LA-20
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas produksi = 20.000 ton/tahun
= 2525,252525 kg/jam Waktu operasi = 330 hari
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Tabel LA.1 Komposisi Sabut Sawit
NO Komposisi %
1. Selulosa 59,6 0,596
2. Lignin 28,5 0,285
3. Lemak 1,9 0,019
4. Protein 3,6 0,036
5. Abu 5,6 0,056
6. Impuritis 0,8 0,008
Untuk basis umpan 1000 kg/jam sabut kelapa sawit dihasilkan produk glukosa sebesar 724,2597766 kg/jam, maka untuk kapasiitas produksi 20.000 ton/tahun diperoleh kapasitas bahan baku sebanyak 2525,252525 kg/jam. Dengan faktor pengalinya:
X = 3486,66681 kg/jam
Berikut ini adalah perhitungan neraca massa pada setiap peralatan proses.
LA-21
LA.1. Hammer Mill (HM-01)
Fungsi : Untuk menghancurkan dan menghaluskan sabut sawit menjadi bubur.
Neraca massa total : F1 + F2 = F3 Neraca massa komponen : a. Selulosa
F1 Selulosa = 0,596 x F1
= 0,596 x 3486,66681 kg/jam = 2078,053419 kg/jam F3 Selulosa = F1
Selulosa
LA-22
= 0,036 x 3486,66681 kg/jam = 125,5200052 kg/jam F3 Protein = F1
Protein
= 125,5200052 kg/jam e. Abu
F1 Abu = 0,056 x F1
= 0,056 x 3486,66681 kg/jam = 195,2533414 kg/jam F3 Abu = F1 Abu
= 195,2533414 kg/jam f. Impuritis
F1 Impuritis = 0,008 x F1
= 0,008 x 3486,66681 kg/jam = 27,89333448 kg/jam F3 Impuritis = F1 Impuritis
= 27,89333448 kg/jam g. H2O
Air yang masuk pada alur 2 (F2) adalah 1 : 2 dari alur 1 (F1) F2 H2O = 1/2 x F1
= 1/2 x 3486,66681 kg/jam = 1743,333405 kg/jam F3H2O = F2 H2O
=1743,333405 kg/jam
Tabel LA.2 Neraca Massa Hammer Mill (HM-01)
Komponen Alur Masuk Alur Keluar
Alur 1 (kg/jam) Alur 2 (kg/jam) Alur 3 (kg/jam)
Selulosa 2078,053419 - 2078,053419
Lignin 993,7000409 - 993,7000409
Lemak 66,24666939 - 66,24666939
Protein 125,5200052 - 125,5200052
Abu 195,2533414 - 195,2533414
.
LE - 23
Tabel LA.2 Neraca Massa Hammer Mill (HM-01)...(lanjutan)
Impuritis 27,89333448 - 27,89333448
H2O - 1743,333405 1743,333405
Sub Total 3486,66681 1743,333405 5230,000215
Total 5230,000215 5230,000215
LA.2. Reaktor Hidrolisa (RH-01)
Fungsi : Untuk merubah slury menjadi larutan glukosa
HCl 95%
Reaksi : (C6H10O5)n + H2O n(C6H12O6) Konversi : 99.5%
Neraca massa total : F3 + F4 = F5 Neraca massa komponen : a. Selulosa
Mencari BM Selulosa :
Derajat polimerisasi selulosa (n) = 1000 (Weilen, tanpa tahun) Sehingga BM selulosa = 162000 kg/kmol
LE - 24
LE-26 = 0,01282749 kmol/jam r =
=
= 0,012763353 kmol/jam N5 Selulosa = N3 Selulosa - r
= 0,01282749 - 0,01276335 kmol/jam = 6,41375E-05 kmol/jam
F5 Selulosa = N5 Selulosa x BM Selulosa = 6,41375E-05 x 162000 kmol/jam = 10,39026709 kg/jam
b. Glukosa (C6H12O6)
N5 C6H12O6 = N3 C6H12O6 + r
= 0 + 0,012763353 kmol/jam = 0,012763353 kmol/jam F5 C6H12O6 = r x BM Glukosa
= 0,012763353 x 162000 kmol/jam = 2297,403502 kg/jam
c. Lignin
F5Lignin = F3Lignin
= 993,7000409 kg/jam d. Lemak
F5 Lemak = F3 Lemak
= 66,24666939 kg/jam e. Protein
F5 Protein = F3 Protein
= 125,5200052 kg/jam f. Abu
F5 Abu = F3 Abu
= 195,2533414 kg/jam g. Impuritis
F5Impuritis = F3 Impuritis
= 27,89333448 kg/jam
LE - 25
LE-26 h. HCl
HCl yang ditambahkan pada alur 4 (F4) adalah 10% dari alur 1 (F1) F4 = 0,1 x F1
= 0,1 x 3486,66681 kg/jam = 348,666681 kg/jam F4 HCl = 37% x F4
= 0,37 x 348,6 66681 kg/jam = 129,006672 kg/jam
F5 HCl = F4 HCl
= 129,006672 kg/jam i. H2O
F4 H2O = F4 - F4 HCl
= 348,666681 - 129,006672 kg/jam = 219,660009 kg/jam
N3 H2O =
=
N5 H2O = N3 H2O - r
= 96,85185583 - 0,012763353 = 96,83909248 kmol/jam
F5 H2O = F5 - (F5Selulosa + F5Lignin + F5Lemak + F5Protein + F5Abu + F5Impuritis + F5HCl + F5C6H12O6)
= (10,39026709 + 993,7000409 + 66,24666939 + 125,5200052 + 195,253341 + 27,89333448 + 129,006672 + 2297,403502)
= 1733,253064 kg/jam
Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (RH-01)
Komponen Alur Masuk Alur Keluar
Alur 3 (kg/jam) Alur 4 (kg/jam) Alur 5 (kg/jam) Selulosa 2078,053419 - 10,39026709
Lignin 993,7000409 - 993,7000409
Lemak 66,24666939 - 66,24666939
Protein 125,5200052 - 125,5200052
LE - 26
LE-26
Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (RH-01)...(lanjutan)
Abu 195,2533414 - 195,2533414
Impuritis 27,89333448 - 27,89333448 H2O 1743,333405 219,660009 1733,253064
HCl - 129,006672 129,006672
C6H12O6 - - 2297,403502
Sub Total 5230,000215 348,666681 5578,666896
Total 5578,666896 5578,666896
LA.3. Cooler (C-01)
Fungsi : Untuk menurunkan temperatur yang keluar dari reaktor hidrolisa.
Neraca massa total : F5 = F6 Neraca massa komponen : a. Selulosa
F6 Selulosa = Selulosa
= 10,39026709 kg/jam b. Lignin
F6 Lignin = F5 Lignin
= 993,7000409 kg/jam c. Lemak
F6 Lemak = F5 Lemak
LE - 27
LE-26 = 125,5200052 kg/jam e. Abu
F6 Abu = F5 Abu
= 195,2533414 kg/jam f. Impuritis
F6 Impuritis = F5Impuritis
= 27,89333448 kg/jam g. H2O
F6 H2O = F5 H2O
= 1733,253064 kg/jam h. HCl
F6 HCl = F5 HCl
= 129,006672 kg/jam i. HMF (Hidroksi Metil furfural)
Hidroksi metil furfural terbentuk beberapa saat setelah reaksi terjadi yang berasal dari 1% glukosa yang terbentuk. Terbentuknya HMF menyebabkan perubahan warna pada produk.
F6 HMF = 0,01 x F5
C6H12O6
= 0,01 x 2297,403502 kg/jam = 22,97403502 kg/jam j. C6H12O6
F6 C6H12O6 = F5 C6H12O6 - HMF
= 2297,403502 - 22,97403502 kg/jam = 2274,429467 kg/jam
Tabel LA.4 Neraca Massa Cooler (C-01) Komponen Alur Masuk Alur Keluar
Alur 5 (kg/jam) Alur 6 (kg/jam) Selulosa 10,39026709 10,39026709
Lignin 993,7000409 993,7000409 Lemak 66,24666939 66,24666939 Protein 125,5200052 125,5200052 Abu 195,2533414 195,2533414
LE - 28
LE-26
Tabel LA.4 Neraca Massa Cooler (C-101)...(lanjutan)
Impuritis 27,89333448 27,89333448 H2O 1743,333405 1743,333405
HCl 129,006672 129,006672 C6H12O6 2297,403502 2274,429467
HMF - 22,97403502 Total 5578,666896 5578,666896
LA.4. Filter Press (FP-01)
Fungsi : Untuk memisahkan sisa selulosa, protein, lemak, dan impuritis yang bercampur didalam larutan C6H12O6.
Asumsi : Semua bahan padatan dapat dipishkan dari cairan, dan cairan yang terikut bersama padatan sebanyak 0.1%.
Neraca massa total : F6 = F7 + F8 Neraca massa komponen : a. Selulosa
F7 Selulosa = F6 Selulosa
= 10,39026709 kg/jam
LE - 29
LE-26 b. Lignin
Lignin = F6 Lignin
= 993,7000409 kg/jam
c. Lemak
F7 Lemak = F6 Lemak
= 66,24666939 kg/jam d. Protein
F7 Protein = F6 Protein
= 125,5200052 kg/jam e. Abu
F7 Abu = F6 Abu
= 195,2533414 kg/jam f. Impuritis
F7 Impuritis = F6 Impuritis
= 27,89333448 kg/jam
Tabel LA.5 Neraca Massa Filter Press (FP-01) Komponen Alur Masuk Alur Keluar
Alur 6 (kg/jam) Alur 7 (kg/jam) Alur 8 (kg/jam) Selulosa 10,39026709 10,39026709 -
Lignin 993,7000409 993,7000409 - Lemak 66,24666939 66,24666939 - Protein 125,5200052 125,5200052 -
Abu 195,2533414 195,2533414 -
Impuritis 27,89333448 27,89333448 -
H2O 1733,253064 1,733253064 1731,519811 HCl 129,006672 0,129006672 128,8776653 C6H12O6 2274,429467 2,274429467 2272,155037
HMF 22,97403502 0,022974035 22,95106098 Sub Total 5578,666896 1423,163322 4155,503574
Total 5578,666896 5578,666896
LE - 30
LE-26 LA. 5 Reaktor Netralisasi (RN-01)
Fungsi : Untuk menetralkan suasana asam didalam larutan C6H12O6 dengan penambahan NaOH sebagai zat penetral.
Reaksi : HCl + NaOH NaCl + H2O Konversi : 100% terhadap HCl
Neraca massa total : F8 + F9 = F10 Neraca massa komponen : a. C6H12O6
F10 C6H12O6 = F8 C6H12O6
= 2272,155037 kg/jam b. NaOH
F10 HCl = F8
HCl - (r . Ʈ . M)
0 = 128,8776653 - ( r x 1 x 36,458 ) r = 3,534962568 kg/jam F10 NaOH = F9 NaOH - (r . Ʈ . M)
0 = F9 NaOH - (8,42258224 x 1 x 40 ) F9 NaOH = 141,3985027 kg/jam
F9 NaOH = 37% x F9 141,3985027 = 0,37 x F9
F9 = 382,1581154 kg/jam c. NaCl
F10 NaCl = F8
NaCl + (r . Ʈ . M)
= 0 + ( 8,42258224x 1 x 58,45 ) = 206,6185621 kg/jam
10 8
F10 -H2O -NaCl -C6H12O6 -HMF F9
-NaOH 95% -H2O F8
-H2O -HCl -C6H12O6 -HMF
RN-01 9
LE - 31
LE-26 d. HMF
F10 HMF = F8 HMF
= 22,95106098 kg/jam e. H2O
F10 = F8 + F9
= 4155,503574 + 382,1581154 kg/jam = 4537,66169 kg/jam
F10 H2O = F10 - ( F10 NaCl + F10 C6H12O6 + F10 HMF
= 4537,66169 - (206,6185621 + 2272,155037 + 22,95106098) = 2035,937029 kg/jam
F9 H2O = F9 - F9NaOH
= 382,1581154 - 141,3985027 kg/jam = 240,7596127 kg/jam
Tabel LA.6 Neraca Massa Reaktor Netralisasi (RN-01)
Komponen Alur Masuk Alur Keluar
Alur 8 (kg/jam) Alur 9 (kg/jam) Alur 10 (kg/jam)
H2O 1731,519811 240,7596127 2035,937029
C6H12O6 128,8776653 - 2272,155037
HCl 22,95106098 - -
HMF 2272,155037 - 22,95106098
NaOH - 141,3985027 -
NaCl - - 206,6185621
Sub Total 4155,503574 382,1581154 4537,66169
Total 4537,66169 4537,66169
LA.6 Tangki Dekanter (TD – 01)
Fungsi : Untuk memisahkan NaCl yang bercampur didalam larutan glukosa.
12
11 10
F11 -H2O -NaCl -C6H12O6 -HMF
F12 -H2O -C6H12O6 -HMF F10
-H2O -NaCl -C6H12O6 -HMF
TD-01
LE - 32
LE-26
Asumsi : Semua NaCl dapat dipisahkan, tetapi C6H12O6, H2O dan HMF terikut sebanyak 0.1% bersama NaCl.
Densitas dari : ρH2O = 1 gr/cm3 ρHMF = 1.29 gr/cm3 ρC6H12O6 = 1.54 gr/cm3 ρNaCl = 2.16 gr/cm3 Neraca massa total : F10 = F11 + F12
Neraca massa komponen : a. C6H12O6
F11 C6H12O = 0,1% x F10 C6H12O6
= 0,001 x 2272,155037 kg/jam = 2,272155037 kg/jam
F12 C6H12O6 = F10 C6H12O6 - F11 C6H12O6 = 2272,155037 - 2,272155037 kg/jam = 2269,882882 kg/jam
b. H2O
F11 H2O = 0,1% x F10 H2O
= 0,001 x 2035,937029 kg/jam = 2,035937029 kg/jam F12H2O = F10 H2O - F11 H2O
= 2035,937029 - 2,035937029 kg/jam = 2033,901092 kg/jam c. HMF
F11 HMF = 0,1% x F10 HMF
= 0,001 x 22,95106098 kg/jam = 0,022951061 kg/jam
F12HMF = F10 HMF - F11 HMF
= 22,95106098 - 0,022951061 kg/jam = 22,92810992 kg/jam d. NaCl
F11 NaCl = F10NaCl
= 206,6185621 kg/jam
LE - 33
LE-26
Tabel LA.7 Neraca Massa Tangki Dekanter (TD-01)
Komponen Alur Masuk Alur Keluar
Alur 10 (kg/jam) Alur 11 (kg/jam) Alur 12 (kg/jam) H2O 2035,937029 2,035937029 2033,901092 C6H12O6 2272,155037 2,272155037 2269,882882
HMF 22,95106098 0,022951061 22,92810992
NaCl 206,6185621 206,6185621 -
Sub Total 4537,66169 210,9496052 4326,712085
Total 4537,66169 4537,66169
LA.7 Tangki Decolorizing (TDL-01)
Fungsi : Untuk menghilangkan zat warna yang ada di dalam larutan glukosa dengan menggunakan karbon aktif.
Asumsi : HMF yang menyebabkan warna, habis terserap oleh karbon aktif. Neraca massa total : F12 + F13 = F14
Neraca massa komponen : a. C6H12O6
F14 C6H12O6 = F12 C6H12O6
= 2269,882882 kg/jam b. H2O
F14H2O = F12H2O
= 2033,901092 kg/jam c. Karbon aktif
Karbon aktif yang ditambahkan pada alur 12 (F12) adalah 2.2% dari alur 1 (F1). F13 Karbon aktif = 2,2% x F1
14 13
12 F13
-Karbon Aktif
F14 -H2O -C6H12O6 -Karbon Aktif TDL-01
F12 -H2O -C6H12O6 -HMF
