BAB II Perancangan sistem Pembuatan bioethanol

II-1

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Sejarah Bioethanol

Bioethanol telah digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai bahan minuman beralkohol. Jejak peninggalan sejarah berupa keramik yang ditemukan berusia lebih dari 9000 tahun yang lalu di China bagian utara mengindikasikan bahwa minuman beralkohol telah dikonsumsi oleh manusia prasejarah sejak jaman Neolitik.

Larutan bioethanol dengan kualitas mendekati murni, pertama kali ditemukan oleh Kimiawan Muslim yang mengembangkan proses sistem distilasi yaitu pada masa Khalifah Abbasid, yaitu dengan hadirnya peneliti terkenal pada waktu itu yang bernama Jabir ibnu Hayyan (Geber), Al-Kindi (Alkindus) dan al-Razi (Rhazes). Catatan yang disusun oleh Jabir ibnu Hayyan (721-815M) menyebutkan bahwa uap dari perasaan buah anggur yang mendidih mudah terbakar. Al-Kindi (801-873M) dengan tegas menjelaskan tentang proses sistem distilasi pembuatan minuman anggur. Sedangkan bioethanol murni didapatkan pada tahun 1796 oleh Johann Tobias Lowitz, dengan menggunakan distilasi saringan arang.

ethilen pada tahun 1982 yang digunakan pada proses produksi ethanol sintetis hingga saat ini.

Pada tahun 1840 ethanol menjadi bahan bakar lampu di Amerika Serikat, pada tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil Quadrycycle dan sejak tahun 1908 mobil Ford model T telah menggunakan bioethanol sebagai bahan bakarnya. Namun pada tahun 1920-an bahan bakar dari petroleum yang harganya lebih murah dan menjadi lebih dominan, yang menyebabkan bahan bakar ethanol kurang mendapatkan perhatian.

Pada dekade 1990 isu global warning, polusi udara, dan menipisnya cadangan minyak di beberapa negara berkembang dan maju membuat isu pengembangan biofuel kembali digaungkan. Jumlah produksi bioethanol di dunia bisa dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2. 1 Produksi biethanol per tahun per negara/ wilayah (Sumber :RFA[7])

Produksi Biethanol Per tahun Per Negara/ Wilayah

Top10 Negara/ Wilayah

(Satuan Juta Gallon US)(1 Gallon= 3,8 Liter)

No Negara/

Wilayah 2008 2009 2010 2011

1 Amerika Serikat 9.235 10.938 13.231 13.900

2 Brazil 6.472 6.577 5.573 5.573

3 Uni Eropa 733,6 1.039,52 1.176,88 1.199,31

4 China 501,9 541,5 541,5 554,76

5 Thailand 89,8 435,2

6 Kanada 237,8 290,6 356,63 462,3

7 India 66,00 91,67

8 Kolombia 79,30 83,21

9 Australia 26,40 56,80 66,04 87,2

10 Dan lain-lain 247,27

Bioethanol digunakan secara luas di Brasil dan Amerika Serikat. Kedua negara ini memproduksi 88% dari seluruh jumlah bahan bakar ethanol yang diproduksi di dunia. Kebanyakan mobil-mobil yang beredar di Amerika Serikat saat ini dapat menggunakan bahan bakar dengan kandungan ethanol sampai 10%, dan penggunaan bensin ethanol 10% malah diwajibkan di beberapa kota dan negara bagian AS. Sejak tahun 1976, pemerintah Brasil telah mewajibkan penggunaan bensin yang dicampur dengan ethanol, dan sejak tahun 2007, campuran yang legal adalah berkisar 25% ethanol dan 75% bensin (E25). Di bulan Desember 2010 Brasil sudah mempunyai 12 juta kendaraan dan truk ringan bahan bakar fleksibel dan lebih dari 500 ribu sepeda motor yang dapat menggunakan bahan bakar ethanol murni.

Di indonesia upaya pemanfaatan BBN (bahan bakar nabati) sebagai bahan bakar alternatif sebenarnya sudah dilakukan oleh pemerintah, khususnya Pertamina sejak lama, payung hukumnya juga jelas, seperti Undang-undang No.30 tahun 2007 tentang energi yang mengamanatkan pemerintah untuk meningkatkan penggunaan energi terbarukan. Undang-undang ini kemudian diperkuat lagi oleh peraturan Menteri (PERMEN) ESDM nomer 32 tahun 2008 yang memuat mandatori BBN di Indonesia.

Meski demikian, fakta yang ada dilapangan menunjukkan bahwa penggunaan BBN masih jauh dari harapan kita semua. pemakai kendaraan di Indonesia saat ini umumnya masih senang menikmati BBM bersubsidi karena harganya yang relatif murah daripada menggunakan BBM bercampur BBN yang lebih mahal.

Tabel 2. 2 Pabrik bioethanol nasional dan kapasitas produksinya tahun 2008(Pusat Studi Energi UGM[9])

Kendala pengembangan industri bioethanol juga disebabkan oleh kenaikan harga bahan baku bioethanol yang mencapai 100% (USD 65/ton pada tahun 2008 menjadi USD 125-130/ton pada tahun 2009) dan akan dibukanya kran impor bioethanol dari Brazil karena pertimbangan production cost berpotensi menghancurkan industri bioethanol di Indonesia.

2.2 Bioethanol

Bioethanol merupakan alkohol yang diproduksi dari proses fermentasi dengan menggunakan bahan baku nabati dan dilanjutkan dengan proses destilasi. Ethanol disebut juga etil-alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap (vapor), mudah terbakar (flammable), tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada minuman beralkohol dan thermometer moderen.

Ethanol termasuk dalam rantai tunggal alkohol, dengan rumus kimia C2H5-OH dan rumus empiris C2H6O. ethanol merupakan isomer konstitusional

Fermentasi gula menjadi ethanol atau alkohol merupakan salah satu reaksi organik paling awal yang pernah dilakukan manusia. Pada zaman modern, ethanol yang ditujukan untuk kegunaan industri dihasilkan dari produk sampingan pengilangan minyak bumi.

Ethanol juga banyak digunakan sebagai pelarut (solvent) berbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada parfum, perasa (ingredient), pewarna makanan, desinfektan dan obat-obatan. Dalam ilmu kimia, ethanol adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan (catalyst) untuk sintesis senyawa kimia lainnya.

Pada perkembangan zaman ini, bioethanol diramalkan akan menggantikan tempat minyak bumi sebagai bahan bakar utama penghasil energi di bumi ini yaitu sebagai bahan pengganti BBM pada kendaraan bermotor. Karbohidrat atau sakarida (C6H10O5) adalah golongan senyawa organik yang

paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki fungsi sebagai sumber energi kepada makhluk hidup terutama glukosa.

Diagram blok di bawah ini menggambarkan proses terbentuknya bahan baku karbohidrat (nabati) menjadi bioethanol. Karbohidrat dipecah menjadi glukosa dengan bantuan enzim amylase pada proses saccharification glukosa, selanjutnya dilakukan proses fermentasi (fermentation) yaitu membentuk alkohol dari glukosa dengan bantuan bakteri saccharomyces (ragi).

2.2.1 Alkohol dari Bahan Baku Nabati Karbohidrat

Alkohol dapat diproduksi dengan bahan baku nabati atau tanaman yang mengandung karbohidrat (pati) seperti ubi kayu, kentang, sagu dan jagung. Jumlah produksi alkohol yang dapat diproduksi oleh tanaman yang mengandung karbohidrat bergantung pada jumlah kandungan gula (glukosa) di dalam tanaman tersebut.

Gambar 2. 2 Jagung, kentang dan singkong merupakan bahan baku ethanol nabati[6]

Proses pembuatan alkohol dengan bahan karbohidrat atau nabati diawali dengan mengkonversikan karbohidrat menjadi gula (glukosa). Konversi karbohidrat menjadi ethanol dapat ditunjukan pada Tabel 2.3.

Tabel 2. 3 Konversi bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat dan tetes menjadi bioethanol (Sumber : BPPT,2005[4])

2.2.2 Alkohol Dari Bahan Baku Non Nabati atau Gula (glucose)

glukosa. Hal ini disebabkan bahan yang digunakan sudah mengandung glukosa. Adapun tanaman yang mengandung bahan nabati gula (glukosa) antara lain tebu (sugar cane), tetes tebu, sweet sorghum, buah-buah manis, air kelapa, dan lain-lain.

Gambar 2. 3 Tebu salah satu bahan baku ethanol non nabati[6]

2.2.3 Ketela

Ketela pohon, ubi kayu atau singkong (mahinot utilissima) adalah perdu tahunan tropika dan subtropika dari suku euphorbiaceae. Umbinya diketahui sebagai makanan pokok penghasil karbohidrat dan daunnya bisa dijadikan sayuran.

Ketela bisa mencapai tinggi 7 meter, dengan cabang agak jarang, berakar tunggang dengan sejumlah akar cabang yang kemudian membesar menjadi umbi akar yang dapat dimakan. Ukuran umbi rata-rata berdiameter 2-3 cm dan panjang 50-80 cm, tergantung dari proses penanaman dan perawatan tanaman. Bagian dalam umbinya berwarna putih atau kekuning-kuningan. Umbi singkong tidak tahan disimpan meskipun diletakan di lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam sianida (HCN) yang bersifat racun bagi manusia.

Umbi ketela merupakan sumber energi kaya akan kabohidrat namum minim akan protein. Sumber protein justru terkandung pada daun singkong karena mengandung asam amino metionia.

Tabel 2. 4 Kandungan gizi per 100 gram singkong (Sumber : BPPT,2005[4])

Kalori 121 kalori

Air 62,50 gram

Fosfor 40,00 gram

Karbohidrat 34,00 gram

Kalsium 33,00 miligram

Protein 1,20 gram

Besi 0,70 gram

Vitamin C 30.00 miligram

Lemak 0,30 gram

Vitamin B1 0.01 miligram

Adapun keuntungan apabila menggunakan ketela sebagai bahan baku pembuatan ethanol menurut (Biotechnology of Ethanol Handbook, 122[1]) diantaranya :

 Memiliki potensi menghasilkan ethanol lebih besar per hektar lahan.

 Hanya membutuhkan kesuburan tanah rendah untuk menanam ketela.

 Memiliki ketahanan tinggi akan penyakit dan kekeringan.

 Memilki jeda waktu dua hari dari panen dan proses pembuatan.

 Potongan ketela sangat mudah dikeringkan, dan bisa disimpan dalam persediaan selama satu tahun.

 Dalam proses fermentasi tidak dibutuhkan nutrisi tambahan.

 Sisa proses bisa dijadikan bahan pangan ternak

Tabel 2. 5 Produktivitas produksi tanaman ubi kayu seluruh provinsi di indonesia (Sumber

KEP. BANGKA BELITUNG 991 795 397 365

KEP. RIAU 741 715 226 237

NUSA TENGGARA BARAT 4408 3866 1215 866

NUSA TENGGARA TIMUR 64235 79164 9112 9992

2.3 Proses Pembuatan Bioethanol Dengan Bahan Ketela

Secara umum proses produksi bioethanol melewati beberapa tahap, yaitu tahap persiapan (Preparation) Hidrolisis (Hydrolysis) Fermentasi

(Fermentation), dan distilasi (Distillation), Pada Gambar 2.4 menunjukan diagram blok proses sistem pembuatan bioethanol berbahan baku kabohidrat.

Preparation

Gambar 2. 4 Block diagram proses pembuatan alkohol atau bioethanol[1]

Proses pembuatan bioethanol dimulai dengan menghancurkan bahan baku hingga menjadi bubuk yang dikenal dengan preparation atau proses persiapan. Bahan baku dimasukan kedalam mesin dan melalui berbagai tahap proses diantaranya, proses mencuci bahan baku, mengupas, memotong, dan menghancurkan bahan baku hingga menjadi bubuk atau tepung.

Bahan baku yang telah menjadi bubuk dimasukan kedalam benjana

membutuhkan waktu 24 jam atau 1 hari. Reaksi kimia yang yang terjadi saat proses hidrolisis dapat dilihat pada reaksi kimia dibawah ini.

Proses fermentasi (Fermentation Process) bertujuan untuk mengubah glukosa (C6H12O6) menjadi ethanol (C2H5OH) dengan bantuan ragi (yeast) dengan

rumus reaksi kimia seperti di bawah ini.

Proses fermentasi dimulai dengan memasukan glukosa hasil sakarifikasi ke dalam bejana bertekanan. menurut Biotechnology of Ethanol Handbook, 101[1] temperatur dan pH ideal adalah hasil akhir dari proses ini adalah alkohol, namun karena kadar kemurnianya belum sesuai dengan standar, 30 - 40 oC dan pH 4.0 - 5.0. Alkohol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai 10 persen volume. maka untuk mendapatkan kemurnian yang lebih tinggi alkohol hasil fermentasi harus melalui proses distilasi. Waktu yang dibutuhkan untuk menyelsaikan proses perubahan glukosa ke alkohol membutuhkan waktu 48 jam atau 2 hari.

Ethanol dari proses fermentasi masih mengandung air yang sulit dipisahkan, sehingga ethanol ini belum dapat dipakai sebagai bahan bakar serta belum memenuhi standar spesifikasi bahan bakar. Untuk mendapatkan ethanol murni dengan kadar air sangat rendah, maka dari hasil proses fermentasi masih harus melalui proses distilasi. Distilasi adalah proses pemisahan senyawa dengan memanfaatkan perbedaan titik uap antara air dan ethanol. Secara umum distilasi adalah bejana berukuran tinggi yang dilengkapi pemanas dan pendingin. Untuk mendapatkan tingkat kemurnian tinggi distilasi dilakukan berkali-kali. Tabel 2.6

Menunjukan sifat ethanol.

enzim α-amylase

C12H22O11 + H2O 2C6H12O6

Pati+ Air Glukosa

Glukosa Etanol + Karbondioksida SaccharomycesYeast

Tabel 2. 6 Sifat ethanol

Sifat Ethanol

Rumus molekul C2H5OH

Massa molar 46,07 g/mol

Penampilan Cairan tak berwarna

Densitas 0,789 g/cm3

Titik lebur −114,3 °C

Titik didih 78,4 °C

Kelarutan dalam air Tercampur penuh

Keasaman (pKa) 15,9

Viskositas 1,200 cP (20 °C)

Momen dipol 1,69 D (gas)

2.4 Sistem Pembuatan Ethanol

Washing Peeling & Cutting Crushing

Drying Facility

Storage Boiling

Saccharification

Fermentation Distillation

Rectification I & II Stilage Facility Casava

Fertilizer

Ethanol 95%-99%

Gambar 2. 5 Diagram blok pembuatan ethanol[1]

2.4.1 Proses Persiapan (Preparation process)

Pada proses ini, dilakukan pekerjaan persiapan yang terdiri dari: - Bongkar muat (unloading)

2.4.1.1 Bongkar Muat (Unloading)

Bongkar muat (unloading) adalah suatu proses membongkar bahan baku ketela pohon dari kendaraan pengangkut menuju tempat penampungan sementara (pit). Pada bagian ini tidak diperlukan peralatan otomatik yaitu dengan sistem manual atau memanfaatkan tenaga manusia untuk membongkarnya.

2.4.1.2 Penimbangan (Weighing)

Penimbangan (weighing) yaitu proses untuk melihat kondisi bahan baku dan menimbang untuk mengetahui beratnya. Pada proses ini akan diketahui serta dimonitor jumlah bahan baku yang akan diproses. Apabila kuota per hari dari pengiriman bahan baku telah memenuhi atau bahkan lebih dari yang dihutuhkan, maka kelebihan bahan baku akan disimpan digudang (werehouse) untuk menjamin stok bahan baku agar produksi dapat beroperasi secara kontinyu. Dalam proses penimbangan dilakukan juga proses penyortiran bahan baku.

2.4.1.3 Pencucian (Washing)

Pencucian bahan baku (washing) bertujuan membersihkan bahan baku dari kotoran seperti tanah, kotoran lain, pestisida atau zat kimia yang masih terkandung dalam bahan baku. Proses pencucian ini menggunakan mesin squirrel cagerotary horizontal yang digerakan dengan motor listrikdan media air sebagai pembersih. Bahan yang dibuang dari proses ini berupa kulit luar ketela pohon, tanah dan air kotor hasil pencucian.

2.4.1.4 Pemotongan (Cutting)

2.4.1.5 Pengupasan (Peeling)

Pengupasan (peeling) bertujuan untuk memisahkan inti bahan baku dengan kulitnya. Proses ini menggunakan mesin peeling rotary vertical dram,

yaitu mesin yang mempunyai drum yang dapat berputar yang digerakkan oleh motor listrik. Permukaaan bagian dalam dari drum ini berlubang-lubang untuk melepaskan air yang terbawa ole bahan baku secara sentrifugal keluar dari mesin. Pada permukaan dalam drum juga dipasang seperti duri tumpul (pin) yang jumlahnya banyak untuk mengupas ketela pohon dari kulitnya.

Hasil akhir dari proses ini, bahan baku yang sudah bersih masuk ke dalam mesin penghancur (crushing) dan sisanya berupa kulit luar dikirim ke gudang dan dikeringkan yang selanjutnya akan digunakan sebagai bahan pakan ternak (animal feeding).

2.3.1.6 Penghancuran (Crushing)

Penghancuran (crushing) bertujuan untuk menghancurkan bahan ketela pohon yang sudah terkupas menjadi bubuk. agar luas permukaan ketela pohon menjadi lebih besar untuk memudahkan proses hidrolisis.

Mesin ini menggunakan dua buah silinder pejal yang dipasang secara sejajar dengan jarak tertentu, yang berputar secara berlawanan arah (counter wise) antara satu dengan yang lain, yang digerakkan oleh motor listrik. Bahan baku silinder pejal ini terbuat dari bahan non metal untuk menghindari slip, seperti kayu pilihan yang bahannya liat dan tidak mudah tergerus. Hasil dari proses ini dilanjutkan ke proses perebusan (boiling) jika berlebih sebagian di keringkan sebagai ketela tepung dan disimpan di gudang.

2.4.2 Proses Hidrolisis (Hydrolysis Process)

Setelah melewati proses persiapan di atas, selanjutnya dilakukan proses hidrolisis dengan cara menambahkan air sehingga bubuk pati menjadi bubur pati (starch pulp), yang mana proses ini terbagi menjadi 2 tahap yaitu:

- Proses Sakarifikasi (Saccharification process)

2.4.2.1 Proses Perebusan (Boiling Process)

Bubur pati (starch pulp) kemudian dimasak atau dipanaskan dengan cara merebus menggunakan bejana tertutup (vessel) yang dilengkapi dengan pemanas elektrik (heater) atau steam boiler sebagai media penukar panas, sehingga pulp tersebut akan menjadi gel. Bahan campuran kemudian dipanaskan hingga 130oC dalam 30 menit, kemudian didinginkan hingga 95o dan dipertahankan selama 1 jam.

2.4.2.2 Proses Sakarifikasi (Saccharification)

Proses sakarifikasi adalah proses memecah karbohidrat menjadi glukosa dengan bantuan enzym theramyl. Proses sakarifikasi dimulai dengan memasukan bahan baku kedalam bejana bertekanan (pressure vessel) yang dilengkapi pengaduk, pemanas dan pendingin. Bahan baku kemudian dicampur dengan air. Dalam proses ini perlu diperhatikan pH dan Temperatur. Temperatur Ideal proses sakarifikasi adalah 40 - 60 oC.

2.4.3 Proses Fermentasi (Fermentation Process)

Proses fermentasi umumnya sama dengan proses sakarifikasi perbedaanya adalah proses fermentasi menggunakan ragi dalam proses merubah glukosa menjadi ethanol dan pengkondisian yang berbeda.

2.4.4 Proses Destilasi (Distillation Process)

2.4.5 Proses Rektifikasi I dan II (Rectification I dan II)

Proses rektifikasi I (rectification process I) bertujuan untuk memisahkan alkohol dari air dengan cara menambahkan media katalis kapur (CaO). Proses ini hampir sama dengan proses distilasi, yang membedakan dalam proses ini dengan proses distilasi yaitu, sebelum alkohol hasil proses distilasi masuk ke dalam menara rektifikasi (rectification tower) terlebih dahulu alkohol melalui tangki yang berisi Kapur (CaO3).

Proses rektifikasi (rectification II) bertujuan sama dengan proses rektifikasi, yang membedakan hanya penggunaan benzene sebagai katalis pengikat alkohol. Mula-mula Alkohol hasil dari Proses Rektifikasi yang telah diembunkan dengan kondensor Dialirkan ke menara tingkat 1 (tower stage 1) secara bersamaan dialirkan juga benzene ke dalam menara Rektifikasi II.

Alkohol yang masih bercampur air kemudian dicampur dengan benzene, yang kemudian dipanaskan dengan tempertur yang bebeda, maka alkohol murni dan benzene akan menguap terlebih dahulu, sedangkan air tertinggal di dasar menara.

Kemudian campuran alkohol dan benzene dialirkan ke menara tingkat 2 (tower stage 2) yang dipanaskan dengan temperatur berbeda, maka benzene akan menguap terlebih dahulu, sedangkan alkohol tertinggal di dasar menara menjadi alkohol murni.

2.5 Sistem Utilitas Pembuatan Biethanol

2.5.1 Sistem Pengolahan Air (Water System)

Sistem air untuk menyediakan air bersih dan pengolahan air limbah yang berasal dari proses persiapan, destilasi dan rektifikasi, agar dapat digunakan kembali. maka diperlukan sebuah fasilitas pengolahan air.

2.5.1.1 Sistem Pengolahan Air Bersih (Water treatment System)

Sistem pengolahan air mentah (water treatment system) berfungsi untuk menyediakan air bersih dibeberapa fasilitas proses antara lain, proses pencucian (washing),cooling,hidrolisis, fermentasi, distilasi dan rektifikasi.

Proses untuk mendapatkan air bersih sebagai berikut: Air dipompa dari sungai atau sumur ke kolam air (water pond). Air dipompakan kembali menuju saringan air (water filter) untuk menghilangkan kotoran dan bakteri kemudian ditampung sementara di tangki air (water tank) sebelum didistribusikan ke fasilitas yang membutuhkan.

2.5.1.2 Sistem Pengolahan Air dari Limbah Distilasi (Destillery Water - System)

Air yang berasal dari proses distilasi dan mengandung beberapa unsur yang dapat digunakan kembali yaitu, glukosa, alkohol, air lindi dan air. Untuk memisahkan air dari semua unsur yang tergantung di dalam limbah destilasi, mulai-mula air limbah destilasi ditampung di dalam tangki. kemudian ditambahkan koloid untuk mengendapkan unsur selain air. air dipompa keluar menuju kolam air (water pond) hasil endapan koloid kemudian dikeluarkan sebagian dipompa menuju tangki pembibitan (seeding tank) dan sebagian lagi dikeringkan menggunakan cahaya matahari untuk bahan pupuk organik.

2.5.1.3 Effluent Water Treatment

Air yang berasal dari proses biologis dan fisika seperti dari proses fermentasi mengandung beberapa unsur yaitu karbohidrat, air dan beberapa unsur lainnya. Karbohidrat merupakan unsur yang berguna untuk proses pembibitan (seeding process) untuk memisahkan air dengan karbohidrat dapat dilakukan dengan cara diendapkan. water effluent ditampung di water effluent pond

dilakukan proses pengendapan dengan memanfaatkan beda berat jenis kedua zat tersebut dan gravitasi bumi. air yang memiliki berat jenis lebih rendah akan berada diatas, sedangkan endapan water effluent akan mengendap. Air kemudian dialirkan ke water pond, sementara endapan water effluent dialirkan ke Sistem pengolahan air dari limbah distilasi (destillery water system).

2.5.1.4 Non Efluent Water Treatment

Air yang berasal dari sisa proses non-kimia dan biologis umumnya berupa kotoran, lumpur, dan kulit singkong. untuk membersihkan air dapat menggunakan prinsip gravitasi atau sama dengan proses water effluent treatment. air bersih dipompakan kembali ke kolam air (water pond) sementara kulit, lumpur dan kotoran dikeringkan dan dijadikan pupuk organik.

2.5.1.5 Sistem Air Pendingin (Water Cooling System)

2.5.2 Sistem Pendingin (Cooling System )

Sistem pendingin (cooling system) merupakan suatu sistem pendinginan yang bertujuan menurunkan temperatur pada suatu zat, mesin dan, lingkungan. dengan cara perpindahan panas (heat transfer).

2.5.3 Sistem Penghasil Panas (Heater System)

Selama pembuatan bioethanol temperatur memegang peran penting dalam proses pembuatan. Untuk mendukung hal tersebut diperlukan sistem penukar kalor (heat exchanger) berfungsi untuk menyediakan uap panas(steam)

untuk proses fermentasi, distilasi dan rektifikasi. Boiler atau ketel uap adalah suatu alat yang terbuat dari bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan

steam. Steam diperoleh dari pemanasan air dengan bahan bakar kayu dan sisa bahan produksi seperti kulit, batang sisa. dan lain-lain. steam dari boiler dalam keadaan superheated, berfungsi antara lain :

1. Sebagai media perpindahan panas (heat transfer) pada fermentasi, distilasi dan rektifikasi.

2. Sebagai media pemanas, untuk memanaskan cairan yang mudah beku agar tetap cair dan mudah untuk dipompa, misalnya menggunakan heat oil untuk mencegah proses pengendapan pada proses fermentasi. 3. Sebagai media bantu untuk pemisahan ethanol dengan air melalui

proses distilasi, dengan prinsip perbedaan titik didih dan uap.

2.5.4 Tangki Pembibitan (Seeding Tank)

pembibitan kemudian ditambahkan bakteri atau enzim yang dinginkan untuk dikembang-biakan.

2.5.4.1 Tangki Pembibitan Untuk Proses Sakarifikasi (Seed Tank for - Saccharification Process)

Tangki pembibitan untuk proses sakarifikasi (seed tank for saccharification process) berfungsi menyediakan bakteri dengan bahan baku

water effluent yang ditambahkan bakteri Aspergillus Orizae sp untuk menghasilkan enzim amylase untuk memecah karbohidrat menjadi glukosa pada proses sakarifikasi. Secara umum perlakuan handling terhadap enzim tesebut antara lain :

 Bibit dari Aspergillus Orizae sp harus disimpan pada temperature -20oC sebelum dikembangbiakan.

 Perlakuan pada tangki perkembangbiakan sebelum terjadi reaksi anaerob harus dengan Ph rata-rata 6 dan temperatur 20 oC.

 Perlakuan pada tangki perkembangbiakan selama terjadi reaksi anaerob harus dengan PH rata-rata 5,5 – 5,9 dan Temperature 40 oC

(Forgunty and Kelly 1979[1]).

 Aktifitas 3 unit Bakteri dapat mengubah 1 mg Pati dalam 1 menit.

2.5.4.2 Tangki Pembibitan Untuk Proses Fermentasi (Seed Tank for - Fermentation Process)

Tangki pembibitan untuk proses fermentasi (seed tank for fermentation process) berfungsi menyediakan bakteri Rhizopus sp atau yeast untuk proses fermentasi dengan bahan baku water effluent yang ditambahkan bakteri Rhizopus sp untuk menghasilkan enzim gluco amylase yang berfungsi memecah glukosa menjadi alkohol pada proses Fermentasi.

 Perlakuan pada tangki perkembangbiakan sebelum terjadi reaksi anaerob harus dengan Ph rata-rata 6 dan temperatur 37 oC.

 Perlakuan pada tangki perkembangbiakan selama terjadi reaksi anaerob harus dengan PH rata-rata 4,5 – 6,3 dan Temperature 40 oC (Forgunty and Kelly 1979[1]).

 Aktifitas 10 unit Bakteri dapat mengubah 1 mg Glukosa dalam 1 menit.

2.5.5. Catalyst (CaCO3)

Catalyst (CaO3) berfungsi sebagai pengikat air pada rektifikasi proses.

reaksi yang terjadi bila CaO3 bertemu dengan air.

untuk mengembalikan Ca (OH)2 kembali menjadi CaO3 cukup di jemur dengan

sinar matahari.

5.6 Benzene

Benzene adalah unsur kimia pelarut, tidak berwarna dan, mudah terbakar. Benzene berperan mengikat alkohol pada proses Pemurnian (Rektifikasi II). Dalam penggunaanya benzene dimasukan dan dicampur dengan alkohol dari hasil proses Rektifikasi I.

CaO3 + H2O Ca (OH)2 + O2

2.6 Analisis Sistem Operasi Produksi

Analisis ini dimulai dari proses pembuatan Operation Process Chart

dengan mempertimbangkan input yang diperlukan seperti penentuan kapasitas mesin teoritis (unit/jam), waktu proses, % scrap, efisiensi mesin (dalam %), reliabilitas mesin (dalam %), dan jumlah produk yang diharapkan untuk setiap jenis operasi. Jumlah produk yang harus disiapkan (Q) akan menjadi input bagi urutan operasi sebelumnya sebagai jumlah produk yang diharapkan (Q’). Jumlah yang harus disiapkan merupakan hasil perhitungan :

(1) dimana :

Q : jumlah unit produk yang harus disiapkan,(unit/jam atau unit/shift)

Q’ : jumlah unit yang diharapkan s : scrap (sisa yang dibuang)

sedangkan untuk menghitung jumlah mesin teoritis pada tiap operasi adalah

2.7 Spesifikasi Equipment

Untuk melengkapi spesifikasi perancangan maka harus dilengakapi dengan beberapa analisa diantaranya

1. Menghitung daya motor

=�× ₍₃₎

Dimana :

P = Daya Motor (Watt) T = Torsi Mesin (N.m) w = Kecepatan sudut(rad/s) 2. Menghitung kebutuhan kalor

= �×�×∆� ₍₄₎

Dimana :

Q = Jumlah kalor yang dibutuhkan (J) m = Berat bahan yang diproses (kg) c = Kalor Jenis benda (J/kg. oC)

∆T = Beda temperatur (oC) 3. Menghitung daya pemanas

=

0.24 (5)

Dimana :

P = Daya pemanas (Watt)

2.8 Spesifikasi Plot Plant

Spesifikasi digunakan dalam terminologi industri. Yang berarti keterbatasan komponen yang harus dirancang dan dibuat. hampir semua komponen yang akan dibeli, dibangun, atau dirancang diatur oleh spesifikasi atau standard.

Spesifikasi mendorong keanekaragamanan dan meningkatkan kualitas industri. Untuk perancangan tata letak pabrik. Spesifikasi adalah alat penting dari ketidaktahuan atau kegagalan dalam memunuhi pedoman yang ditetapkan dalam proses perancangan. Penentuan spesifikasi perancangan industri dapat mempengaruhi harga equipment dan bisa mempengaruhi kualitas desain.