PABRIK ETHYL ALCOHOL DARI SINGKONG DENGAN PROSES FERMENTASI.

(1)

PRA RENCANA PABRIK

Oleh:

Eka dian Sari

0731010031 / FTI / TK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

(2)

PABRIK ETHYL ALCOHOL

DARI SINGKONG

DENGAN PROSES FERMENTASI

Oleh :

EKA DIAN SARI

073101 0031

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

Dosen Pembimbing

(3)

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Ethyl Alcohol Dari Singkong

Dengan Proses Fermentasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang

diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan

kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas

Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Ethyl Alcohol Dari Singkong

Dengan Proses Fermentasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang

berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih atas segala

bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas

Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur,

3. Bapak Ir. Mutasim Billah, MT

Selaku dosen pembimbing.

(4)

7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

karena itu segala kritik dan saran yang membangun kami harapkan dalam

sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang

telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa

Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , Agustus 2011

(5)

KATA PENGANTAR ……….……….………. ii

INTISARI ……….……….……….……… iv

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii

DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii

BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1

BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1

BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1

BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1

BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1

(6)

(7)

Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7

Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-7

Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-9

Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-60

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13

Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8

Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9

Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 9

Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10

Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14

(8)

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10

Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11

Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14

(9)

Perencanaan pabrik ethyl alcohol ini diharapkan dapat berproduksi dengan

kapasitas 35.000 ton ethyl alcohol per tahun dalam bentuk liquid. Pabrik

beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Kegunaan terbesar dari ethanol adalah pada bidang industri kimia

acetaldehyde, dimana ethanol dipergunakan sebagai bahan baku utama. Ethanol

secara luas digunakan pula sebagai bahan pelarut. Kegunaan lain dari ethanol

dapat kita lihat pada industri farmasi, industri fatty acid, industri detergent,

pelapisan dan industri kimia lainnya. Secara singkat, uraian proses dari pabrik

ethyl alcohol pentahydrate sebagai berikut :

Pertama-tama singkong dikupas, dicuci, dan dihaluskan untuk kemudian

diliquifikasi dan di sakarifikasi dengan enzym. Hasil sakarifikasi kemudian

difermentasi dengan yeast untuk menghasilkan ethyl alcohol. Ethyl alcohol hasil

fermentasi kemudian diuapkan dan dimurnikan dengan distilasi sampai dengan

kadar minimum 95% sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 202 orang

(10)

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 65.914.481.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 23.162.365.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 89.076.846.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 212.638.932.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 18.627.893.000

- Steam = 881.712 lb/hari

- Air pendingin = 515 M3/hari

- Listrik = 12.456 kWh/hari

- Bahan Bakar = 6.120 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 277.948.381.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 380.334.793.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 13,5%

* Internal Rate of Return : 49,65%

* Rate On Investment : 49,23%

* Pay Out Periode : 2,2 Tahun

* Break Even Point (BEP) : 26%

(11)

I.1. Latar Belakang

Ethyl alcohol dikenal dengan nama lain ethanol atau grain alcohol, ethanol merupakan bahan yang mudah terbakar, tidak berasa dan berbau khas. Ethanol pertama kali digunakan oleh manusia pada jaman pra-sejarah, dimana pada jaman tersebut ethanol digunakan sebagai bahan untuk mengurangi racun. Pada sekitar 9000 tahun yang lalu telah ditemukan di negara China bagian utara, sejumlah residu yang tersisa pada cawan (pot) yang merupakan ethanol. Beberapa tahun kemudian beberapa kimiawan dari negara Islam menemukan cara untuk mengisolasi ethanol dengan metode distilasi. Kimiawan pertama yang mengisolasi ethanol secara distilasi adalah Al-Razi. Pada tahun 721-815 ilmuwan Jabir Bin Hayyan menemukan bahan yang menyala pada saat mendidihkan anggur. Al-Kindi pada tahun 801-873 menjelaskan proses distilasi ethanol secara tertulis.

(12)

I.2. Manfaat

Kegunaan terbesar dari ethanol adalah pada bidang industri kimia acetaldehyde, dimana ethanol dipergunakan sebagai bahan baku utama. Ethanol secara luas digunakan pula sebagai bahan pelarut. Kegunaan lain dari ethanol dapat kita lihat pada industri farmasi, industri fatty acid, industri detergent, pelapisan dan industri kimia lainnya.

I.3. Aspek Ekonomi

Kebutuhan ethanol di Indonesia, semakin meningkat sejalan dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan pelarut pada industri kimia di Indonesia.

Tahun Kapasitas Produksi (ton/th) 2006 113.915 2007 110.508 2008 138.508 2009 139.875 2010 134.240

Sumber : Deperindag (http://www.dprin.go.id)

Dari tabel diatas, dapat dibuat perencanaan kapasitas produksi terpasang dengan menggunakan metode regresi linier.

Data (n)

Tahun (x)

Kebutuhan (ton/th)

(y) xy x

2

1 2.006 113.915 228513490 4.024.036

2 2.007 110.508 221789556 4.028.049

3 2.008 138.508 278124064 4.032.064

4 2.009 139.875 281008875 4.036.081

5 2.010 134.240 269822400 4.040.100

(13)

Digunakan regresi linier, dengan persamaan : y = ab



xx



(Peters : 760) Dengan : a = y (rata-rata harga y : kapasitas)

b =

 

n x x n y x y x 2 2 i i       

(n = jumlah data) (x = tahun)

Didapat : a = 127.409

b =





5 10.040 20.160.330 5 840 6.395.941. 385 1.279.258. 2   = 7.002

x = (10.040/5) = 2.008 y = ab



xx



y = 127.409 + 7.002 (x – 2.008)

Pabrik direncanakan didirikan pada tahun 2013 dengan masa konstruksi 2 tahun. Berdasarkan metode regresi linier diatas, maka didapat kebutuhan Indonesia pada tahun 2013 adalah sebesar : y = 127.409 + 7.002 (x – 2.008) = 162.418

 163.000 ton/th

Untuk kapasitas pabrik terpasang digunakan 25% kebutuhan Indonesia : Kapasitas produksi terpasang = 35.000 ton/th

Kapasitas produksi harian = 35.000 ton/th / 330 hari/th

 106 ton/hari

(14)

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk Bahan Baku :

I.4.A. Ubi kayu (Wikipedia & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Cassava, Manihot Esculenta Rumus Molekul : C6H12O6 komponen utama

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 180

Warna : Putih kekuningan

Bau : berbau khas

Bentuk : padatan

Specific Gravity : 1,544

Melting Point : 146 C

Boiling Point : 170-186 C

Solubility, Water : 179 cc / 100 gr H2O Komposisi ubi kayu : (Balitbang UPN, 2009)

Komponen % Berat

Starch 88,10%

Protein 1,40%

Lemak 0,60%

Abu 2,50%

H2O 7,40%

(15)

I.4.B. Larutan NaOH 50% (Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Caustic soda, Soda api

Rumus Molekul : NaOH (komponen utama)

Rumus Bangun :

Na – OH

Berat Molekul : 40

Warna : tidak berwarna (larutan)

Bau : khas alkali

Bentuk : liquid pekat 50%

Specific Gravity : 2,130

Melting Point : 318,4 C

Boiling Point : 1390C

Solubility, Cold Water : 42 kg/100 kgH2O (H2O=0C)

Solubility, Hot Water : 347 kg/100 kgH2O (H2O=100C) Komposisi Larutan NaOH : (Aneka Kimia)

Komponen % Berat

NaOH 50%

H2O 50%

(16)

I.4.C. Sulfuric Acid (Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999) Nama Lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate Rumus Molekul : H2SO4

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 98

Warna : tidak berwarna

Bau : tajam, khas

Bentuk : liquid pekat

Melting Point ; C : 10,49

Boiling Point ; C : terdekomposisi diatas 340C Solubility, cold water : larut sedikit

Komposisi asam sulfat : (Petrokimia Gresik)

Komponen % Berat

H2SO4 98,00%

H2O 2,00%

(17)

I.4.D. Yeast (Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Ragi, Eukaryotic micro-organism

Rumus Molekul : senyawa kompleks

Rumus Bangun : senyawa kompleks

Berat Molekul : senyawa kompleks

Warna : gelap

Bau : tajam, khas gula

Bentuk : liquid pekat

Specific Gravity : senyawa kompleks

Melting Point ; C : senyawa kompleks

Boiling Point ; C : senyawa kompleks

Solubility, cold water : senyawa kompleks Komposisi yeast : (Bomac VPI Pvt.Ltd.)

Komponen % Berat

(18)

I.4.E. Urea (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : carbonyl diamide

Rumus Molekul : NH2CONH2 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 60

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Bentuk : prill

Specific gravity : 1,335

Melting point : 132,7C

Boiling point : 135C terdekomposisi

Solubility, Water : 100,7 kg / 100 kg H2O (H2O=0C)

Komposisi Urea : (chemicalland21.com)

Komponen % Berat

NH2CONH2 99,00%

H2O 1,00%

(19)

Produk :

I.4.F. Ethyl alcohol (Wikipedia & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : Ethanol, Hydroxyethane

Rumus Molekul : CH3CH2OH

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 46

Warna : tidak berwarna / jernih

Bau : berbau menyengat (khas)

Bentuk : liquid

Melting Point : -112C

Boiling Point : 78,4C

Solubility, Qater : larut

Solubility, Other : organic liquid

Kadar produk ethanol minimal 95%. (chemicalland21)

OH

CH

₂

(20)

I.4.G. Carbon Dioxide (Chemicalland21 & Perry 7ed : 1999)

Nama Lain : carbonic acid

Rumus Molekul : CO2 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 44

Warna : tidak berwarna

Bau : tidak berbau

Bentuk : gas

Specific gravity : 1,101

Melting point : -56,6C (1 atm)

Boiling point : -78,5C (1 atm)

Solubility, Water : 179,7 kg / 100 kg H2O (H2O=0C)

(21)

II.1. Macam Proses

Beberapa tahun perkembangan dalam teknologi, pembuatan ethyl alcohol dapat dilakukan dengan esterifikasi fase cair ethyl alcohol dan asam acetate dengan katalis asam seperti sulfuric acid (H2SO4) atau dengan cara fermentasi pati. Macam proses untuk mereaksikan kedua bahan tersebut adalah :

A. Pembuatan Ethyl alcohol Dengan Proses Fermentasi

B. Pembuatan Ethyl alcohol Dengan Proses Indirect Hydration

(22)

Pada proses fermentasi, proses ini merupakan proses paling tua untuk pembuatan ethyl alcohol. Pertama-tama bahan baku mengandung pati (molasses, ubi kayu, jagung, dan lainnya) dicampur dengan sulfuric acid dan diencerkan pada mixing tank. Campuran kemudian difermentasi pada fermentor, sehingga menghasilkan ethyl alcohol. Reaksi yang terjadi :

C12H22O11(L) + H2O(L) invertase  2 C6H12O6(L)

C6H12O6(L) zymase  2 C2H5OH(L) + 2 CO2(G) Yields reaksi = 90%

Gas buang berupa carbon dioxide kemudian discrubbing pada kolom scrubber sedangkan produk utama berupa ethyl alcohol kemudian diolah dan dimurnikan pada beberapa kolom untuk menghasilkan produk ethyl alcohol 96% dan ethyl alcohol absolute.

(23)

Pada proses indirect hydration, bahan baku yang digunakan adalah gas ethylene dan sulfuric acid 96% - 98%. Proses kontak antara kedua bahan adalah dengan metode absorbsi, dimana gas ethylene dilewatkan pada bagian bawah reaktor, dan larutan sulfuric acid dilewatkan pada bagian atas reaktor sehingga terjadi kontak secara counter-current (berlawanan arah).

Produk gas berupa gas-gas impuritis kemudian dilewatkan pada scrubber untuk proses pengolahan limbah gas, sedangkan produk liquid berupa monoethyl sulfate dihidrolisis pada hydrolizer dengan menambahkan air. Pada hydrolizer, monoethyl sulfate dihidrolisa menjadi ethyl alcohol dan sulfuric acid. Reaksi yang terjadi :

CH2=CH2(G) + H2SO4(L)  C2H5OSO2OH(L)

2 CH2=CH2(G) + H2SO4(L)  C2H5OSO2OC2H5(L)

C2H5OSO2OH(L) + C2H5OSO2OC2H5(L) + 3 H2O(L)  3 C2H5OH(L) + 2 H2SO4(L)

Yields reaksi = 95%

(24)

II.2. Seleksi proses

Berdasarkan uraian macam proses diatas, maka dapat ditabelkan perbandingan masing-masing proses sebagai berikut :

Tabel II.1. Seleksi Proses

Macam Proses Parameter

Fermentasi Indirect-Hydration Bahan Baku Utama Molasse Ethylene Bahan Baku Pembantu Sulfuric acid Sulfuric acid

Peralatan Rumit Sederhana

Instrumentasi Kompleks Sederhana

Yield Produk 99% 95%

Dari uraian diatas, maka dipilih pembuatan ethyl alcohol dengan proses Fermentasi, dengan beberapa pertimbangan :

a. Bahan baku mudah didapat di dalam negeri (Produksi Pertamina) b. Biaya investasi lebih ekonomis dibanding proses lainnya

c. Biaya peralatan dan instrumentasi lebih ekonomis.

(25)

II.3. Uraian proses

Pra rencana pabrik ethyl alcohol ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100 2. Unit Fermentasi dan Separasi Kode Unit : 200 3. Unit Pengendalian produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan ethyl alcohol dengan proses ini adalah sebagai berikut :

Pertama-tama singkong dari supplier ditampung pada yard singkong F-110 untuk cadangan proses 7 hari. Singkong kemudian diumpankan ke peeling machine H-112 untuk proses pemisahan kulit singkong. Kulit singkong yang terpisah kemudian ditampung pada yard kulit singkong F-310 dan dijual sebagai produk samping yang bisa dimanfaatkan sebagai pakan ternak maupun pupuk, sedangkan daging singkong kemudian dicuci pada drum pencuci X-114 dengan air proses. Singkong bersih kemudian dihaluskan sampai dengan 100 mesh pada hammer mill C-115 dan kemudian disimpan pada silo F-117 dengan bantuan bucket elevator J-116.

Singkong kemudian diumpankan ke tangki liquification R-180 dengan

penambahan enzyme -amylase dari silo 140 dan larutan NaOH dari tangki F-120. Pada tangki liquification terjadi proses liquifikasi singkong menjadi larutan

pati dengan bantuan enzyme -amylase untuk merubah pati menjadi glukosa dan

(26)

Pertama-tama liquifikasi berjalan dengan cara memanaskan larutan sampai

suhu 105C selama 30 menit, dan kemudian ditambahkan enzyme dengan

penjagaan suhu operasi pada 90C selama 1 jam. (Balitbang UPN, 2009)

Reaksi yang terjadi : (Bambang : 121) -amylase

C6H10O5(L) + H2O(L)  C6H12O6(L)

pati + Air  glukosa

Yields pada reaksi ini sebesar 15%. (Bambang : 115)

Produk liquifikasi kemudian ditampung pada tangki F-181 dan kemudian diumpankan ke tangki saccharification R-190.

Pada tangki saccharification R-190 terjadi proses sakarifikasi pati menjadi glukosa dengan penambahan enzyme gluco amylase dari silo F-150 sebagai bahan perubah pati menjadi glukosa dan penambahan asam sulfat dari tangki F-130 untuk menjaga kondisi pH larutan. Sakarifikasi berjalan dengan suhu operasi

60C selama 48 jam. (Bambang : 117)

Reaksi yang terjadi : (Bambang : 121) gluco-amylase

C6H10O5(L) + H2O(L)  C6H12O6(L)

pati + Air  glukosa

Yields pada reaksi ini sebesar 98%. (Bambang : 117)

(27)

Larutan glukosa dari tangki F-192, kemudian didistribusikan menjadi dua aliran, dimana aliran pertama 5% larutan diumpankan ke tangki kultur R-211 untuk proses kulturisasi dan 95% larutan diumpankan ke fermentor untuk proses fermentasi.

Pada tangki kultur R-211, larutan glukosa di kulturisasi dengan penambahan yeast (ragi) dari silo F-160 dan nutrien dari silo F-170. Kondisi

operasi dijaga pada suhu kamar 32C selama 48 jam. (Keyes : 360)

Reaksi yang terjadi : (Bambang : 121) yeast (saccharomyces sp.)

C6H12O6(L)  2 C2H5OH(L) + 2 CO2(G)

glukosa  ethyl alcohol + carbon dioxide

Yields pada reaksi ini sebesar 90%. (Keyes : 361)

Kultur yang terbentuk dari tangki kultur kemudian dialirkan ke fermentor R-210, sedangkan gas carbon dioxide ditekan pada compressor G-214 dan ditampung pada tangki gas carbon dioxide F-330 sebagai produk samping.

Larutan glukosa dari tangki F-192 diumpankan bersamaan dengan kultur dari tangki kultur menuju ke fermentor R-210. Pada fermentor R-210 terjadi proses fermentasi glukosa menjadi ethyl alcohol dengan bantuan yeast (saccharomyces) dan penambahan nutrien. Fermentasi berlangsung pada suhu 32C dengan waktu fermentasi 60 jam dengan dosis yeast sebesar 1% . (FP-USU)

Reaksi yang terjadi : (Bambang : 121) yeast (saccharomyces sp.)

C6H12O6(L)  2 C2H5OH(L) + 2 CO2(G)

glukosa  ethyl alcohol + carbon dioxide

(28)

Produk fermentasi kemudian diumpankan pada tangki F-212 untuk ditampung sementara dan kemudian diumpankan ke still vessel D-220. Pada still vessel D-220, ethyl alcohol yang terbentuk dipisahkan dari larutan dengan cara

pemanasan pada 80C diatas titik didih ethyl alcohol (titik didih ethyl alcohol =

78,4C). Kadar ethyl alcohol pada produk atas mencapai 60% (Keyes : 361)

kemudian dikondensasi pada condenser E-221 pada suhu 32C dan kondensat

(29)

Kapasitas produksi = 35.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. PEELING MACHINE ( H - 112 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Singkong dr F-110 * Singkong ke X-114

Karbohidrat 8597,4147 Karbohidrat 8588,8173

Protein 136,6218 Protein 136,4852

Lemak 58,5522 Lemak 58,4936

Abu 243,9675 Abu 243,7235

H2O 722,1438 H2O 721,4217

Kulit 1084,3000 9748,9413

10843,0000 * Kulit singkong ke F-310

Karbohidrat 8,5974

Protein 0,1366

Lemak 0,0586

Abu 0,2440

H2O 0,7221

Kulit 1084,3000

1094,0587

(30)

2. DRUM PENCUCI ( X - 114 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Singkong dr H-112 * Singkong ke C-115

Karbohidrat 8588,8173 Karbohidrat 8580,2285

Protein 136,4852 Protein 136,3487

Lemak 58,4936 Lemak 58,4351

Abu 243,7235 Abu 243,4798

H2O 721,4217 H2O 720,7003

9748,9413 9739,1924

* Air pencuci dr utilitas * Limbah cair

H2O 9748,9413 Karbohidrat 8,5888

Protein 0,1365

Lemak 0,0585

Abu 0,2437

H2O 9749,6627

9758,6902

19497,8826 19497,8826

3. TANGKI LIQUIFICATION ( R - 180 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Singkong dr F-117 * Campuran ke F-181

Karbohidrat 8580,2285 Glukosa 1413,8786

Protein 136,3487 Starch 7210,7812

Lemak 58,4351 Impuritis 96,9566

Abu 243,4798 NaOH 3,9893

H2O 720,7003 -amylase 1,9478

9739,1924 Protein 136,3487

* Air proses dr utilitas Lemak 58,4351

H2O 19478,3848 Abu 243,4798

* NaOH dr F-120 H2O 20061,6865

NaOH 3,9893 29227,5036

H2O 3,9893

7,9786 * Enzyme dr F-140

-amylase 1,9478

(31)

4. TANGKI SACCHARIFICATION ( R - 190 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr F-181 * Campuran ke H-191

Glukosa 1413,8786 Glukosa 9265,6181

Starch 7210,7812 Starch 144,2156

Impuritis 96,9566 Na2SO4 7,0811

NaOH 3,9893 H2SO4 0,3000

-amylase 1,9478 Impuritis 96,9566

Protein 136,3487 -amylase 1,9478

Lemak 58,4351 g-amylase 1,4609

Abu 243,4798 Protein 136,3487

H2O 20061,6865 Lemak 58,4351

29227,5036 Abu 243,4798

H2O 19278,4137

* Enzyme dr F-150 29234,2574

g-amylase 1,4609

* H2SO4 dr F-130

H2SO4 5,1870

H2O 0,1059

5,2929

(32)

5. CENTRIFUGE ( H - 191 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr R-190 * Glukosa ke F-192

Starch 144,2156 Starch 142,7734

Na2SO4 7,0811 Na2SO4 7,0103

H2SO4 0,3000 H2SO4 0,2970

Impuritis 96,9566 H2O 19085,6296

-amylase 1,9478 28408,6722

g-amylase 1,4609 * Cake ke F-320

Protein 136,3487 Glukosa 92,6562

Lemak 58,4351 Starch 1,4422

Abu 243,4798 Na2SO4 0,0708

H2O 19278,4137 H2SO4 0,0030

29234,2574 Impuritis 96,9566 -amylase 1,9478

g-amylase 1,4609

Protein 136,3487

Lemak 58,4351

Abu 243,4798

H2O 192,7841

825,5852

(33)

6. SPLIT FLOW TANGKI ( F - 192 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Glukosa dr F-192 * Glukosa ke R-210

Starch 142,7734 Starch 135,6347

Na2SO4 7,0103 Na2SO4 6,6598

H2SO4 0,2970 H2SO4 0,2821

H2O 19085,6296 H2O 18131,3481

28408,6722 26988,2385

* Glukosa ke R-211

Glukosa 458,6481

Starch 7,1387

Na2SO4 0,3505

H2SO4 0,0149

H2O 954,2815

1420,4337

28408,6722 28408,6722

7. TANGKI KULTUR ( R - 211 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Glukosa dr F-192 * Campuran ke R-210

Glukosa 458,6481 Ethyl alcohol 210,9782

Starch 7,1387 Glukosa 45,8647

Na2SO4 0,3505 Starch 7,1387

H2SO4 0,0149 Na2SO4 0,3505

H2O 954,2815 H2SO4 0,0149

1420,4337 H2O 954,2815

* Yeast dr F-160 Yeast 14,2043

Yeast 14,2043 Urea 0,3019

* Nutrien dr F-170 NPK 0,1120

Urea 0,3019 1233,2467

NPK 0,1120 * Gas CO2 ke F-330

0,4139 CO2 201,8052

(34)

8. FERMENTOR ( R - 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Glukosa dr F-192 * Campuran ke F-212

Na2SO4 6,6598 Starch 142,7734

H2SO4 0,2821 Na2SO4 7,0103

H2O 18131,3481 H2SO4 0,2970

26988,2385 H2O 19085,6296

* Campuran dr R-211 Yeast 284,0867

Ethyl alcohol 210,9782 Urea 6,0383

Glukosa 45,8647 NPK 2,2400

Starch 7,1387 24644,7535

Na2SO4 0,3505 * Gas CO2 ke F-330

H2SO4 0,0149 CO2 3854,4785

H2O 954,2815

Yeast 14,2043

Urea 0,3019

NPK 0,1120

1233,2467 * Yeast dr F-160

Yeast 269,8824

* Nutrien dr F-170

Urea 5,7364

NPK 2,1280

7,8644

(35)

9. TANGKI YEAST ( F - 160 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Yeast dr supplier * Yeast ke R-211

Yeast 284,0867 Yeast 14,2043

* Yeast ke R-210

Yeast 269,8824

284,0867 284,0867

10. TANGKI NUTRIEN ( F - 170 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Nutrien dr supplier * Nutrien ke R-211

Urea 6,0383 Urea 0,3019

NPK 2,2400 NPK 0,1120

8,2783 0,4139

* Nutrien ke R-210

Urea 5,7364

NPK 2,1280

7,8644

8,2783 8,2783

11. TANGKI CARBON DIOXIDE ( F - 330 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * CO2 dari R-211 * CO2 ke F-330

CO2 201,8052 CO2 4056,2837

* CO2 dari R-210

CO2 3854,4785

(36)

12. STILL VESSEL ( D - 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr F-212 * Ethyl alcohol ke F-222

Ethyl alcohol 4240,6603 Ethyl alcohol 4240,6603

Glukosa 876,0179 H2O 2827,1069

Starch 142,7734 7067,7672

Na2SO4 7,0103 * Slop ke F-340

H2SO4 0,2970 Glukosa 876,0179

H2O 19085,6296 Starch 142,7734

Yeast 284,0867 Na2SO4 7,0103

Urea 6,0383 H2SO4 0,2970

NPK 2,2400 H2O 16258,5227

24644,7535 Yeast 284,0867

Urea 6,0383

NPK 2,2400

17576,9863

24644,7535 24644,7535

13. KOLOM DISTILASI ( D - 230 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Ethyl alcohol dr F-222 * Produk atas ke F-350

H2O 2827,1069 H2O 220,9583

7067,7672 4419,2122

* Produk bawah ke WTP

Ethyl alcohol 42,4064

H2O 2606,1486

2648,5550

(37)

Kapasitas produksi = 35.000 ton/tahun

1. TANGKI LIQUIFICATION ( R - 180 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Singkong dr F-117 * Campuran ke F-181

Karbohidrat 4734,6829 Glukosa 20640,4779

Protein 193,9231 Starch 85247,4672

Lemak 88,7288 Impuritis 748,6243

Abu 220,4712 NaOH 48,6525

H2O 1610,3686 -amylase 41,1115 6848,1746 Protein 2702,8735 * Air proses dr utilitas Lemak 1247,2737

H2O 43523,3692 Abu 3055,9175

* NaOH dr F-120 H2O 586670,6178

NaOH 3,7425 700403,0159

H2O 8,9168

12,6593 * Enzyme dr F-140

-amylase 2,7948

* H Reaksi 39117,3074 * Q loss 32152,5637

* Q steam 643051,2743

(38)

2. TANGKI SACCHARIFICATION ( R - 190 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr F-181 * Campuran ke H-191

Glukosa 20640,4779 Glukosa 70208,2220

Starch 85247,4672 Starch 871,3189

Impuritis 748,6243 Na2SO4 57,2852

NaOH 48,6525 H2SO4 6,2930

-amylase 41,1115 Impuritis 28,5385

Protein 2702,8735 -amylase 1035,9302

Lemak 1247,2737 g-amylase 11,4523

Abu 3055,9175 Protein 20,2617

H2O 586670,6178 Lemak 16,4288

700403,0159 Abu 892,8653

H2O 916,9782

* Enzyme dr F-150 74065,5741

g-amylase 1,5665

* H2SO4 dr F-130

H2SO4 15,3700

H2O 0,2373

15,6073

* H Reaksi 214769,4818 * Q serap 841124,0974

(39)

3. TANGKI KULTUR ( R - 211 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Glukosa dr F-192 * Campuran ke R-210

Na2SO4 2,8700 Starch 8,1907

H2SO4 0,4060 Na2SO4 0,5740

H2O 14974,8147 H2SO4 0,0812

18496,6296 H2O 2985,8443

* Yeast dr F-160 Yeast 19,3614

Yeast 13,7927 Urea 0,4247

* Nutrien dr F-170 NPK 0,0385

Urea 0,3027 3587,5898

NPK 0,0275 * Gas CO2 ke F-330

0,3302 CO2 286,1976

* H Reaksi 417369,8620 * Q serap 432006,8271

(40)

4. FERMENTOR ( R - 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Glukosa dr F-192 * Campuran ke F-212

Starch 819,4488 Glukosa 1280,1145

Na2SO4 53,8412 Starch 163,7025

H2SO4 5,8870 Na2SO4 11,3423 H2O 284521,1672 H2SO4 1,2586 351431,1827 H2O 59716,8169

* Campuran dr R-211 Yeast 386,8098

Ethyl alcohol 506,0286 Urea 8,3853

Glukosa 67,0464 NPK 0,6969

Starch 8,1907 71740,2620

Na2SO4 0,5740 * Gas CO2 ke F-330

H2SO4 0,0812 CO2 5466,3524

H2O 2985,8443

Yeast 19,3614

Urea 0,4247

NPK 0,0385

3587,5898 * Yeast dr F-160

Yeast 261,7803

* Nutrien dr F-170

Urea 5,6798

NPK 0,4730

6,1528

* H Reaksi 7971762,3440 * Q serap 8249842,4352

(41)

5. STILL VESSEL ( D - 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr F-212 * Ethyl alcohol ke F-222

Ethyl alcohol 10171,1352 Ethyl alcohol 938261,1734 Glukosa 1280,1145 H2O 1598826,3866

Starch 163,7025 2537087,5600

Na2SO4 11,3423 * Slop ke F-340

H2SO4 1,2586 Glukosa 10692,1163

H2O 59716,8169 Starch 1404,2377

Yeast 386,8098 Na2SO4 89,1176

Urea 8,3853 H2SO4 9,8890

NPK 0,6969 H2O 401838,4384

71740,2620 Yeast 3227,8919

Urea 69,3844

NPK 5,4753

417336,5506 * Q supply 3034404,0512 * Q loss 151720,2026

(42)

6. CONDENSER ( E - 221 )

Ethyl alcohol 938261,1734 Ethyl alcohol 863834,7931 H2O 1598826,3866 H2O 1535012,2992

2537087,5600 2398847,0923

* Q serap 138240,4677

2537087,5600 2537087,5600

7. HEATER ( E - 224 )

H2O 8845,7037 H2O 82216,9835

19016,8389 182730,8089

* Q supply 172330,4947 * Q loss 8616,5247

(43)

8. KOLOM DISTILASI ( D - 230 )

H2O 82216,9834 H2O 691,3562

306353,4753 23058,9255

* Produk bawah ke WTP

* Q Reboiling 3705945,9561 Ethyl alcohol 2640,6443

H2O 88313,7296

90954,3739 * Q Condensation 3712988,8342

* Q loss 185297,2978

(44)

1. YARD SINGKONG ( F - 110 )

Fungsi : Menampung singkong dari supplier Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Yard (gudang) berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Spesifikasi :

Kapasitas : 1593 m3

Bentuk : empat persegi panjang Ukuran : Panjang = 14,8 m

Lebar = 14,8 m Tinggi = 7,4 m Accessories : Crane-Belt Conveyor Bahan konstuksi : Beton

(45)

2. BELT CONVEYOR - 1 ( J - 111 )

Fungsi : memindahkan singkong dari F-110 ke H-112 Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (10,9 / 32) x 100 ft/mnt = 35 ft/min Panjang : 51 ft

Sudut elevasi : 11,3 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

3. PEELING MACHINE ( H - 112 )

Fungsi : Mengupas atau memotong kulit singkong Type : Amisy - MQT2000 (Zhengzhou)

Dasar pemilihan : dipilih karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Masuk

Keluar

(46)

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 2000 kg/jam

Panjang : 2600 mm

Lebar : 900 mm

Tinggi : 880 mm

Berat mesin : 420 kg

Voltage : 380 V

Power : 4 kW  5,4 hp Bahan : Heavy Duty Steel

Jumlah : 6 buah

4. BELT CONVEYOR - 2 ( J - 113 )

Fungsi : memindahkan singkong dari F-110 ke H-112 Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in - skirt seal : 2 in

Belt speed : (9,8 / 32) x 100 ft/mnt = 31 ft/min Panjang : 32 ft

Sudut elevasi : 21,8 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

Masuk

Keluar

(47)

5. DRUM PENCUCI ( X - 114 )

Fungsi : Mencuci singkong dengan air proses. Tipe : Tumbler – Double cone with spray nozzle Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai dengan bahan dan kapasitas.

Kondisi operasi : Tekanan operasi= 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi = 30C (Suhu kamar)

Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Sistem kerja : 10 minutes mixing per cycle

Panjang : 10 ft

Diameter : 2 ft Tinggi cone : 0,6 ft Rate pencampuran : 6 cuft/mnt Putaran cone : 18 ft/min Total power : 7,5 hp Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 buah

6. HAMMER MILL ( C - 115 )

Fungsi : Menghaluskan bahan sampai dengan 100 mesh Type : Reversible Hammer Mill

(48)

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 40 ton/jam Sieve number : No. 100

Model : 505

Rotor Dimension : 30 in x 30 in Maximum feed : 2 ½ in Maximum speed : 1200 rpm

Power : 100 hp

Bahan : Heavy Duty Steel

Jumlah : 1 buah

7. BUCKET ELEVATOR ( J - 116 )

Fungsi : memindahkan singkong dari C-115 ke silo F-117 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

(49)

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 86 ft Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (9,8 / 14) x 225 ft/mnt = 158 ft/menit Putaran Head Shaft = (9,8 / 14) x 43 rpm = 31 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 5 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

8. SILO SINGKONG ( F - 117 )

Fungsi : Menampung singkong dari hammer mill C-115

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 30C (suhu kamar)

Spesifikasi :

Volume : 3420 cuft = 97 m3 Diameter : 11 ft

Tinggi : 33 ft

Tebal shell : ¼ in Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

inlet

(50)

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)

Jumlah : 2 buah

9. TANGKI NaOH ( F - 120 )

Fungsi : menampung NaOH 50% dari supplier

Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

Spesifikasi :

Volume : 210 cuft = 6 M3 Diameter : 6 ft

Tinggi : 6 ft

Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 1 buah

10. POMPA - 1 ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-120 ke R-180 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid. Masuk

(51)

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 0,10 gpm Total DynamicHead : 69,91 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

11. TANGKI H2SO4 ( F - 130 )

Fungsi : menampung asam sulfat dari supplier

Spesifikasi :

Tinggi : 6 ft

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)

Jumlah : 1 buah

12. POMPA - 2 ( L - 131 )

(52)

Spesifikasi :

13. SILO ALPHA AMYLASE ( F - 140 )

Fungsi : Menampung enzyme -amylase dari supplier

Spesifikasi :

Tinggi : 12 ft

Tebal shell : 3/16 in

inlet

(53)

Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

14. SILO GLUCO AMYLASE ( F - 150 )

Fungsi : Menampung enzyme gluco-amylase dari supplier Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Spesifikasi :

Tinggi : 12 ft

Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

inlet

(54)

15. SILO YEAST ( F - 160 )

Fungsi : Menampung yeast dari supplier

Spesifikasi :

Tinggi : 21 ft

Jumlah : 2 buah

16. SILO NUTRIEN ( F - 170 )

Fungsi : Menampung nutrien dari supplier

inlet

(55)

Spesifikasi :

Tinggi : 12 ft

Jumlah : 2 buah

17. TANGKI LIQUIFICATION ( R - 180 )

Fungsi : Liquifikasi singkong dengan penambahan enzyme. Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk dan jaket pemanas.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 90oC (Balitbang UPN) * Waktu proses = 2 jam (Balitbang UPN)

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 11 ft Tinggi Shell : 22 ft

Tebal Shell : 3/16 in

(56)

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 1,48 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 1,30 ft Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller. Diameter impeler : 3,667 ft

Lebar blade : 0,734 ft Panjang blade : 0,917 ft Power motor : 44 hp Sistem Pemanas

Diameter jaket : 11,08 ft Tinggi jaket : 18 ft Jaket spacing : ¼ in

Tebal Jaket : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah tangki : 1 buah

18. TANGKI - 1 ( F - 181 )

Fungsi : menampung campuran bahan dari R-180

Spesifikasi :

Masuk

(57)

Tinggi : 26 ft Tebal shell : 7/8 in Tebal tutup atas : 7/8 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 2 buah

19. POMPA - 3 ( L - 182 )

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

20. TANGKI SACCHARIFICATION ( R - 190 )

Fungsi : Sakarifikasi singkong dengan penambahan enzyme. Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

(58)

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 60oC (Balitbang UPN) * Waktu proses = 3 jam (Balitbang UPN)

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Dimensi tutup :

Lebar blade : 0,867 ft Panjang blade : 1,084 ft Power motor : 75 hp Sistem Pendingin

Diameter jaket : 13,05 ft Tinggi jaket : 20 ft Jaket spacing : 3/16 in

(59)

21. CENTRIFUGE ( H - 191 ) Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat

Type : Disk-Bowls Centrifuge (automatic continuous discharge cake) Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 200 gpm Diameter Bowl : 24 in

Speed : 4000 rpm

Maximum Centrifugal Force : 5500 lbf/ft2

Power Motor : 7,5 Hp

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah (automatic continuous discharge cake)

22. TANGKI - 2 ( F - 192 )

Fungsi : menampung campuran bahan dari H-191

Spesifikasi :

Volume : 33300 cuft = 943 M3

Masuk

(60)

Diameter : 35 ft

Tinggi : 35 ft

Tebal shell : 1 3/8 in Tebal tutup atas : 1 3/8 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 8 buah

23. POMPA - 4 ( L - 193 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-192 ke R-210 dan R-211 Type : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

24. FERMENTOR ( R - 210 )

(61)

25. TANGKI KULTUR ( R - 211 )

Fungsi : Kulturisasi larutan glukosa dengan yeast.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 32oC (suhu kamar)

* Waktu proses = 60 jam (FP-USU)

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Dimensi tutup :

Lebar blade : 0,467 ft Panjang blade : 0,584 ft Power motor : 14 hp Sistem Pendingin

(62)

Jaket spacing : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah tangki : 6 buah (5 buah standby-running)

26. TANGKI - 3 ( F - 212 )

Fungsi : menampung campuran bahan dari R-210

Spesifikasi :

Tinggi : 35 ft

Tebal shell : 1 ¼ in Tebal tutup atas : 1 ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 8 buah

27. POMPA - 5 ( L - 213 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-212 ke D-220 Type : Centrifugal Pump

(63)

Spesifikasi :

28. COMPRESSOR ( G - 214 )

Fungsi : Menaikkan tekanan bahan dari 1 atm menjadi 22,8 atm Type : Centrifugal turbo compressor

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan tekanan operasi , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 678 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 170 hp

Jumlah : 2 buah (multi stage)

29. STILL VESSEL ( D - 220 )

Fungsi : Menguapkan ethyl alcohol dengan pemanasan. Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi jaket pemanas. Masuk

Keluar

Masuk

(64)

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

* Suhu operasi = 80oC (berdasarkan titik didih ethyl alcohol)

* Waktu proses = 1 jam (Keyes)

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 1,21 ft Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 1,10 ft Sistem Pemanas

Diameter jaket : 9,24 ft Tinggi jaket : 13 ft Jaket spacing : 1¼ in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah tangki : 1 buah

30. CONDENSER - 1 ( E - 221 )

Fungsi : Mengkondensasi bahan dengan suhu operasi 32C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

(65)

- Sistem kerja = kontinyu

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 526

Passes = 2

Shell : ID = 29,0 in

Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 1652,1 ft2 = 154 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

31. AKUMULATOR - 1 ( F - 222 )

Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk kapasitas kecil

Spesifikasi :

Volume : 62 cuft = 2 M3 Tekanan : 1 atm absolut Diameter : 3 ft

Panjang : 9 ft

(66)

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah : 1 buah

32. POMPA - 6 ( L - 223 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-222 ke D-230 Type : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

33. HEATER ( E - 224 )

Fungsi : Memanaskan bahan dari 32C menjadi 89,644C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)

(67)

Spesifikasi :

Passes = 2

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel Heat Exchanger Area , A = 282,7 ft2 = 27 m2

34. KOLOM DISTILASI ( D - 230 )

Fungsi : Memurnikan Ethyl alcohol dengan kadar minimal 95%. Type : Sieve Tray Colomn

Dasar Pemilihan : - effisiensi pemisahan lebih tinggi dari plate colomn. - harga lebih murah dari bubble cap colomn.

- perawatan dan perbaikan yang mudah.

(68)

Spesifikasi kolom distilasi : Tekanan operasi = 17 psi Suhu operasi = 89,644C

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Allowable stress (SA-283 , Grade C) = 12650 psi

Digunakan double welded butt joint no radiograph dengan efisiensi = 85% (0,85) Spesifikasi shell dan tutup :

Shell OD = 12 ft = 144 in Tebal shell = ¼ in

Tebal tutup dished = 3/8 in Tinggi tutup dished = 1,8 ft Spesifikasi Plate :

Tray spacing = 24 in

Jumlah plate = 15 buah

Feed Plate = plate ke – 12

Tinggi tangent line to tangent line = 40,2 ft Tinggi skirt support = 4,0 ft Tinggi tutup dished = 1,8 ft

 +

Tinggi total tangki = 46,0 ft Lain-lain :

Berat liquid = 21963,6400 lb

Area downcomer = 53,675 ft2 Berat liquid tiap area = 410 lb/ft2

Tray support ring = 2 1/2 in x 2 1/2 in x 3/8 in , Angles Faktor korosi = 1/8 in (0,125 in)

Overhead vapor line, OD = 12 in

Tebal isolasi = 3 in

Accessories = 1 buah tangga.

(69)

35. CONDENSER - 2 ( E - 231 )

Fungsi : Mengkondensasi bahan dengan suhu operasi 32C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Spesifikasi :

Passes = 2

Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 3216,2 ft2 = 299 m2

36. AKUMULATOR - 2 ( F - 232 )

Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor Type : silinder horizontal dengan tutup dished

(70)

Spesifikasi :

Volume : 42 cuft = 2 M3 Tekanan : 1 atm absolut Diameter : 3 ft

Panjang : 9 ft

Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah : 1 buah

37. POMPA - 7 ( L - 233 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-232 ke D-230 dan F-350 Type : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

(71)

38. REBOILER ( E - 234 )

Fungsi : Menguapkan sebagian bahan dengan suhu operasi 100,232C Type : Kettle reboiler (1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 100,021C (trial bubble point)

Spesifikasi :

Passes = 2

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel Heat Exchanger Area , A = 3216,2 ft2 = 299 m2

(72)

39. YARD KULIT SINGKONG ( F - 310 )

Fungsi : Menampung produk samping kulit singkong Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Kapasitas : 244 m3

(73)

40. YARD CAKE ( F - 320 )

Fungsi : Menampung produk samping cake singkong Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Kapasitas : 137 m3

(74)

41. TANGKI CARBON DIOXIDE ( F - 330 )

Fungsi : menampung gas CO2 dalam bentuk liquid (liquifying) Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 24,8 atm (UG Storage)

- Suhu = 30C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 16150 cuft = 458 m3 Tekanan : 24,8 atm gauge Diameter : 19 ft

Panjang : 57 ft

Tebal shell : 4 in Tebal tutup : 4 ½ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 276)

Jumlah : 10 buah

Masuk

(75)

42. TANGKI SLOP ( F - 340 )

Fungsi : menampung produk slop dari still vessel

Spesifikasi :

Tinggi : 34 ft

Tebal shell : 1 ¼ in Tebal tutup atas : 1 ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 4 buah

Masuk

(76)

43. TANGKI ETHYL ALCOHOL ( F - 350 )

Fungsi : menampung produk utama ethyl alcohol

Spesifikasi :

Tinggi : 30 ft

Jumlah : 2 buah

Masuk

(77)

FERMENTOR ( R - 210 )

Fungsi : Fermentasi larutan glukosa dengan yeast.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk , jaket pendingin.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

* Suhu operasi = 32oC (suhu kamar)

* Waktu proses = 60 jam (FP-USU)

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang tercampur, dan kapasitas

produksi, maka tangki proses dapat dibedakan jenisnya yaitu : tangki berpengaduk

(mixed flow) dan tangki pipa alir (plug flow). Pada fermentor ini bahan baku

larutan glukosa merupakan fase liquid, sedangkan yeast dan nutrien merupakan

solid, maka dipilih jenis tangki berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan

(78)

Kondisi feed :

1. Feed larutan glukosa dari tangki F-192 :

Komposisi bahan :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat  (gr/cc) [Perry 7ed ; Sherwood]

Glukosa 8714,3138 0,3229 1,544

Starch 135,6347 0,0050 1,500

Na2SO4 6,6598 0,0002 2,698

H2SO4 0,2821 0,0001 1,834

H2O 18131,3481 0,6718 1,000

26988,2385 1,0000

Rate massa = 26988,2385 kg/jam = 59498,2706 lb/jam

 campuran =



_fraksi_komponenberat 1 = 1 0,6718 1,834 0,0001 2,698 0,0002 1,500 0,0050 1,544 0,3229 1    

= 1,13 gr/cc

= 1,13 gr/cc x 62,43 = 71,0 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 71,0 59498,2706

= 839 cuft/jam

2. Feed kultur dari tangki kultur R-211 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat  (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

Ethyl alcohol 210,9782 0,1711 0,789

Glukosa 45,8647 0,0372 1,544

Starch 7,1387 0,0058 1,500

Na2SO4 0,3505 0,0003 2,698

H2SO4 0,0149 0,0000 1,834

H2O 954,2815 0,7738 1,000

Yeast 14,2043 0,0115 1,669

Urea 0,3019 0,0002 1,335

NPK 0,1120 0,0001 1,820

(79)

 campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1  



= 61,0 lb/cuft

= 45 cuft/jam

3. Feed yeast dari tangki F-160 :

 yeast = 104,2 lb/cuft

= 6 cuft/jam

4. Feed nutrien dari tangki F-170 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat  (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

Urea 5,7364 0,7294 1,335

NPK 2,1280 0,2706 1,820

7,8644 1,0000

 campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1  



= 89,8 lb/cuft

= 1 cuft/jam

(80)

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Fermentor

2. Perencanaan Sistem Pengaduk

3. Perencanaan Sistem Pendingin

1. PERENCANAAN DIMENSI FERMENTOR

Total rate volumetrik = 891 cuft/jam

 campuran = 61,0 lb/cuft (produk bawah)

Waktu tinggal = 60 jam (FP-USU)

Direncanakan digunakan 6 tangki, sehingga volume tangki :

=

gki tan 6

jam 60 jam / cuft

891 

= 8910 cuft

Asumsi volume bahan (larutan) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume

ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 6 buah tangki.

Volume tangki = 8910 / 80% = 11138 cuft

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya

Diambil dimension ratio H

D = 2 (Ulrich ; T.4-27 : 248)

Dengan mengabaikan volume dished head (tinggi tangki = tinggi total tangki).

Volume tangki =  4 . D

2_{. H}

11138 = 4 

. D2 . 2 D

D = 19 ft = 228 in

(81)

Penentuan tebal shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min = C

P 6 , 0 fE

ri P

 



[Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254]

dengan : t min = tebal shell minimum; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D )

C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.

faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316

maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P operasi = P hydrostatis =  H

P hydrostatis =





144

38 % 80 0 ,

61  

= 12,9 psi

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan.

P design = 1,1 x 12,9 = 15 psi

r = ½ D = ½ x 228 in = 114 in

t min =



 



0,125 15

6 , 0 8 , 0 36000

114

15 _

  



= 0,185 in

(82)

Dimensi tutup atas, standard dished :

Untuk D = 228 in, didapat rc = 180 in (Brownell & Young, T-5.7)

digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.

Tebal standard torispherical dished (atas) :

th = P 1 , 0 fE rc P 885 , 0   

+ C [Brownell & Young; pers.13.12]

dengan : th = tebal dished minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

rc = crown radius ; in [B&Y,T-5.7]

C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.

faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316

maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

th =



 



15 1 , 0 8 , 0 36000 180 15 885 , 0     

+ 0,125 = 0,208 in , digunakan t = ¼ in

h = rc -

4 D rc

2 2 _

= 3,40 ft

(83)

Tutup bawah, conis :

Tutup bawah, conis :

Tebal conical =



fE-0,6P



C

cos 2 D . P 

 [Brownell,hal.118; ASME Code]

dengan  = ½ sudut conis = 30/2 = 15

tc =



 







8

1 15 6 , 0 8 , 0 36000 15 cos 2 12 19 15

o    



 

 0,186 in = 3/16 in

Tinggi conical :

h =





2 m D tg 

[Hesse, pers.4-17]

Keterangan :  = ½ sudut conis ; 15

D = diameter tangki ; ft

m = flat spot center ; 12 in = 1 ft

maka h =





2 1 D 15

tg o 

= 2

18 268 ,

(84)

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari ( Perry 6ed ; p.19-9 ) :

Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 19 = 6,334 ft

Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,20 x 6,334 = 1,267 ft

Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 6,334 = 1,584 ft

Penentuan putaran pengaduk :

V =  x Da