Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat Melalui Proses Fermentasi Kulit Buah Nenas Dengan Kapasitas 3 Ton/Hari.

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN ASAM SITRAT MELALUI PROSES

FERMENTASI KULIT BUAH NENAS

DENGAN KAPASITAS 3 TON/HARI

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

OLEH :

ADI NOTO

NIM : 080425034

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang.

Puji syukur Penulis ucapkan kepada-Nya yang telah memberikan rahmat dan

ridha-Nya kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat Melalui Proses Fermentasi Kulit Buah Nenas

Dengan Kapasitas 3 Ton/Hari.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian Sarjana

Teknik di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis sangat berterima kasih kepada Orang Tua Penulis (Ayah dan Ibu),

Eka Kurniasih ST, MT (Kakak), Suhasmoko, ST (Abang), serta Keluarga Besar

lainnya atas doa, dukungan, bimbingan, dan materi yang diberikan tiada henti. Pada

kesempatan ini Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada :

1. Ibu Ir. Renita manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia yang telah

memberikan motivasi, saran, dan kritik membangun kepada Mahasiswa (Penulis)

agar menjadi lulusan Sarjana yang mandiri serta inovatif.

2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi, selaku Koordinator Tugas Akhir yang juga

merupakan Dosen Pembimbing-I yang telah memberikan bimbingan dan

masukan yang penting kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Ibu Ir. Netty Herlina, MT, selaku Dosen Pembimbing-II yang telah memberikan

bimbingan dan masukan yang bermanfaat kepada Penulis dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

4. Para staf pengajar Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan perhatian

dan ilmu yang membangun sehingga Penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini.

5. Para pegawai Fakultas Teknik dan Departemen Teknik Kimia yang telah

memberikan bantuan dan kemudahan administratif.

6. Rekan Tugas Akhir Maulana Abdullah Hasibuan dan Ismi Ika Wardhani yang

(3)

7. Sahabat dari Teknik Kimia Ekstension 2008 (eks-Diploma IV 2004) beserta

alumninya (Mery Morina, Fuad Ali, Rispa Hidayat, dan Ardi Leonard) yang telah

memberikan motivasi bagi Penulis agar menjadi lebih baik.

8. Sahabat Karib, Oemar, Muslim (Almarhum), Diarmansyah, dan Indra Budiman

yang telah menjadi inspirasi dan hikmah bagi Penulis.

Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh karena

itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Akhir kata,

Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Juli 2010

Penulis

(4)

INTISARI

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat Melalui Proses Fermentasi

Kulit Buah Nenas ini direncanakan memiliki kapasitas 3 ton/hari. Pabrik ini

diharapkan mampu mengurangi impor Asam Sitrat dan meningkatkan pemanfaatan

sektor pertanian sekaligus dapat menanggulangi khususnya jumlah limbah kulit

Nenas di lingkungan hidup.

Asam Sitrat (C6H8O7) diperoleh melalui proses fermentasi kulit buah Nenas

dengan menggunakan jamur (fungi) Aspergillus niger. Fermentasi berlangsung

selama 4 hari (96 jam) dengan kondisi operasi ± 30ºC dan dijaga pH 6,5 untuk

menjaga kestabilan hidup jamur. Proses pembuatan Asam Sitrat ini terdiri dari proses

fermentasi dan pemurnian yang meliputi proses : koagulasi, pengasaman, evaporasi,

dan pengeringan.

Direncanakan lokasi pendirian pabrik berada di Kawasan Industri Medan

(KIM-II) daerah Belawan Kotamadya Medan, Sumatera Utara, dengan luas area ±

38.000 m2. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama dengan bentuk organisasi garis dan staf

serta tenaga kerja yang berjumlah 280 orang. Adapun hasil analisa ekonomi pabrik

yang telah diperoleh, yaitu :

a) Capital Investment (CI) = Rp 1.870.015.418.775

b) Total Penjualan (TP) = Rp 3.571.883.018.496/tahun

c) Biaya Produksi Total (BPT) = Rp 2.894.326.325.096/tahun

d) Laba Bersih (LB) = Rp 474.277.185.380/tahun

e) Profit Margin (PM) = 18,97 %

f) Break Even Point (BEP) = 32,21 %

g) Return on Invesment (ROI) = 25,36 %

h) Pay Out Time (POT) = 4 tahun

i) Return on Network (RON) = 42,27 %

j) Internal Rate of Return (IRR) = 32,09 %

Berdasarkan analisa aspek ekonomi tersebut maka dapat disimpulkan bahwa

(5)

DAFTAR ISI

Hal LEMBAR PENGESAHAN

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Perancangan... 2

1.4 Manfaat ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sejarah ... 3

2.2 Struktur Kimia dan Sifat-Sifat Asam Sitrat ... 3

2.3 Kegunaan Asam Sitrat ... 5

2.4 Limbah Kulit Nenas ... 6

2.5 Perlakuan Awal Bahan Baku ... 8

2.6 Deskripsi Proses ... 8

2.7 Sifat-Sifat Bahan Baku ... 10

BAB III NERACA MASSA 3.1 Tangki Mixer-Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101) ... 15

3.2 Tangki Mixer-Kalium Klorida, KCl (M-102) ... 15

3.3 Tangki Mixer-Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103) ... 15

3.4 Tangki Mixer-Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104) ... 15

3.5 Fermenter (R-101) ... 16

3.6 Filter Press-1 (H-101) ... 16

3.7 Tangki Koagulasi (R-201) ... 16

3.8 Filter Press-2 (H-201) ... 17

3.9 Tangki Acidifier (R-202)... 17

3.10 Filter Press-3 (H-202) ... 17

3.11 Tangki Purifier (R-203) ... 17

3.12 Filter Press-4 (H-203) ... 18

3.13 Evaporator (E-201) ... 18

3.14 Sentrifugal Filter (H-204) ... 18

3.15 Dryer (E-203) ... 18

BAB IV NERACA ENERGI 4.1 Fermenter (R-101) ... 19

4.2 Tangki Koagulasi (R-201) ... 19

4.3 Tangki Acidifier (R-202)... 20

4.3 Evaporator (E-201) ... 20

4.4 Cooler (E-202) ... 20

4.5 Dryer (E-203) ... 20

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 5.1 Gudang Kulit Nenas ... 21

(6)

5.3 Tangki Aspergillus niger... 22

5.4 Pompa pada Tangki Aspergillus niger ... 22

5.5 Gudang Nutrien ... 22

5.6 Pneumatic Conveyer-Ammonium Nitrat (NH4NO3) ... 23

5.7 Tangki Mixer-Ammonium Nitrat (NH4NO3) ... 23

5.8 Pompa Pada Tangki Mixer-Ammonium Nitrat (NH4NO3) ... 23

5.9 Pneumatic Conveyer-Kalium Klorida (KCl) ... 24

5.10 Tangki Mixer-Kalium Klorida (KCl) ... 24

5.11 Pompa Pada Tangki Mixer-Kalium Klorida (KCl)... 25

5.12 Pneumatic Conveyer-Magnesium Sulfat (MgSO4) ... 25

5.13 Tangki Mixer-Magnesium Sulfat (MgSO4) ... 25

5.14 Pompa Pada Tangki Mixer-Magnesium Sulfat (MgSO4) ... 26

5.15 Pneumatic Conveyer-Ammonium Klorida (NH4Cl) ... 26

5.16 Tangki Mixer-Ammonium Klorida (NH4Cl) ... 27

5.17 Pompa Pada Tangki Mixer-Ammonium Klorida (NH4Cl) ... 27

5.18 Tangki Metanol (CH3OH) ... 27

5.19 Pompa Pada Tangki Metanol (CH3OH) ... 28

5.20 Gudang Bahan Pemurni ... 28

5.21 Pneumatic Conveyer-Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2) ... 29

5.22 Pneumatic Conveyer-Karbon Aktif ... 29

5.23 Tangki Asam Sulfat (H2SO4) ... 29

5.24 Pompa pada Tangki Asam Sulfat (H2SO4)t ... 30

5.25 Fermenter ... 30

5.26 Pompa pada Fermenter ... 31

5.27 Filter Press-1 ... 31

5.28 Gudang Limbah Padat ... 31

5.29 Pompa pada Filter Press-1 ... 32

5.30 Tangki Koagulasi ... 32

5.31 Gudang Kalsium Oksalat (CaC2O4)... 32

5.32 Pompa pada Tangki Koagulasi ... 33

5.33 Filter Press-2 ... 33

5.35 Tangki Pengasaman (Acidifier) ... 34

5.36 Pompa pada Tangki Pengasaman ... 34

5.37 Filter Press-3 ... 35

5.38 Gudang Kalsium Sulfat (CaSO4) ... 35

5.40 Tangki Pemurnian (Purifier) ... 36

5.41 Pompa pada Tangki Pemurnian (Purifier) ... 36

5.42 Filter Press-4 ... 37

5.43 Gudang Limbah Pemurnian ... 37

5.45 Evaporator ... 38

5.46 Pompa pada Evaporator ... 38

5.47 Cooler ... 39

5.48 Pompa pada Cooler... 39

5.49 Sentrifugal Filter ... 40

(7)

5.51 Dryer ... 40

5.52 Gudang Produk Asam Sitrat (C6H8O7) ... 41

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1 Instrumentasi ... 42

6.2 Keselamatan Kerja ... 50

6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Asam Sitrat ... 51

BAB VII UTILITAS 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... 55

7.2 Kebutuhan Air ... 56

7.3 Pengolahan Air ... 59

7.4 Kebutuhan Bahan Kimia ... 63

7.5 Kebutuhan Listrik ... 63

7.6 Kebutuhan Bahan Bakar ... 64

7.7 Unit Pengolahan Limbah ... 65

7.8 Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah ... 66

7.9 Spesifikasi Peralatan Utilitas... 71

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK 8.1 Tinjauan Umum ... 78

8.2 Lokasi Pabrik... 78

8.3 Tata Letak Pabrik ... 80

8.4 Perincian Luas Lahan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat ... 81

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen... 83

9.2 Bentuk Badan Usaha... 83

9.3 Bentuk Struktur Organisasi ... 85

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... 87

9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... 90

9.6 Kesejahteraan Tenaga Kerja ... 93

BAB X ANALISA EKONOMI 10.1 Modal Investasi (MI)/Capital Investment (CI) ... 95

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... 98

10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... 99

10.4 Perkiraan Laba dan Rugi Perusahaan ... 99

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... 100

BAB XI KESIMPULAN ... 103

(8)

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1.1 Kebutuhan (Demand) Asam Sitrat Ekspor ... 2

Tabel 2.1 Kandungan Pada Kulit Buah Nenas/100 gram Berat Basah ... 6

Tabel 2.2 Produksi Limbah Kulit Nenas di Beberapa Daerah Indonesia ... 7

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101) ... 15

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Kalium Klorida, KCl (M-102) ... 15

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103) ... 15

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104) ... 15

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Fermenter (R-101) ... 16

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Filter Press-1 (H-101) ... 16

Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Tangki Koagulasi (R-201) ... 16

Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Tangki Acididier (R-202) ... 17

Tabel 3.11 Neraca Massa Pada Tangki Purifier (R-203)... 17

Tabel 3.13 Neraca Massa Pada Evaporator (E-201) ... 18

Tabel 3.14 Neraca Massa Pada Sentrifugal Filter (H-204) ... 18

Tabel 3.15 Neraca Massa Pada Dryer (H-204) ... 18

Tabel 4.1 Neraca Energi Fermenter (R-101) ... 19

Tabel 4.2 Neraca Energi Tangki Koagulasi (R-201) ... 19

Tabel 4.3 Neraca Energi Tangki Acididier (R-202) ... 20

Tabel 4.4 Neraca Energi Evaporator (E-201) ... 20

Tabel 4.5 Neraca Energi Cooler (E-202) ... 20

Tabel 4.6 Neraca Energi Dryer (E-203) ... 20

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi Pada Pabrik Asam Sitrat ... 44

Tabel 7.1 Kebutuhan uap (steam) sebagai media pemanas ... 55

Tabel 7.2 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ... 58

Tabel 7.3 Sifat fisika air bawah tanah di KIM-II Medan, Sumatera Utara ... 59

Tabel 7.4 Kandungan kimia air bawah tanah di KIM-II Medan, Sumatera Utara ... 59

Tabel 7.5 Perincian kebutuhan listrik untuk pelaksanaan unit proses ... 63

Tabel 7.6 Perincian kebutuhan listrik untuk pelaksanaan unit utilitas ... 63

Tabel 8.1 Perincian Luas Lahan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat ... 81

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ... 91

Tabel 9.2 Pembagian Kerja Shift Tiap Regu ... 93

Tabel 10.1 Kapasitas produksi pada BEP ... 100 Tabel B.1 Harga Panas Pembentukan (ΔHf) Gugus Atom

(9)

(10)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Sitrat ... 4

Gambar 2.2 (a) Nenas, (b) Kulit Nenas ... 7

Gambar 6.1 Instrumentasi pada Tangki Mixer ... 44

Gambar 6.2 Instrumentasi pada Tangki Fermenter ... 45

Gambar 6.3 Instrumentasi pada Tangki Koagulasi... 46

Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki Acidifier ... 46

Gambar 6.5 Instrumentasi pada Tangki Purifier ... 47

Gambar 6.6 Instrumentasi pada Evaporator ... 47

Gambar 6.7 Instrumentasi pada Cooler ... 48

Gambar 6.8 Instrumentasi pada Sentrifugal Filter ... 48

Gambar 6.9 Instrumentasi pada Dryer ... 49

Gambar 6.10 Instrumentasi pada Pneumatic Conveyer ... 49

Gambar 6.11 Instrumentasi pada Pompa ... 50

Gambar 6.12 Instrumentasi pada Filter Press ... 50

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Asam Sitrat ... 82

(11)

INTISARI

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat Melalui Proses Fermentasi

Kulit Buah Nenas ini direncanakan memiliki kapasitas 3 ton/hari. Pabrik ini

diharapkan mampu mengurangi impor Asam Sitrat dan meningkatkan pemanfaatan

sektor pertanian sekaligus dapat menanggulangi khususnya jumlah limbah kulit

Nenas di lingkungan hidup.

Asam Sitrat (C6H8O7) diperoleh melalui proses fermentasi kulit buah Nenas

dengan menggunakan jamur (fungi) Aspergillus niger. Fermentasi berlangsung

selama 4 hari (96 jam) dengan kondisi operasi ± 30ºC dan dijaga pH 6,5 untuk

menjaga kestabilan hidup jamur. Proses pembuatan Asam Sitrat ini terdiri dari proses

fermentasi dan pemurnian yang meliputi proses : koagulasi, pengasaman, evaporasi,

dan pengeringan.

Direncanakan lokasi pendirian pabrik berada di Kawasan Industri Medan

(KIM-II) daerah Belawan Kotamadya Medan, Sumatera Utara, dengan luas area ±

38.000 m2. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama dengan bentuk organisasi garis dan staf

serta tenaga kerja yang berjumlah 280 orang. Adapun hasil analisa ekonomi pabrik

yang telah diperoleh, yaitu :

a) Capital Investment (CI) = Rp 1.870.015.418.775

b) Total Penjualan (TP) = Rp 3.571.883.018.496/tahun

c) Biaya Produksi Total (BPT) = Rp 2.894.326.325.096/tahun

d) Laba Bersih (LB) = Rp 474.277.185.380/tahun

e) Profit Margin (PM) = 18,97 %

f) Break Even Point (BEP) = 32,21 %

g) Return on Invesment (ROI) = 25,36 %

h) Pay Out Time (POT) = 4 tahun

i) Return on Network (RON) = 42,27 %

j) Internal Rate of Return (IRR) = 32,09 %

Berdasarkan analisa aspek ekonomi tersebut maka dapat disimpulkan bahwa

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pengembangan sektor industri adalah salah satu bagian dari pembangunan

ekonomi jangka panjang yang ditujukan untuk menciptakan struktur ekonomi yang

lebih kuat dan berkesinambungan dengan melibatkan sektor agraria. Untuk itu

seluruh aspek industri baik sistem pengolahan, manajemen dan organisasi perlu

dimantapkan guna menunjang tumbuh kembangnya industri-industri lain sebagai

pemicu pertumbuhan ekonomi dan memperluas lapangan kerja.

Salah satu sektor industri yang patut dikembangkan adalah sektor industri

kimia pangan. Hal ini ditunjang oleh peningkatan jumlah penduduk yang relatif

pesat, sehingga permintaan akan produk kimia pangan semakin meningkat pula

seiring dengan pembangunan itu sendiri. Peningkatan produk pangan membawa

dampak positif pada sektor agraria yaitu semakin meningkatnya permintaan produk

agraria sebagai bahan baku utama. Produk kimia pangan antara lain asam-asam

organik, seperti Asam Laktat, Asam Sitrat, Asam Amino, gula, minyak goreng, susu,

dan lain-lain. Asam Sitrat sendiri dikategorikan aman digunakan pada makanan oleh

semua

tumbuhan genus

yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan

da

dalam

ditemukan pada hampir semua

zat pembersih yang rama

Pada perancangan pabrik ini, pembuatan Asam Sitrat dilakukan dengan

fermentasi kulit buah nenas yang mengandung Glukosa sebagai bahan baku terbaik

dengan menggunakan mikroorganisme (fungi) Aspergillus niger. Pada proses ini

akan diperoleh hasil samping Kalsium Sulfat (CaSO4) yang dapat dimanfaatkan

sebagai bahan baku pembuatan semen dan gypsum.

(13)

Negara Importir Kuantitas (Kg) Nilai (US$) Thailand

Singapura India Pakistan Australia New Caledonia

3.261.600 1.794 84.000 22.000 66.000 671

2.680.828 4.817 73.903 21.280 59.464 800

(Sumber : Badan Pusat Statistik (BPS) Indonesia. 2008)

1.2Perumusan Masalah

Untuk mengurangi ketergantungan impor Asam Sitrat maka diperlukan

kontribusi pabrik pembuatan Asam Sitrat melalui proses fermentasi kulit buah nenas.

1.3Tujuan Perancangan

Tujuan perancangan pabrik pembuatan Asam Sitrat melalui fermentasi kulit

buah nenas adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di

bidang rancang bangun, proses dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan

gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan Asam Sitrat.

1.4Manfaat

Asam Sitrat banyak digunakan oleh masyarakat terutama sebagai zat

satu tanaman favorit Indonesia juga banyak diminati masyarakat, namun kulit

buahnya kebanyakan menjadi limbah karena dianggap tidak bermanfaat, padahal di

dalamnya masih terdapat kandungan gula yang merupakan bahan baku pembuatan

Asam Sitrat. Oleh sebab itu, dibutuhkan adanya kajian mengenai Pra Rancangan

Pabrik Pembuatan Asam Sitrat ini sebagai alternatif lain penggunaan kulit buah

nenas secara maksimal. Selain itu, hal ini diupayakan dapat mengurangi tingkat

impor Indonesia terhadap Asam Sitrat sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam

negeri, serta mendorong pertumbuhan industri kimia pangan lainnya. Manfaat lain

yang ingin dicapai adalah memperluas lapangan kerja dan memacu rakyat untuk

meningkatkan produksi dalam negeri yang akhirnya dapat meningkatkan

kesejahteraan rakyat.

(14)

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Sejarah

Asam Sitrat diyakini ditemukan oleh

ilmuwan Eropa membahas sifat asam sari buah lemon dan limau; hal tersebut tercatat

dalam

dikumpulkan oleh

tahun

dari sari buah lemon. Pembuatan Asam Sitrat skala industri dimulai pada tahun 1860,

terutama mengandalkan produksi jeruk dari

menemukan bahwa

Namun demikian, pembuatan Asam Sitrat dengan mikroba secara industri tidaklah

nyata sampa

kimiawan panga

kimia

tahun kemudian. (Wikipedia. 2008)

Di alam, Asam Sitrat tersebar luas sebagai bahan penyusun rasa dari berbagai

macam buah-buahan (sitrun, nenas, pear, dan lain-lain). Asam Sitrat terdapat pada

berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang

dapat mencapai 8 % bobot kering, pada jeruk

da

logam berat (besi maupun bukan besi), dan dapat menimbulkan rasa yang menarik,

Asam Sitrat banyak dimanfaatkan di dalam industri pengolahan alkyd resin. Asam

Sitrat alami juga banyak diproduksi di Sisilia, India Barat, Kalifornia, Hawaii, dan di

berbagai wilayah lainnya. Produksi Asam Sitrat dengan proses fermentasi diterapkan

secara besar-besaran dalam skala industri oleh Jerman pada awal abad ke-20 dan

sekarang hampir 90% dari seluruh produksi Asam Sitrat di Amerika Serikat

dihasilkan dengan cara fermentasi.

(15)

2.2.1Struktur Kimia Asam Sitrat

2(COOH)-COH(COOH)-CH2(COOH), struktur asam ini tercermin pada nam

1,2,

yang dihasilkan adalah ion sitrat.

Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Sitrat

2.2.2Sifat-sifat Asam Sitrat

(Wikipedia. 2008) A. Sifat Fisika

1. Berat molekul : 192 gr/mol

2. Spesific gravity : 1,54 (20°C)

3. Titik lebur : 153°C

4. Titik didih : 175°C

5. Kelarutan dalam air : 207,7 gr/100 ml (25°C)

6. Pada titik didihnya asam sitrat terurai (terdekomposisi).

7. Berbent

(16)

1. Kontak langsung (paparan) terhadap Asam Sitrat kering atau larutan dapat

menyebabkan iritasi kulit dan mata.

2. Mampu mengikat ion-ion logam sehingga dapat digunakan sebagai pengawet

dan penghilang kesadahan dalam air.

3.

dapat melepas

4. Asam Sitrat dapat berupa kristal anhidrat yang bebas air atau berupa kristal

5. Bentuk anhidrat Asam Sitrat mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk

monohidrat didapatkan dari kristalisasi Asam Sitrat dalam air dingin.

6. Bentuk monohidrat Asam Sitrat dapat diubah menjadi bentuk anhidrat dengan

pemanasan pada suhu 70-75°C.

7. Jika dipanaskan di atas suhu 175°C akan terurai (terdekomposisi) dengan

melepaskan2) da2O).

2.3Kegunaan Asam Sitrat

Penggunaan utama Asam Sitrat saat ini adalah sebagai zat

da

sebagai zat aditif makanan

tangga. Kemampuan Asam Sitrat unt

berguna sebagai baha

berfungsi dengan baik tanpa penambahan zat penghilang

juga digunakan untuk memulihkan bahan penukar ion yang digunakan pada alat

penghilang kesadahan dengan menghilangkan ion-ion logam yang terakumulasi pada

bahan penukar ion tersebut sebagai kompleks sitrat. Asam Sitrat dapat pula

ditambahkan pada

dan dalam resep makanan Asam Sitrat dapat digunakan sebagai pengganti sari jeruk.

Asam Sitrat dikategorikan aman digunakan pada makanan oleh semua

(17)

Nenas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah

(Ananas comosus L. Merr). Nenas berasal dari Brazil (Amerika Selatan) yang telah

didomestikan disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang Spanyol

membawa nenas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia, kemudian masuk ke

Indonesia pada abad ke-15 tepatnya tahun 1599. (Ashari. 1995)

Saat ini nenas banyak terdapat di Indonesia, mempunyai penyebaran yang

merata, dan sangat familiar bagi masyarakat Indonesia. Selain dikonsumsi sebagai

buah segar, nenas juga banyak digunakan sebagai konsumsi industri dan rumah

tangga. Di bidang industri, nenas digunakan dalam pembuatan sirup, essence

minuman fermentasi, selai dan keripik, sirup, serta buah dalam botol atau kaleng.

Berbagai macam pengolahan tersebut akan membutuhkan bahan baku nenas

dalam jumlah yang cukup besar dan tentu akan menghasilkan limbah dalam jumlah

yang besar juga. Namun limbah atau hasil ikutan (side product) nenas relatif hanya

dibuang begitu saja. Terutama bagian kulit, karena bagian ini tergolong bagian yang

tidak dapat dikonsumsi langsung sebagai buah segar. Namun, jika diamati bagian

limbah yang terbuang ini masih memiliki bagian yang mirip dengan bagian daging

buah, hanya saja bercampur dengan bagian yang tidak diinginkan.

Tabel 2.1 Kandungan Pada Kulit Buah Nenas/100 gram Berat Basah

Komposisi Kadar (%)

Air 80

Serat kasar 21

Protein 4

Karbohidrat 17

Gula reduksi 13

(Sumber : Wijana, dkk. 1991)

Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi, maka kulit

nenas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bahan

(18)

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) Nenas dan (b) Limbah Kulit Nenas

Tabel 2.2 Produksi Limbah Kulit Nenas di Beberapa Daerah Indonesia

Propinsi Limbah Nenas (Ton)

Jawa Barat 14.927,2

Riau 12.390,9

Jawa Timur 12.391,0

Sumatera Selatan 10.728,6

Sumatera Utara 5.731,8

Kepulauan Bangka Belitung 3.852,8

NTB 1.713,8

Jawa Tengah 1.632,7

Sulawesi Selatan 610,9

Kalimantan Tengah 517,6

Total 64.497,3

(Sumber : Badan Pusat Statistik (BPS) Indonesia. 2005)

Komposisi limbah nenas rata-rata mencapai 40 %, dimana sebesar 5 % adalah

bagian sisik (kulit). Misalnya, PT Damar Siput di Kabupaten Simalungun, Provinsi

Sumatera Utara, yang merupakan industri makanan dan minuman dari buah Nenas,

mengolah sebanyak 30 ton buah nenas segar tiap jam, dan menghasilkan limbah

sebanyak 50-65 % atau sebesar 15-19,5 ton. Dalam sehari mesin pengolah

sebenarnya mampu mengolah sebanyak 8 kali atau 240 ton nenas dengan hasil

(19)

2.5Perlakuan Awal Bahan Baku

2.5.1 Proses Pengecilan Ukuran Kulit Nenas

Kulit Nenas yang diperoleh dan akan disimpan di gudang bahan baku (F-101)

sebelumnya telah disortir, dicuci dan dipisahkan dari kotoran, serta dilakukan

penjemuran ± 2 hari untuk mengurangi kadar air berlebih hingga ± 40 % yang dapat

menyebabkan kebusukan selama penyimpanan. Sebelum masuk ke Fermenter

(R-101), kulit Nenas terlebih dahulu dicacah untuk memperkecil dan menghomogenkan

ukurannya menggunakan Rotary Cutter (CH-101) yang dilengkapi dengan ayakan

(penapis) berukuran ± 1 mm, hal ini bertujuan untuk memperbesar luas permukaan

kontak Aspergillus niger terhadap substrat (kulit nenas). (Bernasconi. 1995)

2.5.2 Proses Pembiakan Aspergillus niger

Strain Aspergillus niger yang akan digunakan berasal dari kultur diperoleh

dari hasil pembiakan Aspergillus niger murni pada media agar miring. Hal ini

dilakukan untuk memperoleh jumlah mikroba yang sesuai dengan kapasitas

fermentasi, yaitu 2 % dari total medium.

2.6Deskripsi Proses

Unit-unit operasi yang utama dari proses pembuatan Asam Sitrat adalah

proses fermentasi Glukosa dengan Aspergillus niger dan unit pemurnian Asam Sitrat

dari hasil fermentasi. (Tjokroadikoesoemo. 1993)

2.6.1 Proses Fermentasi

Proses fermentasi berlangsung selama 4 hari (96 jam). Bahan baku (kulit

nenas), nutrien, air, dan udara dialirkan ke dalam Fermenter (R-101). Selama proses

fermentasi berlangsung, medium selalu diaduk dengan kecepatan hingga 540 rpm,

pH dijaga 6,5 dan temperatur sekitar ± 30°C. Jumlah strain yang diinokulasikan

adalah 2 % dari total medium dan delapan jam setelah inokulasi ke dalam medium

ditambahkan Metanol (CH3OH) 3 % untuk memperoleh hasil yang lebih baik.

Reaksi :

(20)

Aspergillus niger dalam pertumbuhannya berhubungan langsung dengan zat

makanan yang terdapat dalam substrat, molekul yang terdapat disekeliling hifa dapat

langsung diserap ke dalam sel. Aspergillus niger dapat tumbuh pada kisaran suhu

29ºC-37ºC (optimum) dan 6ºC-8ºC (minimum) serta memerlukan oksigen (O2) yang

cukup. Aspergillus niger dalam perkembangannya memerlukan nutrien/mineral

seperti Ammonium Nitrat (NH4NO3), Kalium Klorida (KCl), dan Magnesium Sulfat

(MgSO4) yang akan mempengaruhi produksi enzim Selulase yang dapat mengubah

komponen disakarida (C12H22O11) menjadi monosakarida (C6H12O6).

2.6.2 Proses Pemurnian

Hasil akhir dari Fermentor akan dialirkan ke Filter Press-1 (H-101) untuk

memisahkan Asam Sitrat (C6H8O7) dan Asam Oksalat (C2H2O4) yang dihasilkan dari

proses fermentasi dari beberapa limbah padat (impurities). Kemudian Asam Sitrat

diisolasi dari Asam Oksalat dengan penambahan2) di

dalam tangki Koagulasi (R-201), yang nantinya akan terbentuk senyawa Kalsium

Sitrat (Ca3(C6H5O7)2) dan endapan Kalsium Oksalat (CaC2O4). Kalsium Sitrat lalu diumpankan ke Filter Press-2 (H-201) untuk memisahkannya dari senyawa

Pada tangki Acidifier (R-202) senyawa Asam Sitrat yang terisolasi tersebut

diregenerasi melalui reaksi dengan penambahan2SO4) 98 %. Asam Sitrat yang berhasil diregenerasikan lalu dipisahkan dari endapan Kalsium Sulfat

(CaSO4) yang terbentuk di Filter Press-3 (H-202). Larutan C6H8O7 dapat dimurnikan dengan cara penambahan karbon aktif untuk mengikat senyawa H2SO4 yang tidak

bereaksi, kemudian impurities tersebut dipisahkan dengan Filter Press-4 (H-203).

Kandungan air berlebih pada campuran Asam Sitrat kemudian diuapkan

dengan Evaporator (E-201) sehingga diperolah larutan Asam Sitrat 75 %. Sebelum

tahap pemurnian selanjutnya, Asam Sitrat terlebih dahulu didinginkan dengan Cooler

(E-202), dimana pada tahap pendinginan ini fase kristalisasi akan mulai terjadi dan

melalui Sentrifugal Filter (H-204) kristal tersebut diendapkan. Kristal Asam Sitrat

lalu dikeringkan dengan Dryer (E-203) pada suhu 75°C sehingga diperoleh kristal

anhidrat dengan kemurnian 99 %. Selanjutnya kristal C6H8O7 dapat disimpan di

(21)

2.7Sifat-sifat Bahan Baku 2.7.1Air (H2O)

(Perry. 1984) A. Sifat Fisika

1. Berat molekul : 18,016 gr/mol

2. Indeks bias : 1,3330

3. Spesific gravity : 1 (cair)

: 0,915 (es)

4. Suhu lebur : 0°C

5. Suhu didih : 100°C

6. Kalor jenis : 1 kal/gr°C

B. Sifat Kimia

1. Merupakan senyawa nonpolar karena memiliki pasangan elektron bebas.

2. Memiliki ikatan hidrogen yang lemah antara atom H+ dengan OH-. 3. Merupakan senyawa kivalen.

4. Tidak dapat larut dalam campuran minyak dan akan membentuk dua lapisan

cairan.

5. Sebagai senyawa elektrolit lemah akan mudah terionisasi (H+ dan OH-). 6. Tidak mengalami disosiasi yang kuat.karena memiliki konstanta ionisasi yang

kecil.

2.7.2Glukosa (C6H12O6)

(Perry. 1984) A. Sifat Fisika

2. Spesific gravity : 1,544

3. Suhu lebur : 146°C

4. Kelarutan dalam air : 82 gr/100 ml (17,5°C)

5. Tidak mudah atau sedikit larut dalam alkohol.

(22)

B. Sifat Kimia

1. Merupakan jenis senyawa kimia aldehida (mengandung gugus-CHO).

2. Memiliki isomer dextro-glukosa sehingga biasa disebut dekstrosa.

3. Merupakan heksosa monosakarida yang mengandung enam atom karbon.

4. Berupa kristal monohidrat pada suhu < 60°C dan anhidrat pada suhu > 60°C.

5. Secara kimiawi glukosa terikat dengan fruktosa dalam sukrosa.

6. Pada proses respirasi teroksidasi menjadi karbon dioksida, air, dan energi.

2.7.3Ammonium Nitrat (NH4NO3)

(Kirk-Othmer. 1967) A. Sifat Fisika

2. Spesific gravity : 1,66

3. Suhu leleh : 169,6°C

6. Sangat larut dalam ammonia (NH3)

B. Sifat Kimia

1. Terdiri atas dua jenis struktur molekul :

NH4NO3 (α) stabil pada –16oC – 32oC NH4NO3 (β) stabil pada 32oC – 84oC

2. NH4NO3 merupakan zat yang dapat meledak (explosif), dan bila meledak

akan terurai menjadi :

NH4NO3 2N2 + 4H2O + O2

3. Pada suhu 200oC-260oC terdekomposisi menjadi Nitro Oksida yang bersifat anestetik :

NH4NO3 N2O + 2H2O

4. Tergolong dalam senyawa elektrolit

5. Merupakan senyawa ionik.

(23)

2.7.4Magnesium Sulfat (MgSO4)

1. Berat molekul : 120,38 gr/mol

2. Spesific gravity : 2,66

3. Suhu lebur : 1185°C

4. Densitas : 1,2922 gr/ml (30°C)

5. Tidak berwarna (bening) dan bentuk kristalnya rhombik

6. Sangat larut dalam golongan alkohol.

B. Sifat Kimia

1. Senyawanya cukup stabil, tidak mudah terbakar.

2. Merupakan senyawa elektrolit.

3. Merupakan pereaksi murni yang higroskopis.

4. Memiliki ikatan ionik.

5. Merupakan garam ber-pH netral karena berasal dari asam dan basa kuat.

6. Bentuk anhidratnya dapat digunakan sebagai drying agent.

2.7.5Kalium Klorida (KCl) (Kirk-Othmer. 1967)

A. Sifat Fisika

2. Spesific grafity : 1,988

3. Suhu leleh : 790oC 4. Suhu didih : 1.500oC 5. Indeks bias : 1,4904

6. Larut dalam golongan alkohol dan alkali.

B. Sifat Kimia

1. Merupakan senyawa ionik.

(24)

3. Bereaksi dengan asam kuat seperti H2SO4 dengan menghasilkan Asam Klorida :

2KCl + H2SO4 K2SO4 + 2HCl

4. Bereaksi dengan asam lemah seperti CH3COOH :

KCl + CH3COOH CH3COOK + HCl

5. Bereaksi dengan H2O, CO2, dan Trimethylamine membentuk Kalium

Bikarbonat :

KCl + N(CH3)3 + H2O + CO2 KHCO3 + N(CH3)3HCl

6. Bereaksi dengan Calcium Hidroksida :

2KCl + Ca(OH)2 2KOH + CaCl2

2.7.6Ammonium Klorida (NH4Cl)

2. Spesific gravity : 1,53

4. Suhu leleh : 350°C

6. Berwarna putih dan kristalnya berbentuk kubik.

B. Sifat Kimia

1. Merupakan senyawa yang cukup stabil.

2. Pada kontak langsung dapat menyebabkan iritasi kulit, mata, dan infeksi

pernafasan.

3. Bila teroksidasi dapat terdekomposisi menjadi hidrogen dan ammonia.

4. Dalam bentuk larutan bersifat asam lemah.

5. Dapat dihasilkan dengan mereaksikan Ammonia dan Asam Klorida melalui

proses kamar :

NH3 + HCl NH4Cl

(25)

2.7.7Metanol (CH3OH)

2. Spesific gravity : 0,796 (20°C)

3. Suhu lebur : –97,8°C

4. Suhu didih : 64,7°C

5. Tekanan kritis : 78,5 atm

6. Temperatur kritis : 240°C

B. Sifat Kimia

1. Merupakan senyawa yang mudah menguap dan mudah terbakar.

2. Bersifat korosi terhadap beberapa logam termasuk aluminium.

3. Apabila teroksidasi akan membentuk karbon dioksida dan air.

4. Sulfonasi dengan Asam Sulfat membentuk Metanol Sulfat.

5. Biasa digunakan sebagai bahan aditif pada pembuatan alkohol industri.

6. Digunakan juga sebagai bahan bakar, pelarut dan bahan pendingin anti beku.

2.7.8Aspergillus niger (Wikipedia. 2008)

1. Berasal dari genus Aspergillus, kelas Eurotiomycetes, dan kerajaan Fungi.

2. Merupakan jenis mikroorganisme aerobik.

3. Tumbuh pada suhu 6°C - 8°C (minimum) dan 35°C - 37°C (optimum).

4. Memiliki bulu dasar berwarna putih atau kuning dan lapisan konidiosporanya

tebal serta halus berwarna coklat gelap kehitaman.

5. Kepala konodianya berukuran 3,5 - 5 mikron berwarna coklat kehitaman dan

berbentuk bulat hingga semibulat serta memiliki tonjolan pada permukaan.

6. Dinding selnya terdiri dari komponen karbohidrat dan glukosa (73 % - 83 %),

hexosamine (9 % - 13 %), lipid (2 % - 7 %), protein (0,5 % - 2,5 %), dan

(26)

BAB III

NERACA MASSA

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Kapasitas produksi : 3 ton/hari

: 125 kg/jam

Satuan proses : kg/jam

3.1 Tangki Mixer-Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101)

Komponen Massa Masuk Massa Keluar

Alur-4 Alur-5 Alur-6

NH4NO3 25,7840 – 25,7840

H2O – 6,2888 6,2888

Total 32,0728 32,0728

3.2 Tangki Mixer-Kalium Klorida, KCl (M-102)

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Kalium Klorida, KCl (M-102)

KCl 24,0114 – 24,0114

H2O – 160,0760 160,0760

Total 184,0874 184,0874

3.3 Tangki Mixer-Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103)

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103)

MgSO4 38,6760 – 38,6760

H2O – 154,7040 154,7040

Total 193,3800 193,3800

3.4 Tangki Mixer-Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104)

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104)

NH4Cl 17,2431 – 17,2431

H2O – 9,0753 9,0753

(27)

3.5 Fermenter (R-101)

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Fermenter (R-101)

Komponen

Massa

Masuk Massa Keluar

Alur-2 Alur-3 Alur-6 Alur-9 Alur-12 Alur-15 Alur-16 Alur-17 Alur-18 Alur-19 Alur-20 C6H12O6 183,2021 – – – – – – – – – 9,1601

Impurities 152,6684 – – – – – – – – – 152,6684

NH4NO3 – – 25,7840 – – – – – – – –

KCl – – – 24,0114 – – – – – – –

MgSO4 – – – – 38,6760 – – – – – –

NH4Cl – – – – – 17,2431 – – – – –

CH3OH – – – – – – 10,3136 – – – –

H2O 274,8032 – 6,2888 160,0760 154,7040 9,0753 333,4731 122,1347 – – 1112,7677

Aspergillus

niger – 31,2933 – – – – – – – – –

O2 – – – – – – – – 105,1987 17,5331 –

N2 – – – – – – – – 395,7475 395,7475 –

CO2 – – – – – – – – – 56,7248 –

C6H8O7 – – – – – – – – – – 123,7632

C2H2O4 – – – – – – – – – – 29,0070

Sel

tersuspensi – – – – – – – – – – 147,3214

Total 610,6737 31,2933 32,0728 184,0874 193,3800 26,3184 343,7867 122,1347 500,9462 470,0054 1574,6878

2044,6932 2044,6932

3.6 Filter Press-1 (H-101)

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Filter Press-1 (H-101)

Komponen Massa Masuk Massa Keluar Alur-20 Alur-21 Alur-22

C6H12O6 9,1601 9,1601 –

Impurities 152,6684 152,6684 – Sel tersuspensi 147,3214 147,3214 –

H2O 1112,7677 – 1112,7677

C6H8O7 123,7632 – 123,7632

C2H2O4 29,0070 – 29,0070

Total 1574,6878 309,1499 1265,5379

1574,6878 1574,6878

3.7 Tangki Koagulasi (R-201)

Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Tangki Koagulasi (R-201)

Alur-22 Alur-23 Alur-24 Alur-25

C6H8O7 123,7632 – – –

C2H2O4 29,0070 – – –

H2O 1112,7677 – – 1159,1789

Ca(OH)2 – 97,3088 – 1,9080

Ca3(C6H5O7)2 – – – 160,5054

CaC2O4 – – 41,2544 –

Total 1265,5379 97,3088 41,2544 1321,5923

(28)

3.8 Filter Press-2 (H-201)

Ca3(C6H5O7)2 160,5054 – 160,5054

H2O 1159,1789 – 1159,1789

Ca(OH)2 1,9080 1,9080 –

Total 1321,5923 1,9080 1319,6843

1321,5923 1321,5923

3.9 Tangki Acidifier (R-202)

Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Tangki Acidifier (R-202)

Alur-27 Alur-28 Alur-29 Ca3(C6H5O7)2 160,5054 – –

H2O 1159,1789 1,9531 1161,1320

H2SO4 – 95,7035 0,9473

C6H8O7 – – 123,7632

CaSO4 – – 131,4984

Total 1319,6843 97,6566 1417,3409

1417,3409 1417,3409

3.10 Filter Press-3 (H-202)

H2O 1161,1320 – 1161,1320

C6H8O7 123,7632 – 123,7632

H2SO4 0,9473 – 0,9473

CaSO4 131,4984 131,4984 –

Total 1417,3409 131,4984 1285,8425

1417,3409 1417,3409

3.11 Tangki Purifier (R-203)

Tabel 3.11 Neraca Massa Pada Tangki Purifier (R-203)

H2O 1161,1320 – 1161,1320

C6H8O7 123,7632 – 123,7632

H2SO4 0,9473 – 0,9473

Karbon aktif – 1,3262 1,3262

Total 1285,8425 1,3262 1287,1687

(29)

3.12 Filter Press-4 (H-203)

H2O 1161,1320 – 1161,1320

C6H8O7 123,7632 – 123,7632

H2SO4 0,9473 0,9473 –

Karbon aktif 1,3262 1,3262 –

Total 1287,1687 2,2735 1284,8952

1287,1687 1287,1687

3.13 Evaporator (E-201)

Tabel 3.13 Neraca Massa Pada Evaporator (E-201)

H2O 1161,1320 870,8490 290,2830

C6H8O7 123,7632 – 123,7632

Total 1284,8952 870,8490 414,0462

1284,8952 1284,8952

3.14 Sentrifugal Filter (H-204)

Tabel 3.14 Neraca Massa Pada Centrifuge (H-204)

H2O 290,2830 277,7718 12,5112

C6H8O7 123,7632 0,0124 123,7508

Total 414,0462 277,7842 136,2620

414,0462 414,0462

3.15 Dryer (E-203)

Tabel 3.15 Neraca Massa Pada Dryer (E-203)

Alur-40 Alur-41 Alur-42 Alur-43

H2O 12,5112 – 11,2601 1,2511

C6H8O7 123,7508 – – 123,7508

O2 – 105,1987 105,1987 –

N2 – 395,7475 395,7475 –

Total 136,2620 500,9462 512,2063 125,0019

(30)

BAB IV

NERACA ENERGI

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Suhu referensi : 25°C

Satuan proses : kkal/jam

[image:30.595.110.449.262.545.2]

4.1 Fermenter (R-101)

Tabel 4.1 Neraca Energi Fermenter (R-101)

Komponen Panas Masuk Panas Keluar

C6H12O6 316,6282 26,3857

Impurities 187,7821 312,9702

NH4NO3 30,7474 –

KCl 11,6551 –

MgSO4 25,8162 –

NH4Cl 20,0813 –

CH3OH 18,7563 –

H2O 3178,1655 5557,7183

Aspergillus niger 54,0842 –

O2 61,4781 17,0772

N2 288,2625 480.4375

Panas reaksi 396137,1896 –

CO2 – 57,7459

C6H8O7 – 310,3981

C2H2O4 – 40,3197

Sel tersuspensi – 424,3593

Air pendingin – 393103,2346

Total 400330,6465 400330,6465

4.2 Tangki Koagulasi (R-201)

Tabel 4.2 Neraca Energi Tangki Koagulasi (R-201)

H2O 5557,7183 110000,8613

C6H8O7 310,3981 –

C2H2O4 40,3197 –

Ca(OH)2 84,4251 52,4204

Panas reaksi – 201460,3188

Ca3(C6H5O7)2 – 4156,6083

CaC2O4 – 1116,5710

Steam 310793,9186 –

[image:30.595.119.449.578.738.2]

(31)

4.3 Tangki Acidifier (R-202)

Tabel 4.3 Neraca Energi Tangki Acidifier (R-202)

H2O 110010,6161 57992,7377

Ca3(C6H5O7)2 4156,6083 –

H2SO4 162,3610 16,0710

Panas reaksi 119937,4990 –

C6H8O7 – 3103,9811

CaSO4 – 1126,9413

Total 234267,0844 234267,0844

[image:31.595.111.450.57.754.2]

4.4 Evaporator (E-201)

Tabel 4.4 Neraca Energi Evaporator (E-201)

H2O(g) – 30703,9586

H2O(l) 57992,7377 21747,2767

C6H8O7 3103,9811 4655,9716

Panas penguapan – 470255,4991

Steam 466265,9872 –

Total 527362,7060 527362,7060

4.5 Cooler (E-202)

Tabel 4.5 Neraca Energi Cooler (E-202)

H2O 21747,2767 289,9637

C6H8O7 3103,9811 62,0796

Total 24851,2578 24851,2578

4.6 Dryer (E-203)

Tabel 4.6 Neraca Energi Dryer (E-204)

O2(g) 61,4781 1024,6353

N2(g) 288,2625 4804,3747

H2O(g) – 264,6687

H2O(l) 12,4974 62,4862

C6H8O7 62,0734 3103,6701

Panas penguapan – 6247,2679

Steam 15082,7915 –

(32)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

Spesifikasi peralatan meliputi nama, kode, fungsi, kapasitas, dimensi, jenis,

bahan, dan jumlah unit yang digunakan. Spesifikasi tersebut ditentukan berdasarkan

kapasitas dan kondisi operasinya.

5.1 Gudang Kulit Nenas

Kode : F-101

Fungsi : menyimpan bahan baku kulit Nenas selama 2 hari

Bahan konstruksi : beton

Kondisi ruang : tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas : 118,829 m3 Panjang : 17,236 m

Lebar : 1,7236 m

Tinggi : 4 m

Jumlah : 1 unit

5.2 Rotary Cutter

Kode : CH-101

Fungsi : memperkecil dan menyeragamkan ukuran kulit Nenas

Jenis : rotary knife cutter

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas : 10,8926 m3

Jumlah pisau : 8 pisau putar dan 2 pisau diam

Bahan pisau : stainless steel

Ukuran penapis : 1 mm

Kecepatan putar : 200 rpm

Daya motor : 2 hp

(33)

5.3 Tangki Aspergillus niger

Kode : F-102

Fungsi : menyimpan strain Aspergillus niger selama 2 hari

Bentuk : silinder tegak, alas datar, tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel, SA-283, grade-C

Kapasitas : 1,6819 m3 Diameter : 1,0873 m

Tinggi : 1,7216 m

Ketebalan dinding : 316inchi

Jumlah : 1 unit

5.4 Pompa Pada Tangki Aspergillus niger

Kode : L-101

Fungsi : mengalirkan strain Aspergillus niger ke fermenter

Jenis : pompa sentrifugal (centrifugal pump)

Kapasitas : 0,0292 m3/jam Diameter pipa : 0,215 inchi

Panjang pipa : 158,415 ft

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.5 Gudang Nutrien

Kode : F-103

Fungsi : menyimpan bahan baku nutrien selama 5 bulan (150 hari)

(34)

Tinggi : 4 m

Jumlah : 1 unit

5.6 Pneumatic Conveyer-Ammonium Nitrat (NH4NO3)

Kode : J-101

Fungsi : mengangkut NH4NO3 dari gudang bahan baku ke tangki M-101

Jenis : pneumatic conveyer

Panjang pipa : 50 ft

Daya motor : 2 hp

Jumlah : 1 unit

5.7 Tangki Mixer-Ammonium Nitrat (NH4NO3)

Kode : M-101

Fungsi : melarutkan NH4NO3 dengan H2O

Tinggi : 0,4267 m

Ketebalan dinding : 3₁₆_inchi

Jenis pengaduk : turbin enam daun terbuka (six blade open turbine)

Sekat (baffle) : 4 buah

Daya motor : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.8 Pompa Pada Tangki Mixer-Ammonium Nitrat (NH4NO3)

Kode : L-102

(35)

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.9 Pneumatic Conveyer-Kalium Klorida (KCl)

Kode : J-102

Fungsi : mengangkut KCl dari gudang bahan baku ke tangki M-102

Daya motor : 2 hp

Jumlah : 1 unit

5.10 Tangki Mixer-Kalium Klorida (KCl)

Kode : M-102

Fungsi : melarutkan KCl dengan H2O

Tinggi : 0,8569 m

(36)

Daya motor : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.11 Pompa Pada Tangki Mixer-Kalium Klorida (KCl)

Kode : L-103

Fungsi : mengalirkan larutan KCl ke fermenter

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.12 Pneumatic Conveyer-Magnesium Sulfat (MgSO4)

Kode : J-103

Fungsi : mengangkut MgSO4 dari gudang bahan baku ke tangki M-103 Jenis : pneumatic conveyer

Daya motor : 2 hp

Jumlah : 1 unit

5.13 Tangki Mixer-Magnesium Sulfat (MgSO4)

Kode : M-103

Fungsi : melarutkan MgSO4 dengan H2O

(37)

Tinggi : 0,852 m

Daya motor : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.14 Pompa Pada Tangki Mixer-Magnesium Sulfat (MgSO4)

Kode : L-104

Fungsi : mengalirkan larutan MgSO4 ke fermenter

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.15 Pneumatic Conveyer-Ammonium Klorida (NH4Cl)

Kode : J-104

Fungsi : mengangkut NH4Cl dari gudang bahan baku ke tangki M-104 Jenis : pneumatic conveyer

Daya motor : 2 hp

(38)

5.16 Tangki Mixer-Ammonium Klorida (NH4Cl)

Kode : M-104

Fungsi : melarutkan NH4Cl dengan H2O

Tinggi : 0,4206 m

Daya motor : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.17 Pompa Pada Tangki Mixer-Ammonium Klorida (NH4Cl)

Kode : L-105

Fungsi : mengalirkan larutan NH4Cl ke fermenter

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.18 Tangki Metanol (CH3OH)

Kode : F-104

Fungsi : menyimpan CH3OH selama 2 bulan (60 hari) Bentuk : silinder tegak, alas datar, tutup ellipsoidal

(39)

Tinggi : 9,6955 m

Jumlah : 2 unit

5.19 Pompa Pada Tangki Metanol (CH3OH)

Kode : L-106

Fungsi : mengalirkan larutan CH3OH ke fermenter

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 2 unit

5.20 Gudang Bahan Pemurni

Kode : F-201

Fungsi : menyimpan bahan pemurni selama 5 bulan (150 hari)

Lebar : 4,9076 m

Tinggi : 4 m

(40)

5.21 Pneumatic Conveyer-Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)

Kode : J-201

Fungsi : mengangkut Ca(OH)2 dari gudang bahan ke tangki koagulasi

Daya motor : 2 hp

Jumlah : 1 unit

5.22 Pneumatic Conveyer-Karbon Aktif

Kode : J-202

Fungsi : mengangkut karbon aktif dari gudang bahan ke tangki purifier

Daya motor : 2 hp

Jumlah : 1 unit

5.23 Tangki Asam Sulfat (H2SO4)

Kode : F-202

Fungsi : menyimpan H2SO4 selama 2 bulan (60 hari)

Bentuk : silinder tegak, alas datar, tutup ellipsoidal, dilapisi fiber glass

Jumlah : 2 unit

(41)

Jumlah : 2 unit

5.24 Pompa Pada Tangki Asam Sulfat (H2SO4)

Kode : L-204

Fungsi : mengalirkan larutan H2SO4 ke tangki acidifier Jenis : pompa sentrifugal (centrifugal pump)

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 2 unit

5.25 Fermenter

Kode : R-101

Fungsi : sebagai tempat terjadinya reaksi fermentasi selama 4 hari

Bentuk : silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-167, grade-3, dilapisi fiber glass

Tinggi : 3,7212 m

Bahan jacket : aluminium

Jenis pengaduk : jangkar (anchor)

Daya motor : 500 hp

(42)

5.26 Pompa Pada Fermenter

Kode : L-107

Fungsi : mengalirkan campuran dari fermenter ke filter press-1

Jenis : pompa putar (rotary pump)

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 4 unit

5.27 Filter Press-1

Kode : H-101

Fungsi : memisahkan C6H8O7 dan C2H2O4 dari limbah padat fermentasi Jenis : plate and frame filter press

Kapasitas : 1,4559 m3/jam Tebal cake : 5 cm

Ukuran frame : 1 m2 Jumlah plate : 71 buah

Media filter : kain kanvas

Jumlah : 1 unit

5.28 Gudang Limbah Padat

Kode : F-203

Fungsi : menyimpan limbah padat yang telah difiltrasi (hasil fermentasi)

selama 1 bulan (30 hari)

(43)

Lebar : 4,212 m

Tinggi : 4 m

Jumlah : 1 unit

5.29 Pompa Pada Filter Press-1

Kode : L-201

Fungsi : mengalirkan filtrat (liquor) dari filter press-1 ke tangki koagulasi

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.30 Tangki Koagulasi

Kode : R-201

Fungsi : sebagai tempat pengendapan C2H2O4

Bentuk : silinder tegak, alas kerucut, tutup ellipsoidal

Tinggi : 2,2658 m

Jumlah : 1 unit

5.31 Gudang Kalsium Oksalat (CaC2O4)

Kode : F-204

Fungsi : menyimpan CaC2O4 selama 2 bulan (60 hari)

(44)

Lebar : 2,0151 m

Tinggi : 4 m

Jumlah : 1 unit

5.32 Pompa Pada Tangki Koagulasi

Kode : L-202

Fungsi : mengalirkan campuran dari tangki koagulasi ke filter press-2

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

Kode : H-201

Fungsi : memisahkan campuran dari Ca(OH)2 sisa proses koagulasi Jenis : plate and frame filter press

(45)

5.34 Pompa Pada Filter Press-2

Kode : L-203

Fungsi : mengalirkan filtrat (liquor) dari filter press-2 ke tangki acidifier

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.35 Tangki Pengasaman (Acidifier)

Kode : R-202

Fungsi : sebagai tempat terjadinya regenerasi C6H8O7 Bentuk : silinder tegak, alas kerucut, dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-167, grade-3, dilapisi fiber glass

Tinggi : 3,3856 m

Jenis pengaduk : palet (pallet)

Daya motor : 1,25 hp

Jumlah : 1 unit

5.36 Pompa Pada Tangki Pengasaman

Kode : L-205

Fungsi : mengalirkan campuran dari tangki acidifier ke filter press-3

(46)

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

Kode : H-202

Fungsi : memisahkan campuran dari endapan CaSO4

Jenis : plate and frame filter press

Jumlah : 1 unit

5.38 Gudang Kalsium Sulfat (CaSO4)

Kode : F-206

Fungsi : menyimpan CaSO4 (produk samping) selama 2 bulan (60 hari) Bahan konstruksi : beton

Lebar : 3,0968 m

Tinggi : 4 m

(47)

5.39 Pompa Pada Filter Press-3

Kode : L-206

Fungsi : mengalirkan filtrat (liquor) dari filter press-3 ke tangki purifier

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.40 Tangki Pemurnian (Purifier)

Kode : R-203

Fungsi : sebagai tempat pengendapan H2SO4 (sisa) Bentuk : silinder tegak, alas kerucut, tutup ellipsoidal

Tinggi : 2,2687 m

Jumlah : 1 unit

5.41 Pompa Pada Tangki Pemurnian

Kode : L-207

Fungsi : mengalirkan campuran dari tangki purifier ke filter press-4

(48)

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.42 Filter Press-4

Kode : H-203

Fungsi : memisahkan campuran dari kotoran (impurities)

Jenis : plate and frame filter press

Jumlah : 1 unit

5.43 Gudang Limbah Pemurnian

Kode : F-206

Fungsi : menyimpan limbah hasil pemurnian selama 3 bulan (90 hari)

Lebar : 0,6894 m

Tinggi : 2 m

Jumlah : 1 unit

5.44 Pompa Pada Filter Press-4

Kode : L-208

Fungsi : mengalirkan filtrat (liquor) dari filter press-4 ke evaporator

(49)

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 1 unit

5.45 Evaporator

Kode : E-201

Fungsi : menguapkan 75 % H2O untuk meningkatkan konsentrasi C6H8O7

Jenis : evaporator film aduk (agitated film evaporator)

Bentuk : silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : stainless steel, SA-167, grade-3

Kapasitas : 1,2859 m3/jam Diameter : 0,459 m

Tinggi : 5,4864 m

Ketebalan dinding :316inchi

Jumlah tube : 53 buah

Jumlah : 1 unit

5.46 Pompa Pada Evaporator

Kode : L-209

Fungsi : mengalirkan campuran dari evaporator ke cooler

Daya pompa : 0,3 hp

(50)

5.47 Cooler

Kode : E-202

Fungsi : mendinginkan campuran dari suhu 100°C menjadi 26°C

Jenis : 2-4 shell & tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,3658 m3/jam Shell side :

–Diameter : 10 inchi

–Baffle spacing : 5 inchi

–Cross section : 343

Tube side :

–Jumlah tube : 10 buah

–Diameter : 0,652 inchi

–Panjang : 12 ft

–Cross section : 2

Jumlah : 1 unit

5.48 Pompa Pada Cooler

Kode : L-210

Fungsi : mengalirkan campuran dari cooler ke sentrifugal filter

Daya pompa : 0,3 hp

(51)

5.49 Sentrifugal Filter (Filter Centrifuge)

Kode : H-204

Fungsi : mengendapkan partikel C6H8O7 dan memisahkannya dari zat cair

Jenis : sentrifugal filter otomatis (automatic filter centrifuge)

Kapasitas : 0,4390 m3 Diameter basket : 33 inchi

Tinggi basket : 66 inchi

Medium filtrasi : logam berpori

Ukuran filter : 100 mesh

Tebal cake : 3 inchi

Kecepatan : 720 rpm

Daya motor : 1 hp

Jumlah : 3 unit

5.50 Pompa Pada Sentrifugal Filter

Kode : L-211

Fungsi : mengalirkan larutan induk ke evaporator untuk di-recycle

Daya pompa : 0,3 hp

Jumlah : 3 unit

5.51 Pengering (Dryer)

Kode : E-203

Fungsi : menguapkan H2O yang terkandung dalam kristal C6H8O7

Jenis : pengering baki (tray dryer)

(52)

Bahan konstruksi : commercial stell

Lebar : 1,1170 m

Tinggi : 2 m

Tebal cake : 0,25 inchi

Jumlah baki : 10 buah

Dimensi baki : 213,16 inchi2 Jumlah tube : 3 buah

5.52 Gudang Produk Asam Sitrat (C6H8O7)

Kode : F-207

Fungsi : menyimpan C6H8O7 (produk utama) selama 1 bulan (30 hari) Bahan konstruksi : beton

Lebar : 2,848 m

Tinggi : 4 m

(53)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi merupakan sistem dan susunan peralatan yang dipakai di dalam

suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai

dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen

merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen

tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan

dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga operasi selalu berada dalam

kondisi yang diharapkan.