1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1latar Belakang
Energi fosil ( energi yang tak terbarukan) khususnya minyak bumi semakin meneipis.Ketergantungan negara –negara di dunia merupakan faktor utama semakin menipisnya cadangan minyak bumi.hal ini desebabkan meningkatnya jau ekonomi dan pertumbuhan penduduk sejalan dengan menigkatnya komsumsi energi .Selain itu juga disebabkan oleh meningkatnya jumlah kendaraan transportasi dan semakin banyaknya pabrik sehingga mengakibatkan cadangan minyak bumi semakin menipis. Terbatasnya sumber energi fosil menyebabkan perlunya pengembangan energi terbarukan dan konservasi energi yang disebut pengembangan energi hijau. Yang dimaksud dengan energi terbarukan di sini adalah energi non-fosil yang berasal dari alam dan dapat diperbaharui. Bila dikelola dengan baik, sumber daya itu tidak akan habis.
2
perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau bahkan sampah. Energi dari biomassa dapat digunakan untuk menghasilkan panas, membuat bahan bakar dan membangkitkan listrik. Teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan terdiri dari pembakaran langsung dan konversi biomassa menjadi bahan bakar.
Jika ditelaah lebih jauh, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni:
1. Menipisnya cadangan minyak bumi yang diketahui (bila tanpa temuan sumur minyak baru)
2. Kenaikan/ketidakstabilan harga akibat laju permintaan terhadap minyak lebih besar dibandingkan minyak yang diproduksi.
3. Polusi yang mengakibatkan terjadinya gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan bakar fosil
Bioetanol merupakan alternatif penyedia energi yang merupakan senyawa alkohol dan dapat diperoleh melalui proses fermentasi biomassa dengan bantuan mikroorganisme. Pemanfaatan etanol lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan pemakaian premium. Etanol memilki angka oktan 117 yang berarti lebih tinggi daripada premium yang hanya 87 – 88. Penggunaan etanol murni akan menghasilkan CO2 13 % lebih rendah dibanding premium dan emisi CO dan UHC pada pemakaian etanol juga lebih sedikit dari premium. ( Ratna Juwita)
3
mudah ditemukan di Indonesia karena iklim dan keadaan tanah Indonesia yang mendukung pertumbuhan tanaman tersebut.Di Indonesia, pemanfaatan tebu belum dilaksanakan secara maksimal. Tebu kebanyakan dimanfaatkan untuk pembuatan gula karena produksi tebu hanya dilakukan sesuai kebutuhan dan permintaan pasar. Oleh karena itu, perlu dilakukan diversifikasi produk dari tebu salah satunya adalah mengolah hasil samping tebu menjadi bioetanol.
Tetes tebu atau istilah ilmiahnya molasses adalah produk sisa pada proses pembuatan gula. Tetes diperoleh dari hasil pemisahan sirop low grade dimana gula dalam sirop tersebut tidak dapat dikristalkan lagi karena mengandung glukosa dan fruktosa. Pada sebuah pemrosesan gula, tetes tebu yang dihasilkan sekitar 5 – 6 %. Walaupun masih mengandung gula, tetes sangat tidak layak untuk dikonsumsi karena mengandung kotoran-kotoran bukan gula, yang membahayakan kesehatan. Namun tets tebu masih memiliki nilai ekonomis yang tinggi hal ini disebabkan kandungan gulanya yang tinggi sekitar 52 persen, sehingga memungkinkan dijadikan bahan baku pembutan etanol. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga tingkatan yaitu :
1. Grade industri (teknikal) dengan kadar alkohol 90 % – 94 % .
2. Netral dengan kadar alkohol 96 % – 99,5 %, umumnya digunakan untuk minuman keras atau bahan baku farmasi.
3. Grade bahan bakar dengan kadar alkohol 99,5 % - 100 % .
4
konvensional supaya dapat dimanfaatkan masyarakat untuk menciptakan etanol dari bahan baku hasil fermentasi tetes tebu ( molasse) .
Menurut pertimbangan-pertimbangan di atas dapat di jadikan landasan penyusunan “ Perancangan Destilator Etanol Dari Bahan Tetes Tebu (molasse) ”. Sehingga nantinya alat distilasi ini bisa bermanfaat dengan baik bagi masyarakat.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang di tuliskan di atas maka dapat di ambil rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menentukan kapasitas minimum tabung pemanas untuk distilasi ?
2. Bagaimana menentukan kebutuhan panas penyulingan/distilasi ?
1.3Tujuan Perancangan
Berdasarkan rumusan masalah di atas dapat di simpulkan tujuan perancangan ini adalah :
1. Mendapatkan dimensi dan gambar dari alat distilasi etanol kapasitas 5 liter/jam.
2. Untuk mengetahui jumlah kebutuhan panas penyulingan/distilasi. 1.4Manfaat Perancangan
5
Diharapkan Dapat berguna bagi masyarakat yang ingin membuka usaha dengan skala kecil tentang distilasi etanol (khususnya masyarakat yang berada di sekitar pabrik gula yang berada di glenmore).
1.5Batasan Masalah
1. Tidak membahas tentang komposisi kimia dari fermentasi molasse. 2. Bahan bakar yang digunanka serbuk gergaji.
3. Tabung pemanas menggunakan palat stenless steel
4. Tidak menghitung pemuaian pada beer fermentasi secara mendetai, karena ada koefisien yang tidak diketahui.
5. Kondensor yang digunakan jenis kondensor coil (spiral) menggunakan pipa tembaga type K dan tidak menghiting secara mendetail.
6. Pipa saluar uap menggunakan pipa tembaga type K.
7. Dalam perancangan tidak meghitung kebutuhan bahan bakar,pompa air,bantalan,termosat, dan tidak menghitung biaya produksi.
8. Tidak menghitung efisiensi waktu pengisian bahan baku kedalam ketel pemananas.
i
PERANCANGAN DESTILATOR BIOETANOL DARI
TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM
Disusun Oleh:
GURUH DWI BAHTIAR
09510052
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
vi KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, puji syukur kami panjatkat kepada ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dapat menyelesaikan skipsi ini dengan judul “PERANCANGAN DESTILATOR
BIOETANOL DARI TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM”. Adapun maksud penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa ringan dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut disampaikan kepada :
1. Ayahanda Suwito Setyobudi dan Ibunda Sudanik, yang selalu memberikan bantuan materil maupun non materil, mendo`akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. Adik ku Della, Pisza yang menjadi inspirasi.
2. Bapak Ir. Sudarman, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini dilakukan.
vii 4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Bapak/Ibu Dosen, TU Jurusan Teknik Mesin, Lab Mesin yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
6. Keluarga Besar yang selalu memberikan semangat dan doa`nya selama penempuhan studi.
7. Nasrul an Nafiq, Mochamad Billal dan Jony Wahyudi yg setia menemani dan member support saya dalam pengerjaan tugas akhir. 8. Tema-tema teknik mesin angkatan 2009 .
9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan selama ini.
Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat rahim-Nya kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 22 Januari 2015
viii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ... iii
BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR ... iv
LEMBAR PERNYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
1.4Manfaat Perancangan ... 4
1.5 Batasan Masalah... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Tetes Tebu ... 6
ix
2.3 Pengertian Distilasi ... 8
2.4 Prinsip Kerja Destilator ... 11
2.5 Proses Pembuatan Etanol ... 12
2.6 Perpindahan Panas ... 14
2.7 Dimensi Tabung Destilator ... 20
2.8 Proses Rambat Panas Alat Distilasi ... 22
2.9 Penguapan Etanol ... 23
2.10 Uap Yang Mengalir Lewat Dalam Pipa Kondensor ... 24
2.11 Menentukan Perpindahan Panas Konveksi Dalam Pipa ... 26
2.12 Menentukan Kondisi Aliran Lawan Arah Pada Kondensor ... 26
2.13 Menentukan Panjang Pipa Kondensor ... 27
BAB III METODELOGI PERANCANGAN ... 29
3.1 Tinjauan Umum ... 29
BAB IV PERHITUNGAN ... 32
4.1 Data Teknis ... 32
4.1.1 Perhitungan Ukuran Minimum Tabung Pemanas ... 32
4.2 Perancangan Dimensi Tabung pemanas... 33
4.2.1 Ketel Pemanas ... 33
4.2.2 Tutup Tabung Pemanas ... 34
4.3 Perancangan Dimensi Tabung Penampung Etanol ... 36
4.3.1 Perhitungan Minimum Tabung Penampungan Etanol ... 36
x
4.4 Perhitungan Proses Rambat Panas ... 37
4.5 Laju aliran Uap ... 38
4.6Perhitungan Tegangan Pada Ketel ... 39
4.6.1 Tekanan Akibat Beban ... 39
4.6.2 Tekanan Uap Akibat Temperatur ... 40
4.6.3 Tegangan Radial Yang Bekerja Pada Sisi-Sisi Ketel ... 41
4.7 Perencanaan Kondensor ... 41
4.7.1 Aliran Dalam Pipa ... 42
4.7.2 Luas Aliran Dalam Pipa ... 43
4.7.3 Aliran Air di luar Pipa ... 44
4.8 Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan ... 46
4.9 Perhitungan Tegangan Pada Dinding Pipa ... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 49
5.1 Kesimpulan ... 49
5.2 Saran ... 50
DAFTAR PUSTAKA ... 51
xi DAFTAR TABEL
xii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Pembuatan Bioetanol ...13
Gambar 2.2 Bagian penunjuk arah aliran Kalor ...16
Gambar 2.3 Konduksi Kalor Satu Dimensi ...17
Gambar 2.4 Perpindahan Kalor Konveksi Dan Sudut Plat ...18
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan ...31
xiii DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel ukuran pipa tembaga type K Lampiran 2 Tabel sifat-sifat air
Lampiran 3 Tabel sifat sifat udara Lampiran 4 Tabel berat jenis etanol Lampiran 5 Ganbar destilator Lampiran 6 Gambar Ass Tungku Lampiran 7 Gambar Ass Tungku
Lampiran 8 Gambar Ass Ketel Pemanas Lampiran 9 Gambar Part Ketel Pemanas Lampiran 10 Gambar Part Tutup Ketel Lampiran 11 Gambar Ass Kondensor
Lampiran 12 Gambar Part Tabung kondensor Dan Tabung Penampung Lampiran 13 Gambar Pipa Tembaga Tipe K
xiv DAFTAR PUSTAKA
Suryanto, dkk. 2004.kimia 3B. Jakarta: grasindo,2004
Juwita, Ratna 2012. Studi Produksi Alkohol Dari Tetes Tebu, 2012 Humphrey, L Jimmy ,Keller II, E george.1997.Separation Proccess
Technologi. USA: MC Graw Hill, 1997
Holman J.P, Jasjfi.E .1994. Perpindahan Kalor Edisi ke Enam. Jakarta : Erlangga, 1994
Tamrin Drs, Dkk. 2003. Rahasia Penerapan Rumus-Rumus Fisika SMP. Surabaya : Gitamedia Press, 2003
https://www.academia.edu/7248691/Membuat_Bioetanol_dari_Tetes ; diakses 03-07-2013
http://rumus-online.blogspot.com/2010/05/rumus-matematika-rumus-volume-limas.html ; diakses 03-07-2013
http://klikbelajar.com/umum/pengertian-kalor-dan-perambatannya/ ; diakses 04-07-2013
http://ridwanaz.com/umum/alam/pengertian-kalor-dan-macam-macam-cara-perpindahan-panas/; diakses 03-07-2013
http://rolanrusli.com/destilasi ; diakses 04-07-2012
http://ndarucs.blogspot.com/2010/02/distilasi.html ; diakses 04-07-2012 http://www.htysite.com/bio%20etanol%2002.htm ; diakses 04-07-2012 http://id.scribd.com ; diakses 04-07-2012
http://id.wikipedia.org/wiki/Lingkaran ; diakses 04-07-2012
