IKA NICKY WAHYUNINGRUM
AULIA IIN SAPUTRI
2310 030 066
2310 030 084
DOSEN PEMBIMBING:
Ir. BUDI SETIAWAN, MT
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FTI-ITS
PABRIK SIRUP GLUKOSA = 2
Latar Belakang
Makanan merupakan sesuatu yang tak terpisahkan dari
kehidupan
Konsumsi gula semakin meningkat
Tabel Produksi kimpul Indonesia Menurut Provinsi (Ton), 2011
Produksi Bahan Baku
• Pengertian
kimpul merupakan umbi yang cukup banyak
jumlahnya, dan kurang di manfaatkan oleh masyarakat indonesia.
•
Produksi Bahan Baku
Di Indonesia kimpul mempunyai nama
lain Talas Belitung, Blue Taro
Indonesia memiliki potensi hasil
kimpul sangat besar, karena tanaman kimpul mudah tumbuh dimana-mana.
Realita di masyarakat
Kimpul hanya digunakan sebagai makanan pengganti
Spesifikasi Bahan Baku
Kimpul sebagai bahan baku pembuatan sirup glukosa
.
Unsur
Jumlah
Air (gram)
63,1
Karbohidrat (gram)
32,7
Impurities (gram)
1,5
Serat Kasar (gram)
1,5
Protein (gram)
1,2
Lokasi Pabrik
Kecamatan Katibung, Lampung Selatan Sungai Waisulan (lampungselatankab.go.id)
Direncanakan mulai beroperasi tahun
2016 dan di Lampung
BPS Propinsi Jawa Timur tahun 2011
Lokasi Pendirian Pabrik
Kapasitas Pabrik
Tabel Perkembangan impor Sirup Glukosa Indonesia
Tabel Perkembangan ekspor Sirup Glukosa Indonesia
(Kementrian Perindustrian
Indonesia,2011)
(BPS,2011)
Tabel Perkembangan produksi Sirup Glukosa Indonesia
Tahun Impor (kg/tahun)
2005 3,345,471 2006 16,560,707 2007 15431943 2008 21572474 2009 21743106 2010 22160836 2011 73099849
Tahun Pruduksi (kg/tahun)
2005 26417850 2006 14856686 2007 42393860 2008 68313805 2009 56480000 2010 47463468 2011 53467921
Tahun Ekspor (kg/tahun)
2005 35817 2006 74604 2007 1249806 2008 3504883 2009 5847827 2010 3850698 2011 1092086
Perhitungan Kapasitas :
F
= [F (impor) + F (produksi)] – [F (ekspor)]
= 24.845 + 44.200 – 2.237
=
66.808
ton/tahun
Kapasitas produksi yang direncanakan untuk pabrik baru yang akan didirikan ini hanya berkemampuan memenuhi 50% dari produksi sirup dalam negeri pada tahun 2016. Maka didapatkan kapasitas produksi pabrik baru sebesar :
Kapasitas produksi pabrik baru = 50% x 66.808
= 33.404 ton/tahun = 102 ton/hari
Dengan melihat peluang kapasitas yang ada, maka kapasitas produksi pabrik baru yang akan dirancang pada tahun 2016 ditetapkan sebesar 33.404 ton/tahun. Masa kerja dalam satu tahun dianggap 330 hari kerja
Karakteristik produk
• Sirup glukosa (kadar 75-78%)
Sifat Fisika:
• Rumus molekul
: C
6H
12O
6• Berat molekul
: 180
• Melting point
: 146
oC
• Specific gravity
: 1,381-1,387
Sifat Kimia:
• Larut dalam alkohol dan air
• Reduktor kuat
• Bereaksi dengan larutan Fehling dan Tollens
(http://www.msds.com/C6H12O6)
Data Perencanaan Produksi
• Perencanaan operasi
: Semi-Batch, 24 jam/hari selama
330 hari/tahun
• Kapasitas produksi
: 101224 kg-sirup glukosa / Hari
• Kebutuhan bahan baku
: 251500,4728 kg kimpul / Hari
• Jumlah tenaga kerja
: 300 orang
Seleksi Proses
• Sirup glukosa dapat diperoleh dengan cara hidrolisa enzimatis
dari berbagai macam jenis bahan baku, yaitu:
1. Hidrolisa menggunakan katalis
asam
2. Hidrolisa menggunakan katalis
asam-enzim
3. Hidrolisa menggunakan katalis
enzim-enzim
Tabel perbandingan kondisi operasi pada
proses hidrolisa pati
Uraian
Hidrolisa
Asam Asam-enzim Enzim-enzim
Aspek teknis 1. Operasi - Tekanan ( kg/cm2) - Suhu (0C ) - pH 1. Proses - DE - Reaksi samping - Daya korosi 3 140-160 2,3 30-55% Ada Tinggi 1-3 60-140 1,8-2 63-30% Ada tinggi 1 60-105 4,5-6 90-95% - Rendah Aspek Ekonomi 1. Kebutuhan asam 2. Biaya peralatan 3. Energi 4. Investasi peralatan Banyak\ Mahal Besar Tinggi Banyak\ Mahal Besar tinggi Sedikit Murah Kecil Rendah
Bahan Pembantu untuk Hidrolisa Pati
dengan Metode Hidrolisa Enzim
• Enzim α – Amilase
• Enzim Glukoamylase
• HCl
• Karbon aktif
• Larutan CaCl
2
258.256,38
21.951,79
236.304,58
54.350,05
290654,64
Pre-Treatment
Hidrolisis (Liquifikasi)
394,385
57,954
291.106,98
41.047,52
332.154,50
332.154,50
Sakarifikasi
332.154,50
0,85 (masa air
yang terkandung
1,80)
77,66
332.234,81
332.234,81
3.356,47
319.334,19
16.257,10
319.334,19
78,74
319.412,93
305.120,85
14.292,08
305.127,95
305.107
304.857
120.126,43
80.786,95
Neraca Massa
Total Sirup Glukosa yang dihasilkan
: 101224,2424
kg/hari
Kapasitas Pabrik yang dihasilkan : 101224 kg/hari
Jadi, karena jumlah sirup glukosa yang dihasilkan sudah
memenuhi kapasitas pabrik yang diinginkan, maka neraca
massa sudah memenuhi kebutuhan pabrik
Jet Cooker (E-216)
Ͽ Neraca Panas
Masuk Keluar a. Aliran <11> a. Aliran <13> Karbohidrat 123557.288 Karbohidrat 2422001.030 Air 1015968.771 Air 16406873.280 Protein 3544.569 Protein 56713.100serat kasar 5671.310 serat kasar 90740.966
impurities 5671.310 impurities 90740.966 CaCl2 299.938 CaCl2 4807.250 α-amylase 146.459 α-amylase 2343.350 Total 1154859.64717 Total 19074219.944 b. Aliran <12> b. H air 3313027.211 H laten 21230397.730 c. Q loss 1178276.1661 H sensibel 1180265.9441 Total 23565523.321 Total 23565523.321
COOLER (E-219)
Neraca Panas
Here comes your footer Page 24
Masuk
Keluar
a. Aliran <13>
a. Aliran <14>
Air
19716945.2928
Air
17223230.9446
Starch
2422001.0304
Starch
2066242.5840
Protein
56713.1000
Protein
49623.9625
Fiber
90740.9664
Fiber
79398.3456
Impuritis
90740.9664
Impuritis
79398.3456
CaCl2
4807.2503
CaCl2
4196.2564
a-amylase
2343.3501
a-amylase
2048.6739
Total
22384291.9563
Total
19504139.1126
b. Air pendingin
959730.621
b. Air pendingin
3839883.465
Masuk
Keluar
Reaktor Liquifikasi (R-210)
Ͽ Neraca Panas
H in (kkal) H out (kkal)
<14>ΔH = 19505220.915 <15> ΔH= 19373089.19 ΔH reaksi -248480432.99 panas yang 248612564.7 diserap air pendingin Total 19505220.915 Total 19505220.915
COOLER (E-222)
Neraca Panas
Neraca panas total
H in (kkal)
Hout (kkal)
H masuk 19373089.20
H kluar
9573417.96
Q Serap
9799671.24
Reaktor Sakarifikasi (R-220)
Ͽ Neraca Panas
H in (kkal) Hout (kkal)
H masuk 9574860.303 H keluar 9431101.08 Q Serap 352534373.93 ΔH Reaksi -352390614.71 Total 9574860.30 Total 9574860.30
Heater (E-312)
Neraca Panas
H in (kkal)
Hout (kkal)
Hmasuk
9431101.08
Hkeluar
16265865.86
Qsuply
7194489.244
Qloss
359724.46
Cooler (E-315)
Neraca Panas
H in (kkal)
Hout (kkal)
H masuk
14694458.89
H kluar
6638089.85
Q Serap
8056369.045
Heater (E-312)
Neraca Panas
H in (kkal)
Hout (kkal)
Hmasuk
5795544.64
Hkluar
15118812.12
Qsuply
9813965.76
Qloss
490698.29
Evaporator (V-330,V-340)
Ͽ Neraca Panas
Neraca panas total Efek 1
Masuk (kkal) Keluar (kkal)
Hmasuk 22213317.68 HL₂ 17789930.62
Qsuply 56889925.82 H vapour₂ 61313312.87
Total 79103243.50 79103243.50 Neraca panas total Efek 2
Masuk (kkal) Keluar (kkal)
Hmasuk 17789930.62 HL₂ 3405266.47
Qsuply 51166075.58 H vapour₂ 65550739.74
Barometrik Condensor (E-341)
Neraca Panas
Neraca panas total
Masuk (kkal)
Keluar (kkal)
H vapour
65768116.18 H steam jet ejector 60479577.42
H air pendingin 526171.42
Hkondensat
2499995.80
Qloss
3314714.38
Jet Ejector (G-342)
Neraca Panas
Neraca panas total
Masuk (kkal)
Keluar (kkal)
H keluar
60479577.42
H Kondensat
16197644130.72
Q steam 16989672139.13
Q loss
852507585.83
No
Air yang digunakan
Massa
(m
3/hari)
1
Air sanitasi
17,35
2
Air pendingin
1914,83178
3
Air proses
4,45676
4
Air umpan boiler
5380,751456
Total
7317,389996
Here comes your footer Page 38
Spesifikasi Alat:
Fungsi
Mendinginkan larutan pati yang keluar Jet cooker, dari suhu 105 ᴼC sampai 95ᴼ C sebelum masuk ke Reaktor Liquifikasi
Tipe Double pipe heat Exchanger Bahan Carbon Steel SA 212 Grade A Jumlah 1 buah
Tekanan masuk 1 atm Tekanan keluar 1 atm Suhu masuk 105 ᴼC Suhu keluar 95 ᴼC
Fluida Annulus = Larutan pati Inner pipe = Air pendingin
Annulus ID 6,065 in OD 3,5 in Delta Pa 7,8 psi Inner pipe ID 3,068 in = 0,25567 ft Surface area 187 ft2 Panjang 83 linft Rd 0,002 hr ft2 oF/Btu Delta Pi 0.10877 psi Kapasitas
Hot fluid 30511.16 lb/jam Cold Fluid 15709.99 lb/jam
Cooler I
Jet Cooker ( E-126 )
Fungsi
:
Memanaskan slurry starch agar larut
secara sempurna dan tergelatinasi dengan menginjeksikan
steam
Kondisi Operasi
: P = 125,31 kPa, T = 105 °C
Kapasitas
:41047,52 kg/hari
Bahan
: Stainless steel grade 3 (SA-167)
Jumlah
: 1 buah
Ukuran :
Diameter pipa steam: 36 in Extra Strong
Diameter throat
: 34,723 in
Panjang jet
: 44,099 m
Fungsi
: untuk pemutusan rantai ikatan panjang
polisakarida menjadi dekstrin dan sejumlah kecil
karbohidrat
Bentuk
: Silinder tegak dengan tutup atas dan
tutup bawah berbentuk flanged dan standart dished
head
Jenis Pengaduk : six flate blades open turbine
Kondisi operasi : P= 1atm T=95°C
Waktu tinggal : 50 menit = 0,8 jam
Bahan : high alloy steell SA 240 grade M tipe 316
Konversi : 16%
Volume
: 5337,708 ft
3
Diameter : 16,54ft
No. Nama Alat Alat Ukur dan Instrumentasi 1. Tangki Mixing (M-212) FC dan LI
2. Cooler I (E-219) Temperature Controller (TC) 3. Reaktor Liquifikasi (R-210) Temperatur controller (TC) 4. Cooler II (E-222) Temperatur controller (TC) 6. Reactor Sakarifikasi (R-220)
Temperatur Controller (TC)
7. Heater I (E-311) Temperatur Controller (TC) 8. Cooler III (E-314) Temperatur Controller (TC) 11. Heater III (E-332) Temperatur Controller (TC)
Limbah padat : kulit ubi kimpul, limbah padat juga berupa cake yang berasal
dari proses filtrasi pada filter press dan rotary vacuum filter.
Dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik (kompos) serta pemanfaatan yang lain misalnya untuk pakan ternak dan bahan biogas
Limbah cair : limbah cair ini dapat berupa limbah non-polutan misalnya air
kondensat yang berasal dari proses kondensasi pada barometrik kondensor.
Limbah cair berupa air pada hot well yang dihasilkan dari proses kondensasi dari barometric condensor dapat ditangani dengan mengalirkannya ke Cooling Tower sehingga dapat digunakan lagi sebagai air pendingin.
Sedangkan untuk limbah cair yang bersifat polutan dapat dilakukan treatment terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran sungai. Pengolahan yang dilakukan yaitu bertahap, meliputi pengolahan fisik, kimia,dan biologi
TERIMA KASIH
MEKANISME KONVERSI
OLEH ENZYM
(Uhlig, hal. 228) Reaksi yang terjadi :
1. Konversi Pati menjadi dekstrin
Pati dekstrin -[C6H10O5]n- (C6H10O5)x.
2. Konversi dekstrin menjadi glukosa
n(C6H10O5)x + xnH2O xnC6H12O6
α-amylase
Glukosa
Jet Cooker
Pati dimasak kemudian membentuk lapisan pelindung untuk mencegah air dan panas dari mencapai molekul pati mentah. Sifat pati yang sangat kental saat dimasak
membuat molekul-molekul mentah sulit untuk membubarkan, yang sering menimbulkan pati terkonversi lebih rendah dari standartnya. JetCooker memiliki peran berkemampuan
untuk membantu membubarkan gumpalan
tersebut, meningkatkan homogenitas pati karena terkena uap. Hal ini dilakukan dengan memanipulasi kecepatan dari pati internal di dalam kompor jet.
(C6H10O5)1000+400H2O
α amylase
Pati
Air
50(C6H10O5)10+100C12H22O11+300C6H12O6
Sistem pemroses bagi sistem proses pereaksian adalah reaktor. Ada dua model teoritis paling populer yang digunakan dalam merancang reaktor yang beroperasi dalam keadaan tunak, yaituContinous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan Plug Flow Reactor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair. Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir. Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-jari pipa.
Neraca massa adalah kajian jumlah material yang
masuk, keluar dan yang terakumulasi dari tiap-tiap
sistem proses.
Neraca energi adalah rangkaian proses keseluruhan
serta kajian tentang jumlah energi (panas) yang harus
dipasok atau dikeluarkan dari tiap-tiap sistem proses
dan rangkaian proses secara keseluruhan
Perbedaan panas dan kalor
Kalor adalah suatu bentuk energi yang
diterima oleh suatu benda yang menyebabkan
benda tersebut berubah suhu atau wujud
bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu,
karena suhu adalah ukuran dalam satuan
derajat panas. Kalor merupakan suatu
kuantitas atau jumlah panas baik yang
diserap maupun dilepaskan oleh suatu
benda.
TEORI TENTANG PANAS
Panas adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda atau wujudnyaberubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi British Thermal Unit (BTU). Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas karena untuk menaikkantemperature 1o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU.
Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya naik 1oF.
Panas sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah.
Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda, tetapi temperaturnya tetap.
Panas laten penguapan(latent heat of vaporization) adalah jumlah panas yang harus ditambahkan kepada zat (cair)pada titik didihnya sampai wujudnya berubah menjadi uap seluruhnya pada suhu yang sama.
Panas laten pengembunan (latent heat of condensation) adalah jumlah panas yang harusdibuang/dikeluarkan oleh zat (gas/uap) pada titik embunnya, untuk mengubah wujud zat darigas menjadi cair pada suhu yang sama.
Panas laten pencairan/peleburan (latent heat of fusion) adalah jumlah panas yangharus ditambahkan kepada zat (padat) pada titik leburnya sampai wujudnya berubah menjadicair semuanya pada suhu yang sama.
Panas laten pembekuan (latent heat of solidification) adalah jumlah panas yang harus dibuang/dikeluarkan oleh zat (cair) pada titik bekunya untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat pada suhu yang sama.
