisis parsial menghasilkan maltosa sebagai satu-satunya disakarida. Disimpulkan bahwa amilosa adalah polimer linear dari -D-Glukosa. Beda antara amilosa dan selulosa ialah ikatan glikosidanya : dalam selulosa dan dalam amilosa. Perbedaan ini menyebabkan perbedaan sifat antara kedua polisakarida ini. Terdapat 250 satuan glukosa atau lebih per molekul amilosa. Banyaknya satuan bergantung spesies hewan atau tumbuhan itu.

Molekul amilosa membentuk spiral di sekitar molekuk I2, timbul warna biru

tua dari interaksi antara keduanya. Warna ini merupakan dasar uji iod untuk pati, dalam mana suatu larutan iod ditambahkan ke suatu contoh yang tidak diketahui, untuk menguji hadirnya pati.

Gambar 2.4 Struktur Amilosa (Fessenden,1999)

2.2.3.2 Amilopektin

Suatu polisakarida yang jauh lebih besar dari pada amilosa, mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul. Seperti rantai dalam amilosa, rantai utama dari amilopektin mengandung 1,4- -D-Glukosa. Tidak seperti amilosa, amilopektin bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung untuk kira-kira tiap 25 satuan glukosa. Ikatan pada titik percabangan ialah ikatan 1,6- -Glukosa.

(22)

diperoleh dari hidrolisis parsial amilopektin, yang biasa dirujuk sebagai dekstrin, digunakan untuk membuat lem, pasta dan kanji tekstil.

Gambar 2.5 Struktur Amilopektin (www.wikipedia)

2.2.3.3 Glikogen

Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam sistem hewan (terutama dalam hati dan otot). Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin. Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat 1,4- dengan percabangan-percabangan (1,6- ). Beda antara glikogen dan amilopektin ialah bahwa glikogen lebih bercabang dari pada amilopektin.

Gambar 2.6 Struktur Glikogen

(23)

2.3 Glukosa

Glukosa dipergunakan dalam industri makanan dan minuman, terutama dalam industri permen, selai dan pembuatan buah kaleng.

Tabel 2.1 Syarat mutu Glukosa

KOMPONEN SPESIFIKASI

Gula reduksi dihitung sebagai d-Glukosa Pati

Sulfur

Pemanis buatan

Maksimum 30% Tidak nyata

Untuk kembang gula maksimum 400 ppm, yang lainnya 40 ppm

Negatif Sumber : SII 0418-81, 2001

Kemajuan dalam konversi enzim dapat menghasilkan glukosa dengan kadar dekstrosa 95%, kadar dekstrosa lebih tinggi dapat diperoleh dengan menggunakan konsentrasi substrat yang lebih rendah, tetapi ada batas ekonomisnya.

Kadar dekstrosa juga bisa berkurang oleh adanya trans-glukosa karena enzim yang digunakan tidak murni. Dosis enzim yang tinggi dan waktu konversi yang terlalu panjang mengakibatkan polimerisasi membentuk maltosa yang dapat juga terbentuk karena konversi non ideal.

Pada suhu 60oC kelarutan dekstrosa sama dengan sukrosa. Pada suhu dibawah 60oC kelarutan sukrosa lebih tinggi dibanding dekstrosa, sebaliknya pada suhu di atas 60oC kelarutan dekstrosa lebih tinggi. Suhu transisi dekstrosa adalah pada suhu 50oC, pada suhu di bawah ini monohidrat glukosa membentuk fasa padat.

Dekstrosa tidak mudah mengkristal seperti sukrosa. Inti kristal tidak terbentuk sampai larutan dekstrosa mencapai kejenuhan 75%. Tetapi pada suhu tinggi sirup glukosa dapat mengkristal.

2.4 Reaksi Hidrolisa

(24)

Teknologi Biokimia dapat dikelompokkan lagi menjadi tiga sub kelompok berdasarkan metode hidrolisis yang digunakan, yaitu: 1) hidrolisis asam encer (dilute acid hydrolysis), 2) hidrolisis asam pekat (concentrated acid hydrolysis), dan 3) hidrolisis enzymatic (enzymatic hydrolylisis)

a. Secara umum hidrolisis asam encer terdiri dari dua tahap. Tahap pertama dilakukan dalam kondisi yang rendah daripada tahap kedua. Tahap ini sebagian besar hemiselulosa akan terhidrolisis. Tahap kedua dioptimasi untuk menghidrolisis selulosa.

b. Perbedaan hidrolisis asam pekat dengan hidrolisis asam encer dapat dilihat dalam gambar di bawah ini. Hidrolisis asam pekat meliputi proses dekristalisasi selulosa dengan asam pekat dan dilanjutkan dengan hidrolisis selulosa dengan asam encer. Tantangan utama dari teknologi ini adalah pemisahan gula dengan asam, recovery asam, dan rekonsentrasi asam.

c. Proses hidrolisis enzimatik mirip dengan proses-proses di atas yaitu dengan menganti asam dengan enzim. Teknik ini dikenal dengan teknik Hidrolisis dan Fermentasi Terpisah (Separated Hydrolysis and Fermentation). Hidrolisis dengan enzim tidak membuat atau menghasilkan kondisi lingkungan yang kurang mendukung proses biologi/fermentasi seperti pada hidrolisis dengan asam, kondisi ini memungkinkan untuk dilakukan tahapan hidrolisis dan fermentasi secara bersamaan yang dikenal dengan Simulaneuos Saccharification and Fermentation (SSF).

Tabel 2.2 Perbandingan antara hidrolisis asam dan hidrolisis enzimatik

Variabel Pembanding Hidrolisis Asam Hidrolisis Enzimatik Kondisi hidrolisis yang ‘lunak’ (mild) Tidak Ya

Hasil hidrolisis tinggi Tidak Ya

Penghambatan produk selama hidrolisis Tidak Ya Pembentukan produk samping yang

menghambat Ya Tidak

Katalis yang murah Ya Tidak

(25)

Secara umum hidrolisis enzimatik memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan hidrolisis asam, tetapi hidrolisis enzimatik juga memiliki beberapa masalah. Seringkali hidrolisis enzimatik memerlukan waktu beberapa hari, sedangkan untuk asam hanya memerlukan waktu beberapa menit saja. Harga enzim cukup mahal dibandingkan dengan harga asam sulfat dan asam klorida yang murah. (Taherzadeh & Karimi, 2006)

2.5 Sifat-Sifat Bahan 1. Biji Jagung

Sifat-sifat umum :

a. Kandungan air sebesar 10,5 % b. Kandungan protein sebesar 10,3% c. Kandungan minyak/lemak sebesar 5,5% d. Kandungan abu : 1, 7 %

e. Kandungan karbohidrat :

• Zat tepung/pati : 70,3 % • Serat kasar : 2,2 % f.Kandungan zat lain sebesar 0,4%

g. Densitas : 2,7 – 3,8 g/cm3 h. Bentuk fisik (60 DEG F) : Padat

i. pH : 7.3

j. Specific gravity : 0,8-1,2 k. Warna jagung : kuning

2. H2O

Sifat fisika :

 Berat molekul : 18,016 gr/mol

 Indeks bias : 1,33

 Titik didih : 1000C

 Titik beku : 00C

(26)

 Viskositas : 0,01002 poise

 ∆H250C : -57,7979 kcal/mol dalam wujud gas  ∆H250C : -68,3174 kcal/mol dalam wujud cair  Tidak beracun dan bewarna

 Tidak berbau dan berasa Sifat Kimia :

 Bentuk molekul padatnya hexagonal

 Bersifat polar

 Pelarut yang baik bagi senyawa organik

 Merupakan elektrolit lemah

 Memiliki ikatan hidrogen (Sumber : Perrys, 1997) 3. HCl (Asam Klorida)

Sifat Fisika :

 Berat molekul : 36,47 gr/mol

 Rapat jenis : 1,181 gr/mol

 Kelarutan pada air dingin : 82,3

 Kelarutan pada air panas : 541

 Densitas HCl pada 800C : 1,059 gr/ml Sifat Kimia :

 Merupakan asam kuat

 Mudah larut dalam air

 Memerahkan kertas lakmus

 HCl gas dapat langsung bereaksi dengan amoniak

 Dalam air akan mengionisasi (Sumber : Perrys, 1997)

2.6 Pembuatan Glukosa 2.6.1 Deskripsi Proses

(27)

ditambahkan air ke dalam tangki perebusan dengan perbandingan antara air dengan bahan baku (jagung) sebanyak 1 : 2. Dari Tangki Perebusan masuk ke Hammer Mill (HM-01) untuk menghaluskan jagung yang telah lunak menjadi bubur. Selanjutnya pati dimasukkan ke dalam reaktor hidrolisa (RH) yang beroperasi pada suhu 80oC dan tekanan 1 atm lalu ditambahkan HCl sebagai katalis untuk mempercepat proses reaksi kimia. Tujuan larutan dimasukkan ke dalam reaktor hidrolisa adalah untuk memberi kesempatan semua molekul pati agar dapat terhidorlisa secara optimal. Pada tangki hidrolisa terjadi reaksi dengan konversi sebesar 98%.

(28)

BAB III

NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan Glukosa dari jagung dengan kapasitas bahan baku 12.000 ton/tahun diuraikan sebagai berikut :

Basis perhitungan : 1 jam

Waktu bekerja : 330 hari/tahun Satuan operasi : kg/jam

3.1 Tangki Perebusan

Tabel 3.1 Neraca Massa di Tanki Perebusan

komposisi

masuk keluar

alur 1 alur 2 alur 3

pati 1065,1515 1065,1515

protein 156,0606 156,0606

abu 25,7576 25,7576

air 159,0909 757,5756 916,6665

lemak 75,7576 75,7576

serat 33,3333 33,3333

Sub Total 1515,1515 757,5756 2272,7271

Total 2272,7271 2272,7271

3.2 Reaktor Hidrolisa

Tabel 3.2 Neraca Massa di Reaktor Hidrolisa

komposisi

masuk keluar

pati 1065,1515 21,3030

protein 156,0606 156,0606

abu 25,7576 25,7576

air 916,6665 286,3636 1087,0470

(29)

Tabel 3.2 Neraca Massa di Reaktor Hidrolisa …… (lanjutan)

serat 33,3333 33,3333

glukosa 1159,8316

HCl 168,1818 168,1818

Sub Total 2272,7271 454,5454 2727,2725

Total 2727,2725 2727,2725

3.3 Cooler I

Tabel 3.3 Neraca Massa di Cooler I

komponen

masuk keluar

alur 6 alur 7

pati 21,3030 21,3030

protein 156,0606 156,0606

abu 25,7576 25,7576

air 1087,0470 1087,0470

lemak 75,7576 75,7576

serat 33,3333 33,3333

HCl 168,1818 168,1818

Glukosa 1159,8316 1148,2333

HMF 11,5983

Total 2727,2725 2727,2725

3.4 Filter Press

Tabel 3.4 Neraca Massa di Filter Press

komponen

masuk keluar

pati 21,3030 - 21,3030

protein 156,0606 155,2803 0,7803

abu 25,7576 - 25,7576

air 1087,0470 5,4352 1081,6117

Lemak 75,7576 - 75,7576

Serat 33,3333 33,3333

HCl 168,1818 168,1818

(30)

Glukosa 1148,2333 5,7412 1142,4922

HMF 11,5983 11,5983

Sub Total 2727,2725 199,7900 2527,4825 Total 2727,2725 2727,2725

[image:30.595.120.449.193.713.2]

3.5 Germ Separator 01 (GS-01)

Tabel 3.5 Neraca Massa di Germ Separator 01

komponen

masuk keluar

alur 9 alur10 alur 11

abu 25,7576 - 25,7576

pati 21,3030 21,1965 0,1065

protein 0,7803 0,7803

lemak 75,7576 75,3788 0,3788

air 1081,6117 1081,6117

HCl 168,1818 168,1818

Glukosa 1142,4922 1142,4922

HMF 11,5983 11,5983

Sub Total 2527,4825 96,5753 2430,9072 Total 2527,4825 2527,4825

3.6 Rotary Filter 01

Tabel 3.6 Neraca Massa di Rotary Filter 01

komponen

masuk keluar

alur 11 alur12 alur 13 abu 25,7576 25,7576 0,0000

pati 0,1065 0,1065

protein 0,7803 0,7803

lemak 0,3788 0,3788

air 1081,6117 1081,6117

HCl 168,1818 168,1818

Glukosa 1142,4922 1142,4922

HMF 11,5983 11,5983

(31)

[image:31.595.113.472.140.654.2]

3.7 Evaporator 01

Tabel 3.7 Neraca Massa di Evaporator 01

komponen

masuk keluar

alur 14 alur15 alur 16 air 1081,6117 594,8864 486,7253

pati 0,1065 0,1065

protein 0,7803 0,7803

lemak 0,3788 0,3788

HCl 168,1818 168,1818 0,0000

Glukosa 1142,4922 1142,4922

HMF 11,5983 11,5983

Sub Total 2405,1496 763,0682 1642,0813 Total 2405,1496 2405,1496

3.8 Kolom Adsorpsi

Tabel 3.8 Neraca Massa di Kolom Adsorpsi

Komponen masuk keluar

alur 17 alur 18 alur 19 alur 20

Air 486,7253 486,7253

Pati 0,1065 0,1065

Protein 0,7803 0,7803

Lemak 0,3788 0,3788

Glukosa 1142,4922 1142,4922

HMF 11,5983 11,5983

Karbon Aktif

221,9025 221,9025

Sub Total 1642,0813 221,9025 233,5008 1630,4830

(32)

[image:32.595.114.447.134.555.2]

3.9 Evaporator 02

Tabel 3.9 Neraca Massa di Evaporator 02

komponen

masuk keluar

alur 21 alur 22 alur 23 air 486,7253 379,6457 107,0796

pati 0,1065 0,1065

protein 0,7803 0,7803

lemak 0,3788 0,3788

Glukosa 1142,4922 1142,4922

Sub Total 1630,4830 379,6457 1250,8373 Total 1630,4830 1630,4830

3.9 Kristalizer

Tabel 3.9 Neraca Massa di Kristalizer

komponen

masuk keluar

pati 0,1065 0,1065

protein 0,7803 0,7803

lemak 0,3788 0,3788

Glukosa 1142,4922 892,3247

molase 225,1507 25,0167

Sub Total 1250,8373 267,9825 982,8548 Total 1250,8373 1250,8373

3.10 Rotary Dryer

Tabel 3.10 Neraca Massa di Rotary Dryer

komponen

masuk keluar

pati 0,1065 0,1065

protein 0,7803 0,7803

lemak 0,3788 0,3788

(33)

molase 25,0167 25,0167

Sub Total 982,8548 83,8033 899,0514 Total 982,8548 982,8548

BAB IV NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam Temperatur basis : 250C

[image:33.595.104.469.76.624.2]

4.1 Tangki Perebusan

Tabel 4.1 Neraca Panas Tangki Perebusan Komponen Masuk (kJ/Jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 36385,3160

Produk 182206,6072

Panas yang masuk 145821,2912

Total 182206,6072 182206,6072

4.2 Reaktor Hidrolisa

Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor Hidrolisa Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 306899,6455

Produk 469941,5130

Steam 13214914,7009

panas reaksi 13051872,8334

(34)

[image:34.595.113.494.140.673.2]

4.3 Cooler 01

Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler 01

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 469941,5130

Produk 297996,9306

Air pendingin -171944,5824

Total 297996,9306 297996,9306

4.4 Heater 02

Tabel 4.4 Neraca Panas Heater 02

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJjam)

Umpan 268633,0973

Produk 543844,0110

Panas yang masuk 275210,9137

Total 543844,0110 543844,0110

4.5 Evaporator 01

Tabel 4.5 Neraca Panas Evaporator 01

Umpan 543844,0110

Produk 1665943,0204

Steam 1122099,0095

(35)

4.6 Cooler 02

Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Cooler 02 Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 226487,3452

Produk 165817,5094

Total 165817,5094 165817,5094

4.7 Evaporator 02

Tabel 4. 7 Neraca Panas Tangki Evaporator 02 Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 165041,5755

Produk 234286,3214

Steam 69244,7459

Total 234286,3214 234286,3214

[image:35.595.112.466.168.650.2]

4. 8 Cooler 03

Tabel 4.8 Neraca Panas Cooler 03

Umpan 266236,3733

Produk 351387,8900

Air pendingin 85151,5167

(36)

[image:36.595.115.458.168.539.2]

4.9 Cristalizer

Tabel 4.9 Neraca Panas Cristalizer

Umpan 109529,6651

Produk -31264.5593

Total -31264,5593 -31264,5593

4.10 Rotary Dryer

Tabel 4.10 Neraca Panas Rotary Dryer Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan -47609,9494

Produk 40907114,8288

Air pendingin 40954724,7782

Total 40907114,8288 40907114,8288

4.11 Kondensor

Tabel 4.11 Neraca Panas Kondensor

Umpan 1439455,6752

Produk 71542,1847

(37)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku Jagung

Fungsi : Menyimpan bahan baku kulit jagung sebelum diproses Bentuk : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Jumlah : 1 unit Kebutuhan : 1 minggu

Kondisi ruangan : Temperatur : 25°C Tekanan : 1 atm Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata

Lantai : semen

Atap : seng

Ukuran : Panjang = 18 m Lebar = 12 m Tinggi = 6 m

5.2 Tangki Perebusan (T-01)

Fungsi : Untuk merebus jangung

Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A

Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 17,2724 m3

Kondisi operasi : Temperatur = 50°C

Tekanan = 1 atm

Ukuran : .Silinder :

(38)

Tebal : 1 ½ in

5.3 Tangki Penyimpanan HCl (T-02)

Fungsi : Untuk menyimpan HCl sebelum diproses

Kondisi operasi : Temperatur : 30°C

Tekanan : 1 atm

Ukuran : -.Silinder : Diameter : 4,4979 m Tinggi : 5,99973 m

Tebal : 1 ½ in -. Tutup : Diameter : 4,4979 m

Tinggi : 1,1245 m Tebal : 1 ½ in 5.4 Tangki Sisa HCl (T-03)

Fungsi : Untuk menyimpan sisa HCl setelah diproses Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A

Kapasits : 169,2980 m3

Kondisi operasi : Temperatur : 30°C Tekanan : 1 atm

Ukuran : .Silinder : Diameter : 5,2379 m Tinggi : 6,9839 m

Tebal : 2 in Tutup : Diameter : 5,2379 m

(39)

Tebal : 2 in

5.5 Tangki Molase (T-04)

Fungsi : Untuk menyimpan molase

Bentuk : Silinder dengan dasar dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade C

Kapasits : 42,1675 m3

Ukuran : Silinder : Diameter : 1,6335 m Tinggi : 2,1780 m

Tebal : 1 ½ in Tutup : Diameter : 1,6335 m

Tinggi : 0,4048 m

5.6 Kolom Adsorpsi (KA-01)

Fungsi : Untuk menjernihkan larutan glukosa

Ukuran : Silinder : Diameter : 1,6335 m

(40)

Tinggi : 0,4048 m Tebal : 1 ½ in

5.7 Tangki Limbah (T-05)

Fungsi : Untuk menyimpan limbah yang berasal dari filter press Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Tebal : 1 ½ in Tutup : Diameter : 3,1768 m

Tinggi : 0,7942 m Tebal : 1 ½ in

5.8 Cooler 01

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke filter press • Jenis : 1-2 shell and tube

• Jumlah : 1 unit

• Bahan konstruksi : Carbon Steel • Diameter tube : 3/4 in OD • Jenis tube : 18 BWG • Panjang tube : 15 ft

• Pass : 4

(41)

5.9 Cooler 02

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke kolom adsorpsi

• Jenis : 1-2 shell and tube

• Jumlah : 1 unit

• Pass : 8

• Pitch (PT) : 15/16 in triangular pitch

5.10 Cooler 03

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke kristalizer • Jenis : 1-2 shell and tube

• Jumlah : 1 unit

• Pass : 8

(42)

5.11 Kondensor

Fungsi: Tempat mengubah uap HCl dan uap air menjadi cairan • Jenis : 1-2 shell and tube

• Jumlah : 1 unit

• Pass : 2

• Pitch (PT) : 15/16 in triangular pitch

5.12 Heater 01

Fungsi : Tempat menaikkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke evaporator 01

• Jenis : 1-2 shell and tube

• Jumlah : 1 unit

• Pass : 2

(43)

5.13 Evaporator 1

Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari heater 01

• Jenis : Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan alas dan tutup ellipsoidal

• Jumlah : 1 unit

• Kapasitas tangki : 2,3467 m3 • Diameter tangki : 1,2584 m • Tinggi tangki : 1,6779 m • Tingi tutup : 0,3146 m • Diameter pengaduk : 0,4195 m • Daya : 0,0060 hp • Panjang koil : 139 m • Jumlah lilitan : 134 in

5.14 Evaporator 02

Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari tangki karbon aktif • Jenis : Tangki berpengaduk flat six blade open turbine

dengan alas dan tutup ellipsoidal

• Jumlah : 1 unit

(44)

• Panjang koil : 20 m • Jumlah lilitan : 147 in

5.15 Reaktor Berpengaduk

Fungsi : Tempat terjadi reaksi hidrolisis • Jenis : Mixed flow reactor

• Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal • Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C

• Jumlah : 1 unit • Kapasitas : • Kondisi opersi

Temperatur : 80°C Tekanan : 1 atm • Silinder

Diameter : 1,1566 m Tinggi : 1,5421 m Tebal : ½ in • tutup

Diameter : 1,1566 m Tinggi : 0,2891m Tebal : ½ in

5.16 Hammer Mill

Fungsi : Untuk menghaluskan bahan • Jenis alat : Hummer-Roll Mill • Kapasitas : 2272,7271 kg/jam • Dimensi motor : 30x30 in

(45)

• Material : comercial steel

5.17 Bucket Elevator 01

Fungsi : Mengangkut jagung dari gudang penyimpanan ke tangki perebusan • Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator • Bahan konstruksi : Malleable-iron

• Jumlah : 1 unit

• Kapasitas : 1696,9697 kg/jam • Daya : 0,8116 hp

5.18 Screw Conveyor 01

Fungsi : mengangkut bubur jagung ke reaktor Jenis : Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,0655 ft3/s

Spesifikasi pipa : 3 in nominal size, 80 schedule number Daya pompa : 0,0052 hp

5.19 Screw Conveyor 02

Fungsi : Mengangkut bahan dari kristalizer ke rotary Dryer Jenis : Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

5.20 Belt Conveyor

(46)

Jumlah : 1 unit

5.21 Rotary Filter 1 (RF-01)

Fungsi : memisahkan abu yang terkandung dalam larutan Jenis : Rotary drum filter

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur : 60 °C

Tekanan operasi : 1 atm

Luas area filter : 1,6 m²

Ukuran tangki : Diameter : 0,5529 m Panjang : 1,6588 m Tebal : 1/4 in

Daya motor filtrasi : 1/2 hp

5.22 Crystallizer (CR–01)

Fungsi : Membentuk kristal gula Tipe : Circulating liquid method Bahan konstruksi : Carbon steel SA–283, Grade A

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur : 15 °C

Tekanan operasi : 1 atm

(47)

Tebal tangki : 1/2 in

P desain : 1,2759 atm Tebal head standar : ½ in

5.23 Rotary Dryer (RD–01)

Fungsi : Menguapkan H2O dari campuran produk gula kristal

Jenis : Steam Tube Rotary Dryer

Volume rotary dryer : 26,7712 ft3 Ud : 110 btu/jam.0F.ft2 Luas permukaan rotary dryer, A : 72290,8787 ft2 Waktu tinggal (retention time), θ : 5 menit Diameter rotary dryer : 0,965 m Panjang rotary dryer : 4,572 m Putaran rotary dryer : 6 r/min Daya motor : 2,2 hp Tube steam OD : 114 mm

Jumlah tube steam : 14

5. 24 Filter Press (FP)

Fungsi : memisahkan komponen padat dari campuran hasil reaksi Jenis : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Material : carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi opersi : Temperatur : 80°C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 2727,2725 kg/jam

Ukuran :

• Silinder

(48)

Diameter : 0,7007 m Tinggi : 0,1752 m

Tebal : ½ in

5.25 Pompa Tangki HCl (P-01)

Fungsi : memompa larutan HCl dari tangki HCl ke reaktor Jenis : pompa sentrifugal

Kondisi operasi : Temperatur : 300C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 0,0052 ft3/s

Daya motor : ¼ hp

5.26 Pompa Reaktor Hidrolisa (P-02)

Fungsi : memompa larutan dari reaktor ke cooler 01 Jenis : pompa sentrifugal

Daya motor : ¼ hp

5.27 Pompa Cooler 01 (P-03)

Fungsi : memompa larutan dari cooler 01 ke Filter Press Jenis : pompa sentrifugal

Daya motor : 0,1173 hp

5.28 Pompa Filter Press (P-03)

Fungsi : memompa larutan dari Filter press ke Rotary Filter Jenis : pompa sentrifugal

(49)

Kapasitas : 0,0019 ft3/s Daya motor : ¼ hp

5.29 Pompa Rotary Filter 01 (P-04)

Fungsi : memompa larutan dari rotary filter ke heater 01 Jenis : pompa sentrifugal

Daya motor : ¼ hp

5.30 Pompa Heater 01 (P-05)

Fungsi : memompa larutan dari heater 01 ke evaporator 01 Jenis : pompa sentrifugal

Daya motor : ¼ hp

5 .31 Pompa Evaporator 01 (P-06)

Fungsi : memompa larutan dari evaporator 01 ke cooler 02 Jenis : pompa sentrifugal

Kondisi operasi : Temperatur : 103 0C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 0,001183 ft3/s Daya motor : ¼ hp

5.32 Pompa Cooler 02 (P-07)

Fungsi : memompa larutan dari cooler 02 ke Tangki karbon aktif Jenis : pompa sentrifugal

(50)

5.33 Pompa KoLom Adsorpsi (P-08)

Fungsi : memompa larutan dari kolom adsorpsi ke evaporator 02 Jenis : pompa sentrifugal

Kondisi operasi : Temperatur : 60 0C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 0,0117 ft3/s Daya motor : ¼ hp

5.34 Pompa Evaporator 02 (P-09)

Fungsi : memompa larutan dari evaporator 02 ke cooler 03 Jenis : pompa sentrifugal

Kondisi operasi : Temperatur : 110 0C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 0,0082 ft3/s

Daya motor : ¼ hp

5.35 Pompa Cooler 03 (P-10)

Fungsi : memompa larutan dari cooler 03 ke kristalizer Jenis : pompa sentrifugal

Kondisi operasi : Temperatur : 60 0C Tekanan : 1 atm Kapasitas : 0,0082 ft3/s

Daya motor : ¼ hp

5.36 Gudang Penyimpanan Karbon aktif

Fungsi : Menyimpan bahan berupa karbon aktif

Bentuk : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Jumlah : 1 unit

Kebutuhan : 1 minggu

(51)

Tekanan : 1 atm Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata

Lantai : semen

Atap : seng

Ukuran : Panjang = 6 m Lebar = 3 m Tinggi = 1,5 m 5.37 Bucket Elevator 02

Fungsi : Mengangkutkarbon aktif ke kolom adsorpsi

• Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator • Bahan konstruksi : Malleable-iron

• Jumlah : 1 unit

• Kapasitas : 221,9025 kg/jam • Daya : 0,0974 hp

5.38 Germ Separator (Separator Siklon)

Fungsi : Untuk memisahkan lemak (germ) dari campurannya. Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit Effisiensi : 80%

Dc/5 = 2,6 cm Dc/2 = 6,5 cm Dc/7 = 1,86 cm Dc/10 = 1,3 cm Dc/3 = 4,33 cm

5.39 Tangki Lemak (T-3)

Fungsi : Untuk menyimpan lemak (Germ)

Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 23,6638 m3

Kondisi operasi : Temperatur : 30°C

(52)

Tebal : 0,2497 in

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.

(53)

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : 1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.

2. Elemen pengukur (measuring element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol (controlling element)

Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen pengontrol akhir (final control element)

Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang

(54)

diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah: 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran

2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses.

Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1. Temperature Controller (TC)

Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.

Prinsip kerja:

Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini

memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.

2. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.

Prinsip kerja:

Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup

diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.

3. Flow Controller (FC)

(55)

fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja:

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan

valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.

4. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.

Prinsip kerja :

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan

pada set point.

Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:

 Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

 Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

 Sistem kerja lebih efisien

 Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :

1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran.

2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.

3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

(56)

pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.

5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.

6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa No. Nama Alat Jenis Instrumen

1. Tangki Penyimpanan Level Controller (LC)

2. Evaporator

Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) Level Controller (LC)

3. Kristalisator Level Controller (LC) Pressure Controller (PC)

4. Heater/Cooler, kondensor

Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC)

5. Filter Pressure Controller (PC) 6. Reaktor Temperature Controller (TR)

Level Controller (LC)

7. Tangki Perebusan

Temperature Controller (TC)

Level Controller (LC)

8. Rotary Dryer Temperature Controller (TC)

9. Pompa Flow Controller (FC)

(57)

LC LC

E-105

TC

Umpan masuk

Uap keluar

Cairan keluar

PC

Steam

Kondensat

PC TC

Air pendingin

Air pendingin bekas

PC TC

Steam

Kondensat

evaporator

Heater

Cooler

Hammer Mill kristalizer

Tangki Penyimpanan

Belt conveyor

E-3

Roraty Filter

PC

LC

TC

CR-01

Produk keluaran Stea

m

Reaktor Berpengaduk

Umpan masuk

TC

PC LC

Kondensat/Air pendingin keluaran

LC LC

steam kondensat

TC

Tangki Perebusan

E-4FC

Umpan masuk

Produk keluar Uap keluar

Uap pemanas masuk

TC

Rotary Dryer

PC

Filter Press

FC

Screw conveyor

FC

[image:57.595.129.555.191.615.2]

Pompa

Gambar 6.1 Alat-alat pengendali pada pabrik Glukosa

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik

(58)

keselamatan merupakan tugas sehari – hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan.

Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk – petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari – hari berlangsung aman dan bahaya – bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995).

Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata – rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan – kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995)

Gambar 6.2 Tingkat kerusakan di suatu pabrik

Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba – tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan.

Dari 330 peristiwa

28

2

300 Hanya kerusakan benda

Cedera ringan Cedera berat sampai cedera

(59)

Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu :

Lokasi pabrik

− Sistem pencegahan kebocoran − Sistem perawatan

− Sistem penerangan

− Sistem penyimpanan material dan perlengkapan − Sistem pemadam kebakaran

Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik – pabrik kimia, yaitu:

− Tidak boleh merokok atau makan

− Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas

Bahaya dan tindakan – tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi.

Berikut ini upaya – upaya pencegahan terhadap bahaya – bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan asam sulfanilat dapat dilakukan dengan cara :

1. Pencegahan terhadap kebakaran

− Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses.

− Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.

− Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.

− Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil.

− Smoke detector ditempatkan pada setiap sub – stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya.

−

(60)

Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : − Pakaian pelindung

Pakaian luar dibuat dari bahan – bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.

− Sepatu pengaman

Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.

− Topi pengaman

Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan – percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa – pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki s