PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN POLI ASAM LAKTAT (PLA)
DARI DEKSTROSA
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 7.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH :
AGUS BOY SIMANJUNTAK NIM : 060405001
D E P A R T E M E N T E K N IK K I M I A
F A K U L T A S T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat
dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Poli Asam Laktat (PLA) Dari Dekstrosa dengan Kapasitas Produksi 7.000 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. Bapak Dr.Ir. Hamidah Harahap, MSc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Dr.Ir.Irvan, M.Si sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai ketua Departemen Teknik Kimia dan Ibu
Dr.Ir.Fatimah, MT sebagai sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas
Sumatera Utara
4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani
studi di Departemen Teknik Kimia FT USU.
6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan
bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik
Kimia FT USU.
7. Dan yang paling istimewa Orangtua Penulis yaitu Ayahanda Drs.P.Simanjuntak
dan Ibunda R.Sinurat, yang telah banyak mencurahkan kasih sayang yang
berlimpah kepada penulis, selalu memberikan motivasi, dukungan, semangat
8. Dan juga untuk saudara penulis; Suyanthi D.R.Simanjuntak, SE, Irwan
P.Simanjuntak, S.Pi, Dewi Fitri Simanjuntak, S.Pd, dan Jerry Roni Tua
Simanjuntak, yang selalu memberikan motivasi, dukungan, semangat serta tak
henti – hentinya mendoakan penulis.
9. Teman seperjuangan Naria Simangunsong sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
10.Buat kak Dahlia Tampubolon, ST yang telah banyak memberikan saran dan
masukan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
11.Dan juga teman-teman angkatan 2006 dan abang dan kakak senior serta
adik-adik junior stambuk ’07, ’08, ’09, dan ’10 yang telah banyak memberikan
masukan, dukungan, dan semangat.
12.Serta buat kekasih hati, Novrida Nainggolan, S.Ked yang selalu menyemangati
dan mengingatkan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
13.Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut
memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan
dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.
Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Agustus 2011
Penulis,
Agus Boy Simanjuntak
INTISARI
Plastik telah dikenal luas dalam kehidupan manusia. Berbagai barang
kebutuhan hidup mulai barang-barang sederhana hingga barang-barang berteknologi
terus meningkat menumbuhkan kekhawatiran mengenai dampak buruknya terhadap
lingkungan. Penanganan sampah plastik antara lain dilakukan dengan cara daur
ulang, pembakaran (incineration), dan penguburan (landfill). Pembakaran sampah
plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup, sementara
cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Salah satu cara
yang dikembangkan untuk mengatasi masalah sampah plastik adalah penggunaan
plastik biodegradable. Poli Asam laktat yang diproduksi 7.000 ton/tahun dengan 350
hari kerja dengan bahan baku dekstrosa pada bakteri lactobacillus delburkcii. Lokasi
pabrik pembuatan PLA ini direncanakan didirikan di daerah Sidoarjo,Jawa timur
dengan luas areal 20.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan 153 orang dengan bentuk
badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama
dengan struktur organisasi sistem garis.
Hasil analisa ekonomi pabrik Poli Asam Laktat adalah sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp 222.544.376.585,-
Biaya Produksi : Rp 193.418.510.979,- Hasil Penjualan : Rp.266.344.630.031,- Laba Bersih : Rp 50.810.541.919,-
Profit Margin : 27,24 %
Break Even Point : 55,69 %
Return on Investment : 22,83 %
Pay Out Time : 4,38 tahun
Return on Network : 38,05 %
Internal Rate of Return : 36,91 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ...i
INTISARI ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ...vii
DAFTAR GAMBAR ...xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1
1.2 Perumusan Masalah ... I-4
1.3 Tujuan Perancangan Pabrik ... I-4
1.4 Manfaat Perancangan ... I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Poli Asam Laktat (PLA) ... II-1
2.2 Aplikasi PLA sebagai pengganti plastik konvensinal ... II-2
2.3 Proses Pembuatan Poli Asam Laktat ... II-4
2.3.1 Fermentasi Asam Laktat ... II-5
2.3.2 Polimerisasi Asam Laktat ... II-7
2.4 Deskripsi Proses ... II-10
2.5 Sifat- sifat Reaktan , Bahan pembantu dan Produk ... II-12
BAB III NERACA MASSA ...III-1 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-3
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ... VI-3
6.1.3 Syarat Perancangan Pengendalian ... VI-10
6.2 Keselamatan Kerja ... VI-13
6.3 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-14
6.3.2 Peralatan perlindungan Diri ... VI-16
6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ... VI-16
6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-17
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ... VI-17
BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Steam (Uap) ... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ... VII-2
7.2.1 Screening... VII-6
7.2.2 Klarifikasi ... VII-6
7.2.3 Filtrasi ... VII-7
7.2.4 Demineralisasi ... VII-8
7.2.5 Deaerator ... VII-11
7.3 Kebutuhan Listrik ... VII-11
7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-13
7.5 Unit Pengolahan Limbah ... VII-14
7.6 SpesifikasPeralatan Utilitas... VII-21
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-4
8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7
8.3 Perincian Luas Areal Pabrik ... VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-4
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-5
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6
9.5 Sistem Kerja ... IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-10
9.7 Sistem Penggajian ... IX-12
9.8 Tata Tertib ... IX-13
9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-14
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/ Total Cost (TC) ... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5
10.4 Bonus Perusahaan ... X-5
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5
10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... XII-1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Pencampur Bahan Baku (M-101) ... III-2
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Fermentor (R-101) ... III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Koagulasi (R-102)... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (M-102) ... III-3
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Disk Centrifuge (CF-101) ... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Evaporator I (EV-101) ... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Tangki Asidifikasi (R-103) ... III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Pencampur Asam Sulfat(M-103) ... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Filter press (FP-101) ... III-4
Tabel 3.10 Neraca Massa pada Tangki Penampung (TA-107) ... III-4
Tabel 3.11 Neraca Massa pada Evaporator II (EV-102) ... III-4
Tabel 3.12 Neraca Massa pada Evaporator III (EV-103)... III-5
Tabel 3.13 Neraca Massa pada Evaporator IV (EV-104) ... III-5
Tabel 3.14 Neraca Massa pada Destilasi (DI-201) ... III-5
Tabel 3.15 Neraca Massa pada Reaktor prepolimerisasi (R-204) ... III-6
Tabel 3.16 Neraca Massa pada Reaktor Polimerisasi (R-205) ... III-6
Tabel 3.17 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-201) ... III-6
Tabel 3.18 Neraca Massa pada Cristalizer (CR-201) ... III-7
Tabel 4.1 Neraca energi pada Fermentor (R-101) ... IV-1
Tabel 4.2 Neraca energi pada Tangki Koagulasi (R-102) ... IV-2
Tabel 4.3 Neraca energi pada Evaporator I (EV-101) ... IV-2
Tabel 4.4 Neraca energi pada Tangki Asidifikasi (R -103)... IV-2
Tabel 4.5 Neraca energi pada Evaporator II (EV-102) ... IV-3
Tabel 4.6 Neraca energi pada Evaporator III (EV-103) ... IV-3
Tabel 4.7 Neraca energi pada Evaporator IV (EV-104)... IV-3
Tabel 4.8 Neraca energi pada Reaktor Prepolimerisasi (R-204) ... IV-3
Tabel 4.9 Neraca energi pada Cooler (E-101) ... IV-4
Tabel 4.10 Neraca energi pada Kondensor ( E-202) ... IV-4
Tabel 4.11 Neraca energi pada Reboiler (E-203) ... IV-4
Tabel 4.13 Neraca energi pada Reaktor Polimerisasi (R -205) ... IV-5
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik PLA ... VI-10
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik Pembuatan Poli Asam Laktat ... VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Surabaya (Kali Mas) ... VII-5
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-9
Tabel 9.1 Susunan Jadwal Shift Karyawan ... IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ... IX-12
Tabel LA-1 Neraca Massa pada Tangki Pencampur Bahan Baku (M-101) ... LA-3
Tabel LA-2 Neraca Massa pada Fermentor (R-101) ... LA-4
Tabel LA-3 Neraca Massa pada Tangki Koagulasi (R-102)... LA-5
Tabel LA-4 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (M-102) ... LA-6
Tabel LA-5 Neraca Massa pada Disk Centrifuge (CF-101) ... LA-7
Tabel LA-6 Neraca Massa pada Evaporator I (EV-101) ... LA-8
Tabel LA-7 Neraca Massa pada Tangki Asidifikasi (R-103) ... LA-10
Tabel LA-8 Neraca Massa pada Pencampur Asam Sulfat(M-103) ... LA-11
Tabel LA-9 Neraca Massa pada Filter press (FP-101) ... LA-12
Tabel LA-10 Neraca Massa pada Tangki Penampung (TA-107) ... LA-12
Tabel LA-11 Neraca Massa pada Evaporator II (EV-102) ... LA-13
Tabel LA-12 Neraca Massa pada Evaporator III (EV-103)... LA-14
Tabel LA-13 Neraca Massa pada Evaporator IV (EV-104) ... LA-15
Tabel LA-14 Neraca Massa pada Destilasi (DI-201) ... LA-16
Tabel LA-15 Neraca Massa pada Reaktor prepolimerisasi (R-204) ... LA-22
Tabel LA-16 Neraca Massa pada Reaktor Polimerisasi (R-205) ... LA-24
Tabel LA-17 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-201) ... LA-25
Tabel LA-18 Neraca Massa pada Cristalizer (CR-201) ... LA-26
Tabel LB-1.1 Nilai konstanta a, b, c, d dan e untuk perhitungan Cp gas ... LB-1
Tabel LB-1.2 Nilai konstanta a, b, c, d dan e untuk perhitungan Cp cairan ... LB-2
Tabel LB-1.4 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison .. LB-3
Tabel LB-1.5 Data Kapasitas Panas Berbagai zat ... LB-4
Tabel LB-2.1 Data Panas Pembentukan Standar ... LB-4
Tabel LB-2.2 Kontribusi Gugus Panas Reaksi Pembentukan ... LB-4
Tabel LB-3.1 Panas Laten ... LB-5
Tabel LB-4.1 Neraca Panas Fermentor ... LB-8
Tabel LB-4.2 Perhitungan Panas Masuk Tangki Koagulasi ... LB-9
Tabel LB-4.3 Perhitungan Panas Keluar pada Tangki Koagulasi ... LB-9
Tabel LB-4.4 Panas Reaksi Standar ... LB-10
Tabel LB-4.5 Neraca Panas Tangki koagulasi ... LB-11
Tabel LB-4.6 Neraca Panas Masuk Evaporator I ... LB-12
Tabel LB-4.7 Panas Laten air... LB-12
Tabel LB-4.8 Neraca Panas keluar Evaporator I ... LB-12
Tabel LB-4.9 Neraca Panas Evaporator I ... LB-13
Tabel LB-4.10 Neraca Panas Masuk Tangki Asidifikasi ... LB-14
Tabel LB-4.11 Neraca Panas Keluar Tangki Asidifikasi ... LB-14
Tabel LB-4.12 Panas Reaksi Standar ... LB-14
Tabel LB-4.13 Neraca Panas Tangki Asidifikasi... LB-15
Tabel LB-4.14 Neraca Panas Masuk TA-107 ... LB-16
Tabel LB-4.15 Panas Laten Air ... LB-17
Tabel LB-4.16 Neraca Panas Keluar Evaporator II ... LB-17
Tabel LB-4.17 Neraca Panas Evaporator II ... LB-18
Tabel LB-4.18 Panas Laten Air ... LB-19
Tabel LB-4.19 Neraca Panas Keluar Evaporator III ... LB-19
Tabel LB-4.20 Neraca Panas Evaporator III... LB-20
Tabel LB-4.21 Panas Laten Air ... LB-21
Tabel LB-4.22 Neraca Panas Keluar Evaporator IV ... LB-21
Tabel LB-4.23 Neraca Panas Evaporator IV ... LB-22
Tabel LB-4.24 Neraca Panas Masuk Reaktor Prepolimerisasi ... LB-22
Tabel LB-4.25 Data Temperatur titik didih pada kondisi operasi Reaktor ... LB-23
Tabel LB-4.26 Data Panas laten ... LB-23
Tabel LB-4.28 Panas Reaksi Standar 298,15 K ... LB-24
Tabel LB-4.29 Neraca Panas Reaktor Prepolimerisasi ... LB-24
Tabel LB-4.30 Neraca Panas Keluar cooler (E-101) ... LB-25
Tabel LB-4.31 Neraca Panas Cooler (E-101) ... LB-25
Tabel LB-4.32 Trial Titik Didih umpan masuk Kolom Destilasi ... LB-26
Tabel LB-4.33 Trial Titik Embun Destilat ... LB-26
Tabel LB-4.34 Neraca Panas Masuk Kondensor ... LB-27
Tabel LB-4.35 Neraca Panas Keluar Kondensor ... LB-27
Tabel LB-4.36 Neraca Panas Kondensor... LB-28
Tabel LB-4.37 Trial Titik Gelembung bottom ... LB-28
Tabel LB-4.38 Neraca Panas Masuk Reboiler ... LB-29
Tabel LB-4.39 Neraca Panas Keluar Reboiler ... LB-29
Tabel LB-4.40 Neraca Panas Reboiler ... LB-30
Tabel LB-4.41 Neraca Panas Keluar Cooler (E-204) ... LB-30
Tabel LB-4.42 Neraca Panas Cooler (E-204) ... LB-31
Tabel LB-4.43 Neraca Panas Keluar Reaktor Polimerisasi ... LB-31
Tabel LB-4.44 Neraca Panas Reaksi Standar ... LB-32
Tabel LB-4.45 Neraca Panas Reaktor Polimerisasi ... LB-33
Tabel LC-1 Kapasitas bahan Baku Padatan ... LC-1
Tabel LC-2 Perencanaan Susunan Bahan baku ... LC-2
Tabel LC-3 Komposisi bahan pada Mixer (M-101) ... LC-8
Tabel LC-4 Komposisi bahan pada Mixer (M-102) ... LC-10
Tabel LC-5 Komposisi bahan pada Mixer (M-103) ... LC-13
Tabel LC-6 Komposisi bahan pada Fermentor (R-101) ... LC-16
Tabel LC-7 Komposisi bahan masuk pada Tangki Koagulasi (R-102) ... LC-20
Tabel LC-8 Komposisi Bahan pada Asidifikasi (R-103) ... LC-24
Tabel LC-9 Komposisi bahan masuk pada Reaktor Prepolimerisasi (R-203) ... LC-27
Tabel LC-10 Komposisi bahan pada Reaktor Polimerisasi (R-204) ... LC-32
Tabel LC-11 Komposisi bahan pada tangki penampung Ca-Laktat ... LC-34
Tabel LC-12 Komposisi bahan pada tangki penampung Asam Laktat ... LC-35
Tabel LC-13 Komposisi bahan pada tangki penampung Laktida ... LC-38
Tabel LC-15 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (D-201) ... LC-67
Tabel LC-16 Komposisi bahan masuk ke disk centrifuge (CF-102) ... LC-114
Tabel LC-17 Komposisi bahan masuk ke disk centrifuge (CF-103) ... LC-116
Tabel LC-18 Komposisi bahan masuk bahan baku ... LC-119
Tabel LD-1 Perhitungan Entalphi dalam penentuan tinggi Menara Pendingin LD-32
Tabel LE-1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ...LE-1
Tabel LE-2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...LE-3
Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses ...LE-6
Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...LE-8
Tabel LE-5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10
Tabel LE-6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-14
Tabel LE-7 Perician Biaya Kas ... LE-16
Tabel LE-8 Perincian Modal Kerja ... LE-17
Tabel LE-9 Aturan Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000 ... LE-18
Tabel LE-10 Perkiraan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No.17 tahun 2000 ... LE-19
Tabel LE-11 Data perhitungan BEP ... LE-27
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Klasifikasi Polimer yang dapat terbiodegradasi ... I-2
Gambar 2.1 Rumus Stuktur Poli Asam Laktat ... II-1
Gambar 2.2 Metode sintesa poli asam laktat untuk mendapatkan berat molekul II-5
Gambar 2.3 Potensi Produk dan teknologi asam laktat ... II-6
Gambar 2.4 Reaksi Prapolimerisasi ... II-11
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ... VI-4
Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian ... VI-5
Gambar 6.3 Instrumentasi tangki bahan baku ... VI-11
Gambar 6.4 Instrumentasi pada fermentor ... VI-12
Gambar 6.5 Instrumentasi pada Evaporator ... VI-12
Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Alat Penukar Panas ... VI-12
Gambar 6.7 Instrumentasi pada Kolom Destilasi ... VI-13
Gambar 6.8 Instrumentasi pada pompa ... VI-13
Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan PLA ... VIII-11
Gambar 9.1 Struktur Organiasi Pabrik Pembuatan PLA ... IX-16
Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ... LD-2
Gambar LE-1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan dan Tangki
Pelarutan.(Peters, 2004) ... LE-5
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LE-1
INTISARI
Plastik telah dikenal luas dalam kehidupan manusia. Berbagai barang
kebutuhan hidup mulai barang-barang sederhana hingga barang-barang berteknologi
terus meningkat menumbuhkan kekhawatiran mengenai dampak buruknya terhadap
lingkungan. Penanganan sampah plastik antara lain dilakukan dengan cara daur
ulang, pembakaran (incineration), dan penguburan (landfill). Pembakaran sampah
plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup, sementara
cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Salah satu cara
yang dikembangkan untuk mengatasi masalah sampah plastik adalah penggunaan
plastik biodegradable. Poli Asam laktat yang diproduksi 7.000 ton/tahun dengan 350
hari kerja dengan bahan baku dekstrosa pada bakteri lactobacillus delburkcii. Lokasi
pabrik pembuatan PLA ini direncanakan didirikan di daerah Sidoarjo,Jawa timur
dengan luas areal 20.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan 153 orang dengan bentuk
badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama
dengan struktur organisasi sistem garis.
Hasil analisa ekonomi pabrik Poli Asam Laktat adalah sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp 222.544.376.585,-
Biaya Produksi : Rp 193.418.510.979,- Hasil Penjualan : Rp.266.344.630.031,- Laba Bersih : Rp 50.810.541.919,-
Profit Margin : 27,24 %
Break Even Point : 55,69 %
Return on Investment : 22,83 %
Pay Out Time : 4,38 tahun
Return on Network : 38,05 %
Internal Rate of Return : 36,91 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Isu pemanasan global (global warming) dan peningkatan kesadaran masyarakat terhadap lingkungan menjadi hal yang sangat penting pada abad ini.
Masyarakat menyadari bahwa eksplorasi lahan yang berlebihan serta masalah
pencemaran tanah akibat sampah kemasan non biodegrable dapat mengganggu
ekosistem alam di masa mendatang. Efek kemasan terhadap kesehatan manusia dapat
terjadi secara langsung akibat terpapar material pembuatnya. Sebagai contoh
monomer dari polystyrene (bahan pembuat sterofoam) masuk melalui pernafasan,
meresap melalui kulit dan dapat menyebabkan efek mutagen serta karsinogenik.
Selain efek langsung, kemasan sintetis juga berpengarh terhadap lingkungan dan
dampak interaksi kemasan dengan lingkungan berpengaruh pada manusia. Limbah
kemasan sintetis biasanya ditangani dengan penimbunan yang akan menyebabkan
pencemaran tanah sedangkan jika dilakukan pembakaran akan menghasilkan gas
CO2 yang dapat meningkatkan pemanasan global. Hal ini merupakan peluang untuk
membuat suatu kemasan yang tidak hanya sekedar aman, menarik tetapi juga bersifat
biodegradable dan ramah lingkungan. Kemasan biodegradable merupakan kemasan
yang dapat mengalami biodegradasi di tanah karena diuraikan oleh mikroba,
(Tito,2009).
Plastik telah dikenal luas dalam kehidupan manusia. Berbagai barang
kebutuhan hidup mulai barang-barang sederhana hingga barang-barang berteknologi
terus meningkat menumbuhkan kekhawatiran mengenai dampak buruknya terhadap
lingkungan. Awalnya sifat-sifat plastik yang ringan, praktis, ekonomis, dan tahan
terhadap pengaruh lingkungan menjadi unggulan, sehingga plastik dapat digunakan
untuk menggantikan bahan-bahan lain yang tidak tahan lama. Akan tetapi plastik
juga banyak digunakan untuk barang sekali pakai sehingga sampah plastik semakin
bertambah, sementara proses degradasi secara alamiah berlangsung sangat lama.
Sebagai akibatnya sampah plastik menjadi masalah bagi lingkungan.
Data dari Kementrian Lingkungan Hidup menunjukkan bahwa setiap individu
plastik. Dengan asumsi 220 juta penduduk Indonesia, sampah plastik yang terbuang
mencapai 26.500 ton per hari. Secara umum, kebanyakan limbah plastik merupakan
kemasan plastik non-biodegradable yang berasal dari sintesis minyak bumi. Plastik
untuk kemasan merupakan plastik yang paling dominan digunakan dibandingkan
penggunaan untuk sektor lainnya, sehingga sampah kemasan plastik menyumbang
paling banyak limbah plastik.
Penggunaan plastik sintetik sebagai bahan pengemas memang memiliki
berbagai keunggulan seperti mempunyai sifat mekanik dan barrier yang baik,
harganya yang murah, dan kemudahannya dalam proses pembuatan dan aplikasinya.
Plastik sintetik mempunyai kestabilan sifat fisika dan sifar kimia yang terlalu kuat
sehingga plastik sangat sukar terdegradasi secara alami dan telah menimbulkan
masalah dalam penanganan limbahnya. Permasalahan tersebut tidak dapat
terselesaikan dengan pelarangan atau pengurangan penggunaan plastik.
Penanganan sampah plastik antara lain dilakukan dengan cara daur ulang,
pembakaran (incineration), dan penguburan (landfill). Pembakaran sampah plastik
menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup, sementara cara
penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Cara daur ulang
merupakan alternatif terbaik untuk menangani sampah plastik, tetapi cara ini
memerlukan biaya yang tinggi dan hanya dapat mengatasi sebagian kecil sampah
Adanya permasalahan di atas memerlukan solusi yang komprehensif
mengenai kemasan yang sehat bagi tubuh dan sehat bagi lingkungan. Solusi yang
dapat ditawarkan adalah penggunaan plastik biodegradable berbasis biopolimer.
Biopolimer yang dianggap paling prospektif adalah poli asam laktat. Poli asam laktat
memiliki beberapa keunggulan yang membuatnya dapat dibuat menjadi kemasan
sehat. Pengembangan poli asam laktat sebagai kemasan sehat dapat dilakukan
dengan memanfaatkan bahan baku dari potensi lokal yang melimpah dan memenuhi
syarat. Poli asam laktat adalah polimer dari sumber yang terbaharui dan berasal dari
proses esterifikasi asam laktat yang diperoleh dengan cara fermentasi oleh bakteri
dengan menggunakan substrat pati atau gula sederhana.
Kemasan sehat bagi tubuh memiliki empat syarat minimal yang harus
dipenuhi, sedangkan kemasan sehat bagi lingkungan memiliki beberapa generasi
pengembangan. Poli asam laktat dapat digunakan sebagai kemasan sehat bagi tubuh
manusia karena poli asam laktat memiliki sifat penghambat (barrier) yang baik
terutama untuk kelembaban dan uap air serta udara. Poli asam laktat juga memiliki
sifat-sifat mekanis yang hampir sama dengan poly ethylene terephtalate dan poly
propylene. Poli asam laktat termasuk golongan biopolimer sehingga
monomer-monomer yang terlepas dari kemasan Poli asam laktat aman. Monomer Poli asam
laktat berupa asam laktat yang digolongkan dalam GRAS (Generally Recognize As
Safe). Keunggulan lainnya yaitu waktu penguraiannya yang singkat hanya kurang
lebih 2-6 minggu serta tidak dihasilkan residu CO2.
Sekarang poli asam laktat sudah tersedia di pasaran dengan harga yang relatif
murah sehingga poli asam laktat saat ini dianggap sebagai bioplastik paling potensial
untuk diaplikasikan, walaupun jumlahnya belum banyak. Sejak tahun 2002, poli
asam laktat berbahan baku pati jagung dengan merk dagang “Nature Works” telah
diproduksi secara komersial oleh Cargill Dow LLC USA dengan kapasitas 180.000
ton per tahun. Harga poli asam laktat (3€/kg) saat ini menjadi harga poliester
1.2 Perumusan Masalah
Mengingat kebutuhan manusia akan plastik cukup besar untuk keperluan
sehari – hari. Sehingga penggunaan plastik non-biodegradable dapat menyebabkan
pencemaran lingkungan. Sehingga diperlukan adanya plastik biodegradable seperti
Poli asam laktat untuk mengurangi penggunaan plastik konvensional. Poli asam
laktat sudah diproduksi secara komersial di sebagian negara Asia dan Eropa Barat.
Hal ini ditanggapi dengan baik oleh industri – industri polimer di dunia. Dan
mengingat Indonesia memiliki raw material pembuatan Poli asam laktat, hal ini
mendorong untuk dibuatnya suatu pra rancanganpabrik pembuatan Poli Asam laktat
(PLA) dengan tujuan mengurangi penggunaan plastik dari minyak bumi dan
memenuhi kebutuhan plastik biodegradable dalam negeri .
1.3 Tujuan Perancangan
Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Poliasam Laktat (PLA)
ini adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan,
proses, dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan gambaran kelayakan
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Poli asam laktat (PLA).
Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Poli asam laktat
(PLA).ini adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri akan plastik
biodegradable sehingga dapat mengurangi pencemaran yang ditimbulkan oleh
plastik non-biodegradable dan menjaga kelestarian lingkungan serta mengurangi
pemanasan global ( Global warming).
1.4 Manfaat Perancangan
Manfaat pra perancangan pabrik pembuatan Poli asam laktat (PLA). adalah
memberikan gambaran kelayakan dari segi rancangan dan ekonomi pabrik sehingga
akan mendukung pertumbuhan industri plastik di Indonesia. Hal ini, diharapkan akan
dapat memenuhi kebutuhan Poli asam laktat di Indonesia.
Manfaat lain yang ingin dicapai adalah dapat meningkatkan devisa negara dan
dapat membantu pemerintah untuk menanggulangi masalah pengangguran di
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Poli Asam Laktat
Salah satu jenis biodegradable polyester adalah Poli asam laktat (polylactic
acid). Poli asam laktat (PLA) ditemukan pada tahun 1932 oleh Carothers (DuPont)
yang memproduksi PLA dengan berat molekul rendah dengan memanaskan asam
laktat pada kondisi vakum. Pada tahap selanjutnya, DuPont dan Ethicon
memfokuskan pembuatan aplikasi medical grade satures, implan dan kemasan obat.
Baru-baru ini, beberapa perusahaan seperti Shimadzu dan Mitsui Tuatsu di Jepang
telah memproduksi sejumlah PLA untuk aplikasi plastik. Poli asam laktat atau Poli
laktida (PLA) dengan rumus kimia (CH3CHOHCOOH)n adalah sejenis polimer atau
plastik yang bersifat biodegradable, thermoplastic dan merupakan poliester alifatik
yang terbuat dari bahan-bahan terbarukan seperti pati jagung atau tanaman tebu.
Walaupun PLA sudah dikenal sejak abad yang lalu, namun baru diproduksi secara
komersial dalam beberapa tahun terakhir dengan keunggulan kemampuan untuk
terdegradasi secara biologi (en.wikipedia.org).
Gambar 2.1 rumus struktur poli asam laktat
Poli asam laktat merupakan keluarga aliphatic polyesters yang biasanya
dibuat dari alfa asam hidroksi yang ditambahkan asam poliglicolat atau polimandelat.
Poli asam laktat memiliki sifat tahan panas, kuat, & merupakan polimer yang elastis
(Auras, 2002). Poli asam laktat yang terdapat di pasaran dapat dibuat melalui
fermentasi karbohidrat ataupun secara kimia melalui polimerasi kondensasi dan
kondensasi azeotropik (Auras, 2006). Polimer Poli asam laktat dapat terurai di tanah
baik dalam kondisi aerob ataupun anaerob dalam kurun waktu enam bulan sampai
lima tahun (Auras, 2002).
Poli asam laktat, menggabungkan sifat terbaik dari bahan alami dan bahan
buatan. Karena bahan ini dibuat dari gula tumbuhan, maka bahan ini menggunakan
bahan ini juga mempunyai sifat-sifat yang sama dengan plastik biasa yang terbuat
dari hidrokarbon, yaitu kuat, lentur dan murah harganya. Setelah para pecinta
lingkungan mulai menunjukkan kepedulian akan merosotnya persediaan bahan bakar
dan menghilangnya lahan pembuangan, para pengusaha pabrik sudah mencoba untuk
mengembangkan beberapa bahan alternatif untuk pengganti plastik biasa yang
terbuat dari hidrokarbon.
Hasil-hasil riset terbaru menunjukkan poli asam laktat mempunyai keunikan
dan kelebihan baik dalam permebelitas, transmisi oksigen, suhu transisi, dan
kecepatan mengompos dibandingkan dengan jenis plastik lain. Poli asam laktat
memiliki permeabilitas uap air yang relatif rendah sehingga memungkinkan layak
dijadikan kemasan. Poli asam laktat juga memiliki laju transmisi oksigen (udara)
relatif lebih tinggi sehingga bisa digunakan untuk pangan yang diinginkan dalam
bentuk cair. Suhu perubahan Poli asam laktat adalah antara 50-60° C sehingga dapat
digunakan untuk kemasan makanan dingin
2.2 Aplikasi PLA Sebagai Pengganti Plastik Konvensional
Poli asam laktat mempunyai potensi yang sangat besar dikembangkan sebagai
pengganti plastik konvensional. Poli asam laktat bersifat termoplastik, memiliki
kekuatan tarik dan modulus polimer yang tinggi, bobot molekul dapat mencapai
100.000 hingga 500.000, dan titik leleh antara 175-200ºC (Oota, 1997). Pada
umumnya PLA dipergunakan untuk menggantikan bahan yang transparan dengan
densitas dan harga tinggi. Bahan plastik yang digantikan dari jenis PET (1.4 g/cc, 1.4
usd/kg), PVC lentur (1.3 g/cc, 1 usd/kg) dan selofan film. Dibanding PP (0.9 g/cc,
0.7 usd/kg) dan HIPS (1.05 g/cc, 1 usd/kg), PLA dapat dikatakan kurang
menguntungkan, namun mempunyai kelebihan lain yaitu ramah lingkungan. PP dan
HIPS berasal dari minyak bumi dan jika dibakar akan menimbulkan efek pemanasan
gobal, (Syah Johan, 2008).
Kelebihan poli asam laktat pada jenis BOPLA (bioriented PLA atau bentuk
stretch dua arah) dimana twist dan deadfold mirip seperti selofan dan PVC, karena
itu BOPLA dipergunakan juga untuk film yang tipis untuk pembungkus permen.
BOPLA mempunyai barier yang bagus untuk menahan aroma, bau, molekul solven
mempunyai tegangan 38 dynes/cm2 sehingga mudah untuk di-print dengan berbagai
tinta tanpa proses ‘flame dan corona‘ seperti halnya BOPP atau film yang lain. Poli
asam laktat merupakan penyekat yang bagus dengan suhu gelas atau Tg 55-65 deg,
inisiasi sealing bisa dimulai pada suhu 80 deg sama dengan sealant dari 18% EVA.
Gabungan antara kemudahan untuk di-seal dan tingginya barier untuk aroma dan bau
maka PLA dapat digunakan sebagai lapisan paling dalam untuk pengemas makanan,
(Syah Johan, 2008).
Kekurangan PLA adalah densitas lebih tinggi (1.25 g/cc) disbanding PP dan
PS dan mempunyai polaritas lebih tinggi sehingga sulit direkatkan dengan PE dan PP
yang non polar dalam system film multi lapis. PP mempunyai densitas 0.9 g/cc,
denga harga 0.7 usd per kg dan HIPS mempunyai densitas 1.05 g/cc dan harga 1 usd
per kg. PLA juga mempunyai ketahanan panas, moisture dan gas barier kurang
bagus dibanding dengan PET. Hal lain yang paling penting adalah harganya yang
masih tinggi yaitu 2.6 usd per kg. usaha untuk menurunkan harga teruus dilakukan
oleh Cargill Dow hingga 2 usd per kg supaya kompetitif. Sifat barier terhadap uap
air, oksigen dan CO2 lebih rendah disbanding PET, PP atau PVC. Perbaikan sifat
barier dapat dilakukan dengan system laminasi dengan jenis film lain seperti PE,
PVOH, Alufoil, Nanopartikel dan lainnya, (Syah Johan, 2008).
Menurut Botelho (2004), kelebihan poli asam laktat dibandingkan dengan
plastik yang terbuat dari minyak bumi adalah:
1. Biodegradable, artinya poli asam laktat dapat diuraikan secara alami di
lingkungan oleh mikroorganisme.
2. Biocompatible, dimana pada kondisi normal, jenis plastik ini dapat diterima
oleh sel atau jaringan biologi.
3. Dihasilkan dari bahan yang dapat diperbaharui (termasuk sisa industri) dan
bukan dari minyak bumi.
4. 100% recyclable, melalui hidrolisis asam laktat dapat diperoleh dan
digunakan kembali untuk aplikasi yang berbeda atau bisa digabungkan untuk
menghasilkan produk lain.
5. Tidak menggunakan pelarut organik/bersifat racun dalam memproduksi poli
6. Dapat dibakar sempurna dan menghasilkan gas CO
2 dan air.
Saat ini, poli asam laktat sudah digunakan untuk beragam aplikasi,
diantaranya dibidang medis, kemasan dan tekstil. Dibidang medis, PLA sudah lama
digunakan sebagai benang jahit pada saat operasi serta bahan pembungkus kapsul.
Selain itu pada dasawarsa terakhir Poli asam laktat juga dikembangkan dalam upaya
perbaikan jaringan tubuh manusia dan juga telah dikembangkan untuk pembuatan
kantong plastik (retail bags), kontainer, bahkan edible film untuk sayuran dan buah.
Dalam bentuk film dan bentuk foam digunakan untuk pengemas daging, produk susu,
atau roti. Dapat juga digunakan dalam bentuk botol dan cangkir sekali pakai untuk
kemasan air, susu, jus dan minuman lainnya. Piring, mangkok, nampan, tas, film
pertanian merupakan penggunaan lain dari jenis plastik ini.Selain itu dibidang tekstil
PLA juga telah diaplikasikan untuk pembuatan kaos dan tas. Di Jepang, PLA bahkan
sudah dikembangkan sebagai bahan dasar pembuatan compact disc (CD) oleh Sanyo.
2.3 Proses Pembuatan Poli Asam Laktat (PLA)
Menurut Averous (2008), sintesa poli asam laktat adalah sebuah proses yang
terdiri dari beberapa langkah, dimulai dari produksi asam laktat sampai pada tahap
polimerisasi. Poli asam laktat dapat diproduksi melalui tiga metode, yaitu:
(1)Polikondensasi langsung (direct condensation-polymerization) asam laktat
yang menghasilkan poli asam laktat dengan berat molekul rendah dan rapuh
sehingga sebagian besarnya tidak dapat digunakan kecuali jika ditambahkan
chain coupling agent untuk meningkatkan panjang rantai polimer;
(2) Kondensasi dehidrasi azeotropik (Azeotropic dehydration condensation)
asam laktat dengan menggunakan pelarut azeotropik, yang dapat
menghasilkan poli asam laktat dengan berat molekul mencapai 15.400 dan
rendemen sebesar 89% dan,
(3) polimerisasi pembukaan cincin (ring opening polymerization, ROP), yang
dilakukan melalui tiga tahapan yaitu polikondensasi asam laktat,
depolimerisasi sehingga membentuk dimer siklik (lactide) dan dilanjutkan
dengan polimerisasi pembukaan cincin, sehingga diperoleh poli asam laktat
dengan berat molekul tinggi. Polimerisasi pembukaan cincin menghasilkan
ini telah dipatenkan oleh Cargill (Amerika Serikat) pada tahun 1992.
Gambar 2.2. Metode sintesa Poli asam laktat untuk mendapatkan berat molekul
tinggi, (Averous, 2008).
2.3.1 Fermentasi Asam Laktat
Langkah pertama dalam sintesa Poli asam laktat adalah produksi asam laktat.
Asam laktat (IUPAC: 2-hydroxypropanoic acid) yang biasa disebut sebagai asam
susu adalah salah bahan kimia yang berperan penting dalam industri biokimia. Asam
laktat pertama kali berhasil diisolasi oleh ahli kimia Swedia, Carl Wilhelm Scheele
pada tahun 1780. Asam laktat mempunyai rumus kimia C
3H6O3, termasuk keluarga asam hidroksi propionat dengan rumus molekul CH
3CHOHCOOH. Asam laktat dalam larutan akan kehilangan satu proton dari gugus asam dan menghasilkan ion
laktat CH
3CH(OH)COO-. Asam laktat larut dalam air dan etanol serta bersifat higroskopik (en.wikipedia.org).
Asam laktat dapat dihasilkan melalui proses fermentasi atau secara sintesis
sianohidrin) menjadi asam laktat. Beberapa metode kimia yang memungkinkan
sintesis asam laktat adalah degradasi gula dengan alkali seperti kapur atau NaOH,
interaksi asetaldehid dan karbonmonoksida pada suhu dan tekanan yang dinaikkan,
dan hidrolisa dari asam α-kloropropionat (Tito,2009).
Fermentasi merupakan metoda yang paling banyak digunakan oleh industri
untuk menghasilkan asam laktat. Menurut Hofvendahl dan Hahn–Hägerdal (2000),
dari 80.000 ton dari asam laktat yang dihasilkan di seluruh dunia setiap tahun sekitar
90% dibuat dengan cara fermentasi bakteri asam laktat dan sisanya dihasilkan
melalui sintesis kimia yaitu hidrolisis laktonitril. Averous (2008) juga menjelaskan
hal senada dengan perkiraan produksi asam laktat dunia 200.000 ton pertahun. Salah
satu keunggulan metode fermentasi adalah asam laktat yang dihasilkan bisa diatur
hanya terdiri dari satu enantiomer berdasarkan bakteri yang digunakan (Hofvendahl
dan Hahn–Hägerdal, 2000).F
Proses fermentasi dapat digolongkan berdasarkan jenis bakteri yang digunakan;
(1)metoda heterofermentatif, menghasilkan kurang dari 1.8 mol asam laktat per
mol heksosa dengan hasil fermentasi lainnya dengan jumlah yang signifikan
diantaranya asam asetat, etanol, gliserol, manitol dan karbondioksida;
(2) metoda homofermantatif yang hanya menghasilkan asam laktat, atau
menghasilkan produk samping dengan jumlah yang sangat kecil. Metoda
homofermentatif ini banyak digunakan di industri, dengan konversi yield
glukosa menjadi asam laktat lebih dari 90% (Hofvendahl dan Hahn–
Hägerdal, 2000).
2. 3.2 Polimerisasi Asam Laktat
Langkah selanjutnya dari sintesa poli asam laktat adalah polimerisasi asam laktat.
Polimerisasi asam laktat sendiri terdiri dari tiga metode, yaitu:
Polimerisasi poli asam laktat dengan metode Polikondensasi Langsung Polimerisasi kondensasi adalah metoda paling murah untuk menghasilkan
Poli asam laktat, namun sangat sulit untuk mendapatkan Poli asam laktat dengan
berat molekul yang tinggi (Averous, 2008). Polikondensasi langsung (konvensional)
ini dimungkinkan, karena adanya gugus hidroksil dan karboksil pada asam laktat.
Namun, reaksi polikondensasi konvensional asam laktat ini tidak cukup dapat
meningkatkan bobot molekulnya dan pada metode ini dibutuhkan waktu yang sangat
lama karena sulitnya untuk mengeluarkan air dari produk yang memadat, sehingga
produk air yang dihasilkan justru akan menghidrolisis polimer yang terbentuk.
Reaksi polikondensasi konvensional hanya mampu menghasilkan poli asam laktat
denggan bobot kurang dari 1,6×104 (Tito, 2009) yang cirinya seperti kaca yang getas
(britle). Pada perkembangannya, polikondensasi langsung ini selalu melibatkan
pengurangan kadar air hasil kondensasi dengan menggunakan pelarut pada tekanan
vakum dan temperatur tinggi.
Berat molekul dapat ditingkatkan dengan penggunaan coupling atau
esterification-promoting agents yang berfungsi memperpanjang ikatan kimia, namun
biaya produksi meningkat karena proses yang cukup rumit dan panjang (multistep
process). Chain-extending agents berfungsi untuk mereaksikan gugus hidroksil (OH)
atau karboksil yang berada di ujung molekul poli asam laktat sehingga membentuk
polimer telechelic. Penggunaan agen ini memberikan beberapa keuntungan karena
reaksi hanya melibatkan sedikit agen dan bisa diselesaikan tanpa perlu dipisahkan
dengan proses yang lain. Kemampuan untuk mengembangkan desain kopolimer
dengan gugus fungsi yang beraneka macam juga bisa diperluas. Kelemahannya
adalah polimer mungkin masih mengandung chain-extending agents yang tidak
bereaksi, oligomer dan sisa-sisa pengotor logam yang berasal dari katalis. Beberapa
chain-extending agents juga dapat mengurangi sifat biodegradabilitas polimer.
Beberapa agen yang digunakan diantaranya anhydride, epoxide and isocyanate.
cocok untuk bahan dasar pencampuran (PLA-based blends). Kelemahan penggunaan
isosianat sebagai chain extenders adalah sifatnya yang beracun (eco-toxicity).
Keuntunggan penggunaan esterification-promoting adjuvents adalah produk
akhir dengan kemurnian yang tinggi dan bebas dari sisa-sisa katalis dan/atau
oligomer. Kekurangannya adalah biaya yang tinggi sehubungan dengan banyaknya
tahap yang dilibatkan dan pemurnian tambahan dari residu dan produk samping,
karena produk samping yang dihasilkan harus dinetralkan atau bahkan dihilangkan
(Averous, 2008).
Polimerisasi Poli asam laktat dengan metode Polikondensasi Azeotropik
Reaksi polikondensasi azeotropik merupakan modifikasi dari reaksi
polikondensasi konvensional yang dapat menghasilkan bobot molekul yang lebih
tinggi dan tidak menggunakan chain-extenders atau adjuvents dan beberapa
kelemahannya (Averous, 2008). Mitsui Chemical (Jepang) telah mengkomersialkan
proses ini dimana asam laktat dan katalis didehidrasi secara azeotropik dalam sebuah
refluxing, pemanasan dengan temperatur tinggi, pelarut aprotic pada tekanan rendah
untuk menghasilkan poli asam laktat dengan berat molekul mencapai ≥ 300.000.
Reaksi polikondensasi azeotropik menggunakan pelarut seperti difenil eter,
xilena, bifenil dan klorobenzena untuk memudahkan pemisahan air dari produk pada
atmosfer normal atau tekanan rendah. Reaksi ini juga dapat menggunakan berbagai
jenis katalis seperti asam protonat, logam, oksida logam, logam halida dan garam
asam organik dari logam. Logam memiliki orbital p dan d yang bebas dan dapat
menginisiasi terbentuknya kompleks koordinasi. Salah satu logam yang yang dapat
digunakan sebagai katalis reaksi polikondensasi azeotropik adalah logam timah.
Logam timah memiliki toksisitas yang rendah, merupakan katalis yang
direkomendasikan FDA dan dapat dipisahkan dari polimer setelah polimerisasi.
Fungsinya adalah untuk mempercepat reaksi pembentukan poli asam laktat.
Polikondensasi azeotropik dalam larutan dapat mencegah terjadinya reaksi pesaing,
yaitu pembentukan laktida dan reaksi degradasi poli asam laktat yang terbentuk (Tito
Polimerisasi Poli asam laktat dengan metode Ring Opening Polymerization (ROP)
Ring opening polymerization (ROP, reaksi polimerisasi pembukaan cincin)
merupakan metoda yang lebih baik untuk menghasilkan poli asam laktat dengan
bobot molekul yang tinggi, dan sekarang telah diadaptasi untuk proses komersial
seiring dengan kemajuan teknologi fermentasi dekstrosa jagung. Metoda ini pertama
kali diperkenalkan oleh Carothers pada tahun 1932, namun belum bisa menghasilkan
poli asam laktat dengan bobot molekul yang tinggi sampai teknik pemurnian asam
laktat membaik, seperti yang dikembangkan oleh DuPont pada tahun 1954.
Mekanisme-mekanisme ROP bisa berupa reaksi ionik (anionik atau kationik) atau
coordination–insertion, bergantung kepada sistem katalisnya (Averous, 2008).
Secara umum, proses ROP pada produksi poli asam laktat dimulai dari
polimerisasi kondensasi asam laktat untuk menghasilkan poli asam laktat dengan
bobot molekul rendah (prepolimer), dilanjutkan dengan depolimerisasi untuk
menghasilkan dimer laktida yang berbentuk molekul siklik. Laktida kemudian
dengan bantuan katalis (zinc β Diimate) dipolimerisasi ROP untuk menghasilkan
PLA dengan bobot molekul yang tinggi.
Dalam Pra-rancangan pembuatan Pabrik Poli asam laktat (PLA) ini dipilih
proses fermentasi yang kemudian dilanjutkan dengan proses polimerisasi Poli Asam
Laktat dengan metode Ring Opening Polymerization (ROP, Reaksi polimerisasi
pembukaan cincin). Pemilihan proses dilakukan dengan memperhatikan :
Dengan proses fermentasi dengan bahan baku dekstrosa, proses fermentasi berlangsung hanya satu tahap saja karena struktur dekstrosa langsung dapat
diubah menjadi asam laktat dan tanpa memerlukan proses pre-heating bahan baku
karena bahan baku yang digunakan merupakan senyawa murni (tidak mengandung
pengotor). Dan nilai konversi proses fermentasi cukup tinggi yaitu 95%.
Pemilihan proses polimerisasi dengan metode ROP menghasilkan produk dengan berat molekul yang tinggi, tanpa memerlukan pelarut dan kondisi proses yang
tidak berbahaya dimana suhu dan tekanan proses yang relatif rendah.
2.4 Deskripsi Proses Pembuatan Poli Asam Laktat dari dekstrosa
Proses pembuatan poliasam laktat dengan bahan baku dektrosa, terdiri dari
beberapa tahap yaitu; tahap fermentasi, tahap pemurnian asam laktat, tahap
prepolimerisasi dan tahap polimerisasi.
Tahap awal adalah tahap menghasilkan asam laktat yaitu melalui proses
fermentasi dekstrosa dan pemurnian asam laktat. Dektsrosa difermentasi di dalam
fermentor dengan bantuan bakteri lactobacillus derbucki, sebuah molekul glukosa
akan diubah menjadi 2 buah molekul asam laktat. Dimana dalamm proses fermentasi
ditambahkan media-media yang berfungsi menbantu proses kerja bakteri yang ada
didalam fermentor. Penambahan diammonium fosfat dan malt sprouts berfungsi
sebagai nutrient untuk bakteri sedangkan penambahan kalsium karbonat secara
berkala berfungsi untuk menetralkan pH fermentor agar pH nya tidak terlalu rendah
dimana proses fermentasi berlangsung pada pH 4-6 dengan suhu 40 °C. Proses
fermentasi berlangsung selama 24-48 jam (Andreanne Harbec, 2010).
Reaksi fermentasi yang terjadi di dalam fermentor:
C6H12O6 2C3H6O3 + biomassa (Andreanne Harbec, 2010)
Untuk mencegah produk asam laktat yang dihasilkan memiliki pH yang terlalu tinggi
maka perlu dilakukan penambahan kalsium hidroksida (Ca(OH)2) pada tangki
koagulasi sehingga terbentuk Ca-laktat dimana proses ini dipanaskan dengan uap
dalam tangki koagulasi dan selanjutnya disaring sehingga bebas dari bahan yang
tidak diinginkan.
Reaksi pembentukan kalsium laktat:
2C3H6O3 + Ca(OH) 2 C3H5O3-Ca+O3-H5C3 + 2H2O
Kemudian larutan Ca-laktat dipekatkan di dalam evaporator untuk menghasilkan
kalsium laktat 32%.
Untuk mendapatkan asam laktat, kalsium laktat selanjutnya diasamkan
dengan menambahkan larutan asam sulfat 0,01M di dalam acidifier pada temperatur
70°C sehingga menghasilkan asam laktat dan gypsum ( kalsium sulfat).
Reaksi dalam acidifier ( pembentukan asam laktat dan gypsum ):
Gypsum dan asam laktat disaring sehingga asam laktat terpisah dari gypsum
(Andreanne Harbec, 2010). kemudian asam laktat dipekatkan lagi di dalam
evaporator 99% dengan menggunakan evaporator bertingkat.
Setelah tahap proses fermentasi dan proses pemurnian untuk menghasilkan
asam laktat, maka proses selanjutnya adalah tahap prapolimerisasi dan tahap
polemirsasi. Tahap prepolimerisasi merupakan reaksi polikondensasi dimana terjadi
proses pemutusan molekul air dari 2 buah molekul asam laktat sehingga molekul air
air akan terpisah dan kemudian dilanjutkan dengan proses depolimerisasi untuk
menghasilkan senyawa dimer siklik (laktida). Pada tahapan ini berat molekul yang
[image:30.612.133.472.291.533.2]dihasilkan antara 100-5000 (auras, 2010).
Gambar 2.4 Reaksi prapolimerisasi
Asam laktat yang dihasilkan kemudian dialirkan ke dalam reaktor prepolimer,
reaktor ini dilengkapi dengan pengaduk dan suhu dalam reaktor dijaga pada suhu
160°C-200°C selama 1 jam. Dimana reaktor ini berfungsi untuk melepaskan molekul
air dengan proses polikondensasi. Ke dalam reaktor juga ditambahkan katalis
Sn(II)Oct sebanyak 0,005-0,5% dan kemudian diaduk di dalam reaktor, suhu reaktor
dijaga antara 170°C - 200°C. Uap yang dihasilkan akan didestilasi sedangkan larutan
digunakan kembali. Didalam kolom destilasi uap air dan uap asam laktat akan keluar
bagian atas kolom destilasi kemudian akan dikompres dan akan ditampung.
Sedangkan produk bagian bawah kolom destilasi adalah produk yang diinginkan
(Auras,2010).
Kemudian dialirkan menuju reaktor polimerisasi, kemudian ditambahkan
katalis (zinc β Diimate ). Jenis reaktor yang digunakan adalah fix bed reactor, suhu
reaktor dijaga pada temperature 170°C. Kemudian hasilnya akan dipisahkan dengan
menggunakan sentrifuse dan poli asam laktat yang dihasilkan akan dimasukkan ke
dalam cristallyzer yang dilengkapi dengan pelletilizer sehingga produk yang
dihasilkan berbentuk pellet.
2.5 Sifat –sifat Reaktan, Bahan Pembantu dan Produk 2.5.1 Dekstrosa (C6H12O6 )
Berbentuk bubuk Kristal berwarna putih
Tidak berbau
Berat molekul : 180,76 gr/mol
Kelarutan : 1 g/1.1 ml air pada 25°C (77F)
Densitas : 1.54 pada 25°C/4°C
pH : 5,9 untuk 0,5 M
Titik leleh : 146° C
Ketika dipanaskan akan terurai menghasilkan karbon dioksida dan karbon monoksida
Stabil dalam kondisi yang tidak umum baik dalam pemakaian ataupun dalam penyimpanan. (http://jtbaker.com)
2.5.2 Air (H2O)
A.Sifat Fisika :
Berat Molekul : 18.0153 g/mol
Densitas : 0.998 g/cm³
Titik Didih : 100 °C
Titik Lebur : 0 °C
Pelarut universal
Memiliki ikatan hydrogen
Bersifat kohesi dan adhesi
B.Sifat Kimia :
Mengalami elektrolisis Reaksi :
Reaksi NaOh dengan CO2 menghasilkan air dan Natrium karbonat Reaksi : 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
Netralisasi asam menghasilkan air dan garam Reaksi : NaOH + HCl NaCl + H2O
Reaksi etanol dengan asam asetat menghasilkan air dan etil asetat Reaksi : CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O
Oksidasi butana menghasilkan asam asetat dan air Reaksi : 2 C4H10 + 5 O2→ 4 CH3COOH + 2 H2O
Reaksi natrium karbonat dan asam asetat didapat natrium karbonat dan air Reaksi : NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2+ H2O
Reaksi air dengan asam sulfat menghasilkan ion hidonium Reaksi : H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4- (http://en.wikipedia.org)
2.5.3 Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)
Sifat fisika :
Wujud cairan
Rumus Molekul : Ca(OH)2
Berat Molekul : 74,093 g mol-1
Densitas : 2240 kg m-3
Titik didih : 244,30° C
Titik leleh : 21° C
Suhu Kritis : 873,59°C
Tekanan Kritis : 10769,94 kPa
Volume Kritis : 0,2824 m 3
Sifat kimia :
Ketika dipanaskan sampai suhu 510 оC akan terdekomposisi menjadi kalsium oksida dan air.
Ca(OH)2CaO + H2O
Kalsium Hidroksida Kalsium Oksida air
2.5.4 Diammonium Fosfat ((NH4)2HPO4)
Wujud : padatan
Berat Molekul : 132,056 g mol-1
Densitas : 1620 kg m-3
Titik didih : 305,36 °C
Suhu Kritis : 745,08°C
Tekanan Kritis : 6570,27 kPa
Volume Kritis : 0,3748 m3kgmole-3
Kemurnian : 93% (2% air )
Ion ammonium akan terkonversi menjadi ammonia pada pH tinggi.
2.5.5 Bakteri:
Wujud padatan
Spesies : Lactobacillus delbrueckii
Berat Molekul : 25,5 g mol-1
Densitas : 3340 kg m-3
Titik didih : 333,56°C
Suhu Kritis : 1386,38°C
Tekanan Kritis : 13201,2 kPa
Volume Kritis : 0,3491 m 3
kgmole-1
Kemurnian : 100%
Lactobacillus delbrueckii ialah bakteri yang dapat mengubah karbohidrat
menjadi asam laktat dan bekerja optimal pada suhu 46оC.
C
6H12O6 fermentasi
2CH
2.5.6 Malt sprout
Data ini diperoleh dari database HYSYS 3.2
Wujud padatan
Berat Molekul : 416,189 g mol-1
Densitas : 4761 kg m-3
Titik didih : 2183,87 оC
Suhu Kritis : 4288,43°C
Tekanan Kritis : 1324,68 kPa
Volume Kritis : 9,7321 m 3
kgmole -1
Kemurnian : 100%
2.5.7 Asam Sulfat (H2SO4)
Sifat Fisika :
Wujud berupa cairan
Berat Molekul : 98,079 g mol-3
Densitas : 1850,81 kg m-3
Titik didih : 253,86°C
Suhu Kritis : 762,89°C
Tekanan Kritis : 8698,43 kPa
Volume Kritis : 0,3031 m 3
kgmole-1
Kemurnian : 98% (2% air) Sifat Kimia :
Dengan basa membentuk garam dan air. Reaksi : H2SO4+ 2 NaOH ⎯→ Na2SO4+ H2O
Dengan alkohol membentuk eter dan air.
Reaksi : 2C2H5OH + H2SO4 -→ C2H5OC2H5 + H2O + H2SO4
Dengan NaCl
Reaksi : NaCl + H2SO4⎯→ NaSO4 + 2HCl
Bereaksi dengan MgCO3 membentuk MgSO4 Reaksi : MgCO3 + H2SO4⎯→ MgSO4 + H2O + CO2
2.5.8 Tin octanoate (C16H32O4Sn)
Berbentuk cairan
Tidak berbau menyengat
Berat molekul : 405,1 gr/mol
Spesific gravity : 1,2
Tidak larut dalam air dingin
Tidak bersifat korosif dalam wadah gelas
2.5.9 Beta Diiminate Zinc Complex C23H24N2O2ZnF3
Berat molekul : 482,8204 gr/mol
Massa jenis 25oC : 1 gr/cm3
Berfungsi sebagai katalis selektif dalam reaksi polimerisasi
Wujud pada suhu kamar : cair
Kuantitas penggunaan sebagai katalis 0,1 – 4 % dari total monomer (Windholz, 1983)
2.5.10 Kalsium Laktat (C6H10O6Ca)
Berbentuk serbuk kristal
Berwarna putih
Kelarutan dalam air : 9gr/100ml air pada 25°C
Titik leleh : 240°C
Berat Molekul : 308,3 gr/mol
Tidak berbau
Dapat diabsorpsi pada berbagai pH, (http:// www.sciencelab.com)
2.5.11 Asam Laktat
Berbentuk cairan yang berwarna kekuning-kuningan
Berat molekul : 90,08 gr/mol
Titik leleh : 17°C
Titik didih : 122 °C pada 12 mmHg
Spesific gravity : 1,2
Larut dalam air
Stabil dalam kondisi umum, (http:// www.sciencelab.com)
2.5.12 Gypsum ( CaSO4)
Berbentuk padatan dengan warna putih keabu-abuan ataupun kemrah-merahan
Bentuk Kristal : prismatik
Sistem Kristal : monoklinik
Skala kekerasan : 1,5-2
Spesific gravity : 2,31-2,33
Indeks refraksi : 1,522
Tidak bereaksi dengan asam, (http:// www.sciencelab.com)
2.5.13 Laktida (C6H8O4)
Berat molekul : 144 gr/mol
Titik leleh : 93–97°C
Specific Heat Capacity :Solid at 25°C 1.3 J g–1 K–1 Liquid at 130°C 2.2 J g–1 K–1
Kemurnian : ≥ 98.0%
Kandungan senyawa asam : ≤ 2.0% (http://www.natureworksllc.com)
2.5.14 Poli asam laktat
Berbentuk padatan berwarna putih
Tidak berbau
Titik leleh : 173-178 °C
Titik flash : 121°C
Kekristalan : 37%
Temperatur glass transition : 60-65 °C
Tensile modulus : 2.7-16 GPa
Spesifik gravity : 1,23-1,30 gr/cm3
Tidak mudah larut
BAB III
NERACA MASSA
3.1 Perhitungan Pendahuluan
Prarancangan pabrik pembuatan Poli Asam Laktat (PLA) dilaksanakan untuk
kapasitas produksi sebesar 7.000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut:
1 tahun operasi = 330 hari kerja
1 hari kerja = 24 jam
Basis = 1 jam operasi
Maka kapasitas produksi PLA tiap jam adalah:
=
jam 24
hari 1 x hari 350
tahun 1 x ton 1
kg 1.000 x tahun 1
ton 7.000
= 833,3333 kg/jam
Berat Molekul (Perry, 1999; Software Chemcad & HYSYS 3.2; dan US
PATENT) :
PLA = 3199g/mol
Laktida {(C6H10O4)} = 5044,2 g/mol
Asam Laktat{C3H6O3} = 90,08 g/mol
Kalsium Laktat = 218,212 g/mol
Asam Sulfat = 98,08 g/mol
Kalsium Hidroksida = 74,093 g/mol
Air (H2O) = 18,02 g/mol
Dekstrosa = 180,16 g/mol
Gypsum = 136,14 g/mol
Diamonium posfat = 132,056 g/mol
Stannous Octoate = 405,1 gr/mol
Zinc β Diimate = 482,8204 gr/mol
3.2 Tangki Pencampur Bahan Baku (M-101)
Komponen Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam) Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4 Alur 5 Alur 6
Dekstrosa 1243,3275 - - - - 1243,3275
CaCO3 - 37,2998 - - - 37,2998
Diamonium
posfat - - 8,7033 - - 8,7033
Malt sprout - - - 49,7331 - 49,7331
Air - - - - 7217,5988 7217,5988
Jumlah 8556,6625 8556,6625
3.3 Fermentor (R-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 6 Alur 7 Alur 8
Asam laktat - - 1181,1611
CaCO3 37,2998 - 37,2998
Dekstrosa 1243,3275 - 62,1664
Malt sprout 49,7331 - 49,7331
Diamonium posfat 8,7033 - 8,7033
Air 7217,5988 1804,3997 9021,9985
Jumlah 8556,6625 1804,3997 10361,0622
10361,0622
3.4 Tangki Koagulasi (R-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 8 Alur 11 Alur 12
CaLaktat - - 1430,6368
Asam Laktat 1181,1611 - -
Air 9021,9985 1943,0415 11201,3246
Ca(OH)2 - 485,7604 -
Biomassa 157,9026 - 157,9026
Jumlah 10361,0622 2428,8019 12789,8640
3.5 Tangki Pencampur (M-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 10 Alur 12 Alur 11
Ca(OH)2 - 485,7604 485,7604
Air 1943,0415 - 1943,0415
Jumlah 1943,0415 485,7604 2428,8019
2428,8019
3.6 Disk Centrifuge (CF-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 12 Alur 13 Alur 14
CaLaktat 1430,6368 28,6127 1402,0240
Air 11201,3246 224,0265 10977,2982
Biomassa 157,9026 157,9026 -
Jumlah 12789,8640 410,5418 12379,3222
12789,8640
3.7 Evaporator I (EV-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 15 Alur 16 Alur 17
CaLaktat 1402,0240 - 1402,0240
Air 10977,2982 7997,9971 2979,3011
Jumlah 12379,3222 7997,9971 4381,3251 12379,3222
3.8 Tangki Acidifikasi (R-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 17 Alur 20 Alur 21
CaLaktat 1402,0240 - -
Asam Laktat - - 1157,5379
Air 2979,3011 298,7260 3278,0271
Gypsum - - 874,6556
H2SO4 - 630,1694 -
Jumlah 4381,3251 928,8954 5310,2206
3.9 Tangki Pencampur Asam Sulfat (M-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 19 Alur 18 Alur 20
H2SO4 630,1694 - 630,1694
Air 4,4220 294,3040 298,7260
Jumlah 634,5914 294,3040 928,8954
928,8954
3.10 Filter Press (FP-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 21 Alur 22 Alur 23
Air 3278,0271 65,5605 3212,4666
Asam Laktat 1157,5379 23,1508 1134,3871
Gypsum 874,6556 874,6556 -
Jumlah 5310,2206 963,3669 4346,8537
5310,2206
3.11 Tangki Penampung (TA-107)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 23 Alur 34 Alur 24
Asam Laktat 1134,3871 58,3502 1192,7373
Air 3212,4666 239,8926 3452,3592
Jumlah
4346,8537 298,2428
4645,0965 4645,0965
3.12 Evaporator II (EV-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 24 Alur 25 Alur 26
Asam Laktat 1192,7373 - 1192,7373
Air 3452,3592 1237.2757 2215,0835
Jumlah 4645,0965 1237.2757 3407,8208
3.13 Evaporator III (EV-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 26 Alur 27 Alur 28
Asam Laktat 1192,7373 - 1192,7373
Air 2215,0835 1572,8404 642,2431
Jumlah 3407,8208 1572,8404 1834,9804
3407,8208
3.14 Evaporator IV (EV-104)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 28 Alur 29 Alur 30
Asam Laktat 1192,7373 - 1192,7373
Air 642,2431 630,1953 12,0478
Jumlah 1834,9804 630,1953 1204,7851
1834,9804
3.15 Destilasi (DI-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Masuk (kgmol/jam) Keluar (kg/jam)
Keluar (kgmol/jam)
Alur 35 Alur 38 Alur 42 Alur 38 Alur 42
Laktida 904,6172 0,1793 0 904,6172 0 0,1793
Asam Laktat 58,5134 0,6496 58,3502 0,1632 0,6478 0,0018
Air 239,8926 13,3126 239,8926 0 13,3126 0
Jumlah 1203,0232 14,1415 298,2428 904,7804 13,9604 0,1811 1203,0232 14,1415
Komponen
Alur Masuk Alur Keluar
Alur 36 Alur 37 Alur 38
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
Laktida 0 0 0 0 0 0
Komponen
Alur Masuk Alur Keluar
Alur 40 Alur 41 Alur 42
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam)
N (kmol/jam)
F (kg/jam) Laktida 0,2356 1188,5081 0,0563 283,8909 0,1793 904,6172
Asam Laktat 0,0024 0,2144 0,0006 0,0512 0,0018 0,1632
Air 0 0 0 0 0 0
Total 0,2380 1188,7225 0,0539 283,9421 0,1811 904,7804
3.16 Reaktor Prepolimerisasi (R – 204)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 30 Alur 31 Alur 33 Alur 32 Asam Laktat 1192,7373 - 58,5134 1,1235
Sn(II)Oct - 60,2393 - 60,2393
Air 12,0479 1,2294 239,8926 0,0550
Laktida - - 904,6172 1,8129
Jumlah 1266,2539 1203,0232 63,2307 1266,2539
3.17 Reaktor Polimerisasi (R-205)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 43 Alur 44
Asam Laktat 0,1632 0,1632
Laktida 904,6172 54,2771
PLA Non Kristal - 850,3401
Jumlah 904,7804 904,7804
3.18 Centrifuge (CF-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 44 Alur 45 Alur 46
PLA Non Kristal 850,3401 - 850,3401
Laktida 54,2771 53,1915 1,0856
Asam Laktat 0,1632
Jumlah 904,7804 53,3547 851,4257
3.19 Crystalizer (CR-201)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 46 Alur 47
PLA Non Kristal - 833,3333
PLA Kristal 850,3401 17,0068
Laktida 1,0856 1,0856
BAB IV NERACA PANAS
Pada proses pembuatan Poli Asam Laktat perubahan panas untuk setiap komponen
terjadi pada alat-alat:
Fermentor (R-101)
Tangki Koagulasi (R-102)
Tangki Asidifikasi (R-103)
Reaktor prepolimerisasi (R-204)
Reaktor Polimerisasi (R-205)
Evaporator I (EV-101)
Evaporator II (EV-102)
Kolom Destilasi (DI-201)
Cooler (E-202, E-204)
Heater (E-101 dan E-203)
Perhitungan pada neraca panas menggunakan basis perhitungan 1 jam dan
temperatur acuan 298,15 K disajikan dalam lampiran B.
[image:44.612.132.481.476.699.2]Neraca panas setiap alur ditampilkan dalam Tabel 4.1 sampai dengan 4.11.
Tabel 4.1 Neraca Panas Fermentor (R-101)
Senyawa Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Alur 6 Alur 7 Alur 8
Asam laktat - - 42219,6162
Dekstrosa 10538,1940 - 1580,7291
Malt sprout 416,1661 - 1248,4982
Diamoniumposfat 75,1960 - 225,5880
air 150081,7894 37520,4474 563644,9059
CaCO3 156,0623 - 468,1868
Panas reaksi - 132051,6573
Steam 542651,3264 -
Tabel 4.2 Neraca Panas Tangki Koagulasi (R-102)
Senyawa Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam)
Alur 8 Alur 11 Alur 12
Kalsium Laktat - - 172929,2998
Asam laktat 42219,6162 - -
Dekstrosa 1580,7291 - 6006,7706
Malt sprout 1248,4982 - 4744,2932
Diamoniumposfat 225,5880 - 857,2345
air 563644,9059 40403,3457 2673585,1342
CaCO3 486,1868 - 2130,7072
Ca(OH)2 - 3334,2887 -
Panas reaksi - 409777,5998
Steam 2616905,8806 -
[image:45.612.132.522.98.304.2]Total 3270031,0392 3270031,0392
Tabel 4.3 Neraca Panas Eva
