APPENDIKS A NERACA MASSA Kapasitas Produ

(1)

Kapasitas Produksi = ton/tahun Basis Perhitungan :

1 tahun = hari kerja

1 hari = jam operasi

Tepung tapioka yang dibutuhkan = kg/batch

= ton/batch

= ton/tahun

1 cycle batch = jam

Basis = kg/batch

1. MIXING TANK (M-110)

Berfungsi untuk mencampur CaCl2 + air pengencer untuk menghasilka slurry starch (suspensi pati). CaCl2 berguna sebagai stabilizer enzim.

Ketentuan dan kondisi operasi :

1. Konsentrasi slurry starch 30 - 35% padatan (Uhlig, 2001) 2. Kadar Ca²

⁺

maksimum 400 ppm 3. Material masuk pada suhu 30

⁰

C Diketahui

4. Waktu tinggal 15 menit BM Ca = 40,1 kg/kmol

5. Tekanan atmosferik BM CaCl = 111 kg/kmol

6. pH = 6

Pemilihan Kondisi :

1. Konsentrasi slurry starch 35% padatan 2. Kadar Ca²

(Sumber : Direktorat Gizi, Departemen Kesehatan RI. 2003 ) Massa (kg/batch)

1,00

Komposisi tepung tapioka yang digunakan (per 100 gram bahan) fraksi

APPENDIKS A

NERACA MASSA

30000

Karbohidrat (pati) Komponen

30000,00 666,00

MIXING TANK

Tepung

CaCl₂ + air

Slurry starch 35% < 1 >

< 2 >

(2)

Perhitungan kebutuhan air

Konsentrasi slurry starch = 35%

35% =

massa air dalam tank =

massa air yang ditambahkan =

-= kg/batch

Perhitungan kebutuhan CaCl2

Konsentrasi Ca² ⁺

= 200 ppm

0,0002 =

Massa Ca² ⁺

=

= 0,0002 x

1

-= 10,276 kg/batch

Mol Ca =

= 10,276 40,08

mol Ca2+ = 0,2564 kmol/batch Maka massa CaCl2,

mol CaCl₂ = mol Ca2+

mol CaCl₂ = 0,2564 kmol/batch massa CaCl₂ = 28,469 kg/batch

Protein Karbohidrat (pati)

51368,57 2340,00

49028,571

massa air + massa Ca² ⁺ massa Ca²

⁺

ppm x massa air (1-ppm)

51368,571 massa solid massa solid + massa air

27660,00 17979,00 27660,00

0,35

27660,00 massa air 27660,0

massa air

0,0002 Massa Ca²

⁺

BM Ca² ⁺

51368,571 Massa solid

(3)

2. JET COOKER (E-120)

Berfungsi untuk memanaskan slurry starch agar larut secara sempurna dengan menginjeksikan steam sehingga pati akan tergelatinisasi dan menjadi lebih mudah untuk di hidrolisis.

Ketentuan dan kondisi operasi : 1. Suhu suspensi pati tergelatinasi 98

⁰

C

2. Steam yang digunakan adalah saturated steam pada suhu 145 ⁰

C dengan tekanan 418.15 kPa (4.13 atm)

3. Diasumsikan bahwa saat slurry starch berkontak dengan saturated steam maka seluruh steam akan menjadi liquid dan ikut bersama aliran suspensi pati tergelatinasi.

Massa steam yang dibutuhkan didapatkan dari hasil perhitungan neraca energi. Massa steam yang dibutuhkan = kg/batch

Aliran Masuk

8077,67

Aliran 1 kg/batch kg/batch

Aliran keluar Aliran 3 Neraca Massa

Protein

Pati 26361,00

TOTAL Aliran 2

total Abu Lemak

JET COOKER

Slurry starch

Suspensi pati tergelatinisasi Steam

< 3 >

< 37 >

(4)

3. REAKTOR LIQUIFIKASI (R-130)

Berfungsi untuk mengkonversi pati menjadi dekstrin, dekstrosa, dan maltos oleh enzim α-amilase.

1. Penambahan enzim α-amilase adalah 0.7 L/1000 kg of starch 2. pH operasi = 6

3. Suhu operasi = 95 ⁰

C 4. Tekanan atmosferik 5. Waktu tinggal 3 jam Reaksi yang terjadi : Diketahui :

BM Pati = kg/kmol

BM Dekstrin = kg/kmol

BM H₂O = kg/kmol

BM Maltosa = kg/kmol

BM Dekstrosa = kg/kmol

konversi pati menjadi dekstrin adalah 20% (Gerald, B Borglum) Neraca Massa

(C6H10O5)1000 + 500H2O → 25(C6H10O5)10 + 250(C12H22O11) + 250(C6H12O6) Aliran keluar

Aliran Masuk

TOTAL total Steam (air)

Aliran 37 total Aliran 3

87134,71 Aliran 4

666,00 153,00 480,00

REAKTOR LIQUIFIKASI

Suspensi pati

tergelatinisasi _dekstrinLarutan

α-amilase < 5 >

(5)

massa pati awal = kg/batch

= kmol/batch

massa air awal = kg/batch

= kmol/batch

persamaan reaksi (dalam kmol/batch)

konstanta 1 500 25 250 250

(C6H10O5)1000 + H2O (C6H10O5)10 + (C12H22O11) + (C6H12O6)

awal 0,16

reaksi 0,03 16,26 0,81 8,13

akhir 0,13 0,81 8,13

pati air dekstrin maltosa dekstrosa

pati yang bereaksi = konversi x jumlah pati mula - mula = 20 % x 0,163

= kmol/batch

= kg/batch

air yang bereaksi = 500 x jumlah pati yang bereaksi = 500 x

= kmol/batch

= 292,89 kg/batch

dekstrin yang terbentuk = 25 x jumlah pati yang bereaksi = 25 x 0,033

= 0,81 kmol/batch

= kg/batch

maltose yang terbentuk = 250 x jumlah pati yang bereaksi = 250 x 0,033

= kmol/batch

= kg/batch

dekstrosa yang terbentuk = 250 x jumlah pati yang bereaksi = 250 x 0,033

= 8,129 kmol/batch = 1464,5 kg/batch

massa pati yang tersisa =

-= - 5272

=

massa air yang tersisa =

-=

Kebutuhan enzim α-amilase = 0,7 L/1000 kg of starch

ρ enzim = 1,25 kg/L

dosis = 0,875 kg/1000 kg of starch

massa dry starch = kg/batch

massa enzim α-amilase = dosis x massa starch = 26,25 kg/batch

30000,0 massa awal

26361,00

21088,80 kg/batch bereaksi massa awal

292,89 59446,24

2782,54

59153,4 kg/batch 3299,8190

59446,2 0,1626 26361,0000

(6)

4. REAKTOR SAKARIFIKASI (R-140)

Fungsi :mengkonversi pati dan dekstrin menjadi dekstrosa dan maltosa oleh enzim glukoamilase

1. Penambahan enzim glukoamilase adalah 0.7 L/1000 kg of dry matter 2. pH optimum = 4.2

3. Suhu operasi = 60 ⁰

C 4. Tekanan atmosferik 5. Waktu tinggal 48 jam 6. Reaksi yang terjadi : Reaksi I :

Reaksi II :

Reaksi III :

2(C6H12O5)1000 + 1000H2O -> 1000(C12H22O11)

Aliran 5 total Aliran 4 Aliran Masuk

87160,96

Aliran keluar

TOTAL

Aliran 6 Neraca Massa

59446,24 480,00

REAKTOR SAKARIFIKASI

Larutan dekstrin

Larutan dekstrosa HCl 0,1 M glukoamilase

< 10 > < 9 >

< 8 >

(7)

ρ air pada 60°C yaitu 0,983 kg/L Menentukan volume larutan

Fraksi s.g. ρ (kg/L) 0,24 1,50 1,47 0,68 1,00 0,98 0,01 0,89 0,88 0,00 0,80 0,79 0,01 1,40 1,38 0,00 2,15 2,11 0,00 1,25 1,23 0,02 1,495 1,47 0,02 1,54 1,51 0,03 1,54 1,51 1,00

pH diturunkan dengan menggunakan HCl 0,1 M pH larutan sebelum masuk reaktor = 6 pH larutan dalam reaktor diinginkan = 4,2

pH = - log [ H+ ] = [ H+ ] -6 = mol/L

= M3(V1+V2)

= M3 V1 + M3V2

= =

= 49,35 L/Batch

Vol HCl 0,1 M yang ditambahkan = 49,35 L/batch BM HCl = 36,488 g/mol

massa HCl= M x V x BM HCl

= 0,100 x 49,35 x

= 180,07 g/batch = 0,1801 kg/batch

ρ HCl 0,1 M = 1,126 g/cm³

V1 (M3-M1) V1 (M3-M1) (M2-M3) V2

Volume (L/batch)

79423,68 Massa (kg/batch)

(8)

Massa larutan HCl yang masuk = V HCl x ρ HCl = 49,35 x 1,126 = 55,57 kg/batch Komposisi larutan HCl 0,1 M yang masuk :

HCl = 0,18 kg/batch

H₂O = massa larutan HCl - massa HCl

= 55,57 - 0,18

= 55,39 kg/batch

Total air = air pelarut HCl + air dari larutan dekstrin

= 55,39 +

= kg/batch

Enzim glukoamilase (AMG) yang ditambahkan sebanyak 0.7 L/metric ton of dry matter.

Diketahui ρ AMG = 1,2 kg/L

Maka dosis AMG = 0,84 kg/metric ton of dry matter

Enzim glukoamilase yang ditambahkan : = dosis x dry matter

= 0,84 x 1000 = 0,001 x = 23,48 kg/batch

Reaksi yang terjadi dalam reaktor sakarifikasi Reaksi I :

2(C6H10O5)1000 + 1000H2O 1000(C12H22O11)

Reaksi II :

(C6H10O5)1000 + 1000H2O 1000(C6H12O6)

Reaksi III :

(C6H10O5)10 + 10H2O 10(C6H12O6)

Diketahui :

BM Pati = kg/kmol Massa (kg/batch) Dry matter

Glukoamylase

(9)

Reaksi I :

2(C6H12O5)1000 + 1000H2O 1000(C12H22O11)

Pati mula - mula = kg/batch

kg/kmol

= kmol/batch

H O mula - mula = kg/batch

kg/kmol

= kmol/batch

Maltosa mula - mula = kg/batch

kg/kmol

= kmol/batch

Konversi pati di reaksi I dan II = 98% Konversi dekstrin menjadi dekstrosa = 98%

Konversi reaksi I 3% dari 98% =

Konversi reaksi II 97% dari 98% =

Konversi I =

0,03 =

= 0,0038 kmol/batch Reaksi I :

+ 1000H2O 1000(C12H22O11)

awal 0,1301 3287

reaksi 0,0038 1,912

akhr 0,1262 3285

Dari reaksi I maka diperoleh :

Maltosa yang terbentuk = 1000 x 0,004 2

Jumlah produk maltosa = maltosa awal + hasil reaksi I

= +

= kg/batch

Pati yang tersisa =

-= 0,13 - 0,004

= 0,13 kmol/batch = 20469 kg/batch

654,45 2782,54

3437,00

pati bereaksi pati mula - mula

pati yang bereaksi 0,13 pati mula - mula pati yang bereaksi

pati yang bereaksi

10,04

Glukoamylase

(10)

H O bereaksi = 1000 x 0,004 2

= 1,91

= 34,44

H O yang tersisa =

-= 3286,6 - 1,912 = 3284,7 kmol/batch = 59174 kg/batch

Dekstrosa mula - mula = kg/batch

kg/kmol

= kmol/batch

Konversi II = pati yang bereaksi pati mula - mula 0,9506 = pati yang bereaksi

0,1301

= 0,1236 kmol/batch Reaksi II :

+ 1000H2O 1000(C6H12O6)

awal 0,1262 3285 8,129

reaksi 0,1236 123,6 123,6

sisa 0,003 3161 131,8

Dari reaksi II maka diperoleh :

Dekstrosa yang terbentuk = 1000 x 0,124 1

= 123,64 kmol/batch = 22274 kg/batch

Jumlah produk dekstrosa = dekstrosa awal + hasil reaksi II

= +

= kg/batch

Pati yang tersisa =

-= 0,1262 - 0,124

= kmol/batch

= 421,78 kg/batch

H O bereaksi = 1000 x 0,124

1 = 123,64 = 2227,4

pati mula - mula kg/batch kmol/batch

H O bereaksi H O mula-mula

pati bereaksi 0,0026

kg/batch kmol/batch 180,16

1464,49 8,13

pati yang bereaksi (C6H12O5)1000

1464,49 23738,87

(11)

H O yang tersisa = - H O bereaksi = 3284,7 - 123,6

= kmol/batch

= kg/batch

Dekstrin mula-mula = kg/batch

kg/kmol

= kmol/batch

kg/kmol

= kmol/batch

Konversi III =

0,98 =

= 0,80 kmol/batch Reaksi III :

(C6H12O5)10 + 10H2O 10(C6H12O6)

awal 0,8129 3161 131,8

reaksi 0,7966 7,966 7,966

akhir 0,0163 3153 139,7

Dari reaksi III maka diperoleh :

dekstrosa yang terbentuk = 10 x 0,797 1

Jumlah produk dekstrosa = dekstrosa awal + hasil reaksi III

= + 1435

= kg/batch

Dekstrin yang tersisa = - dekstrin reaksi

= 0,81 - 0,797

H O bereaksi = 10,00 x 0,797

1,00

= 7,97

= 143,52 23738,87 25174,08 dekstrin awal

kmol/batch kg/batch Dekstrin yang bereaksi

dekstrin yang bereaksi dekstrin mula - mula dekstrin yang bereaksi

0,81 H O mula-mula

131,77 180,16 23738,87

0,81 1621,41 1318,05 56946,93

3161,08

(12)

H O yang tersisa = - H O bereaksi = 3161,1 - 7,966

= 3153,1 kmol/batch = 56803 kg/batch Maka dari ketiga reaksi diperoleh

Pati tersisa = pati awal - reaksi I - reaksi II - reaksi III = 421,8 kg/batch

H2O tersisa = H2O awal - reaksi I - reaksi II - reaksi III

= kg/batch

Dekstrin tersisa = dekstrin awal - reaksi III = 26,36 kg/batch

TOTAL

H O mula-mula

56803,42

Aliran keluar

dekstrosa Aliran 10 Neraca Massa

Abu

Aliran Masuk

TOTAL

Aliran 9 total Glukoamilase

Aliran 8 total maltosa dekstrosa

dekstrin α-amilase

Aliran 7

CaCl

(13)

5. FILTER PRESS (H-150)

Fungsi :memisahkan padatan yang terkandung dalam larutan dekstrosa

Ketentuan dan Kondisi Operasi 1. suhu operasi 600 C

2. Kandungan air dalam cake 10% dari inert yang yang ikut cake

3. Protein, lemak, CaCl , dekstrin, dekstrosa dan maltosa ikut cake 0.1% dari bahan yang masuk

0,10% x = 0,42 kg/batch

0,10% x = 0,48 kg/batch

0,10% x = 0,15 kg/batch

0,10% x = 0,03 kg/batch

0,10% x = 25,174 kg/batch Total inert dalam larutan dekstrosa

Komponen abu α-amilase

glukoamilase

total inert 715,73 23,48 26,25 666,00 Massa (kg/batch)

Pati yang ikut dalam cake =

Dekstrin yang ikut dalam cake = CaCl yang ikut dalam cake = Lemak yang ikut dalam cake = Protein yang ikut dalam cake =

26,36 28,47 153,00 480,00 421,78

Dekstrosa yang ikut dalam cake = 25174,08

FILTER PRESS

Larutan dekstrosa Larutan

dekstrosa

Cake < 10 >

< 11 >

(14)

0,10% x = 3,44 kg/batch

0,10% x 0,180

= kg/batch

10% x inert

= 10% x

= 71,573 kg/batch

kandungan air dalam filtrat = kandungan air di aliran 11 -kandungan air dalam cake

= - 71,57

= kg/batch

Air

Aliran 12 total

Total ikutan dalam cake : Total ikutan dalam filtrat :

total Aliran 11 Aliran Keluar 0,028468599

0,153 0,48 0,421776

kg/batch

Aliran 10 Aliran Masuk

maltosa

(15)

6. KATION EXCHANGER (H-160)

Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion positif yang terkandung dalam lar yaitu memisahkan impuritis Ca2+ dari CaCl2.

Ketentuan dan kondisi operasi : 1. Suhu operasi = 60°C

2. Tekanan atmosferik

3. Resin yang digunakan adalah jenis sulfonat phenolic 4. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

2RH + CaCl₂ R₂Ca + 2 HCl

Massa HCl yang terbentuk = + HCl terbentuk

= 0,180 + 18,69

87240,01 87240,01

421,35

HCl mula-mula 18,87

0,26 0,51 kmol/batch

0,51 BM HCl

kg/batch

kg/batch BM CaCl₂

masssa CaCl₂

111,04 28,44

KATION EXCHANGER

Larutan dekstrosa

Larutan dekstrosa menuju

anion exchanger Ca2+

(16)

Ca2+ tertinggal dalam resin ₌ CaCl₂ yang bereaksi x BM Ca2+

= 0,26 x 40,08

= 10,27

H+ dari resin ₌ ₂ _x CaCl₂ yang bereaksi

= 2 x

= 0,51 kmol/batch

= 0,51 x BM H+

= 0,51 x 1,008

= 0,516 kg/batch

7. ANION EXCHANGER (H-170)

Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion negatif yang terkandung dalam lar yaitu memisahkan impuritis Cl dari HCl.

3. Resin yang digunakan adalah jenis basa kuat 4. Reaksi yang terjadi adalah di halaman berikut.

86423,50 Aliran Keluar

Tertinggal di bed

Air Pati Aliran 14

total

Neraca Massa

Protein Air Pati Aliran 13 Aliran Masuk

TOTAL total Resin H+ Fixed Bed

total EXCHANGER

Larutan dekstrosa Larutan dekstrosa

menuju tangki penampung Cl-

(17)

RNR₃OH + HCl + H₂O Diketahui :

BM OH- = 17,007 kg/kmol

BM Cl- = 35,48 kg/kmol

HCl yang bereaksi = = Cl- tertinggal dalam resin = HCl bereaksi x

= 0,52 x 35,48

= 18,35 kg/batch

Jumlah H₂O total = H₂O mula-mula + H2O terbentuk

= + 9,32

= kg/batch

kmol/batch

Aliran Keluar

total Cl-Tertinggal di bed

86422,03 Resin OH-Fixed Bed

total Aliran 14 Aliran Masuk

86422,03

Neraca Massa

(18)

8. DOUBLE EFFECT EVAPORATOR (V-180 dan V-190)

Berfungsi untuk menguapkan kadar air dalam larutan dekstrosa sehingga menghasilkan larutan dekstrosa 50%.

Ketentuan dan kondisi operasi : 1. Efek pertama tekanan 1 atmosfer 2. Efek kedua tekanan 38.58 kPa

3. Pemanas efek pertama menggunakan saturated steam dengan suhu 145 ⁰

C

Massa pati =

Massa protein = Massa lemak = Massa dekstrin = Massa dekstrosa =

Massa maltosa = +

Massa solute

Maka fraksi feed (Xf) = = =

Dari perhitungan neraca energi didapatkan : Jumlah air yang teruapkan :

V1 = kg/batch

V2 = kg/batch

Maka jumlah total air yang teruapkan dari evaporator efek 1 dan efek 2 adalah :

Jumlah air yang teruapka = +

= +

= kg/batch

Massa solute Massa larutan

86403,68 29662,52

0,34

14574,89 12503,75

12503,75 14574,89

V2

EVAPORATOR

2nd EVAPORATOR Larutan

dekstrosa Larutan

(19)

9. REAKTOR HIDROGENASI (R-210)

Berfungsi untuk mengkonversi dekstrosa menjadi sorbitol dan maltosa menjadi maltitol dengan katalis Raney Nikel.

1. Penambahan katalis Ni 2% dari glukosa yang masuk

2. Katalis Raney Nikel terdiri dari 96% Ni dan 4% Al2O3 dalam bentuk slurry 50% 3. Suhu operasi = 130

⁰

C 4. Tekanan 70 atm 5. Waktu tinggal 3 batch

6. Hidrogen yang digunakan pada tekanan 175 atm 7. Reaksi yang terjadi :

Reaksi I:

+ H2 →

Reaksi II:

+ H2 → Aliran 18

total Air Aliran 17+ 19 Aliran Keluar

26,33 152,85 479,52 56741,16

Neraca Massa

421,35 dekstrosa

C12H22O11 C12H24O11

Maltitol Maltosa

Aliran 16 Aliran Masuk

TOTAL

REAKTOR HIDROGENASI

Larutan dekstrosa 50%

Larutan sorbitol

hidrogen

sisa hidrogen katalis

Raney Nikel < 20 >

< 21 >

< 22 > < 23 >

(20)

Kebutuhan Ni = 2% dari dekstrosa yang masuk

Massa dekstrosa masuk = kg/batch

Maka kebutuhan Ni = 2% x

= 502,98 kg/batch

Kebutuhan katalis = 100 x 503

96

= 523,94 kg/batch

Al O dalam katalis = 4% x 523,9

= 20,957 kg/batch

Katalis Raney Nikel yang digunakan dalam bentuk slurry 50% Maka kandungan air dalam slurry tersebut adalah

Air dalam slurry = 50%

50% =

massa air + massa katalis

50% = massa air

massa air + 523,9 massa air = 523,94 kg/batch

= =

= 139,6 kmol/batch

H mula - mula = 50% excess dari kebutuhan reaksi

= 1,5 x 139,6

= 209,39

= 209,39 x BM H

= 209,39 x 2,016 = 422,14 kg/batch

Densitas H₂ = 0,0695 kg/liter(Perry, 1997) = 69,48 kg/m³

Kemurnian H yang digunakan 75% maka Gas H yang masuk= 100 x 422,1

75

= 562,8 kg/batch

Impuritis H = x Gas H yang masuk

= x 562,8

= 140,7 kg/batch

kmol/batch kmol/batch

25,00% 25,00%

25148,9

massa air

25148,9 25148,9 BM dekstrosa

(21)

Diketahui :

BM H = kg/kmol

BM dekstrosa = kg/kmol

BM maltosa = kg/kmol

BM sorbitol = kg/kmol

BM maltitol = kg/kmol

Yield dekstrosa menjadi sorbitol adalah 98%

Yield = Produk (sorbitol) x 100% Reaktan mula-mula (dekstrosa)

98% = Produk (sorbitol) x 100%

139,6

Produk = 98% x 139,6

sorbitol 100%

= 136,8 kmol/batch

= 136,8 x

= 24922 kg/batch

+ H2 →

awal 139,60 209,39

reaksi 136,80 136,80

akhir 2,79 72,59

Dekstrosa yang bereaksi = 1 x sorbitol terbentuk

= 1 x 136,8

= 136,8 kmol/batch

= 136,8 x BM dekstrosa

= 136,8 x

= 24646 kg/batch

Dekstrosa tersisa = dekstrosa mula- mula - dekstrosa bereaksi

= 139,6 - 136,8

= 2,79 kmol/batch

= 2,79 x

= 2,7919 x

= 502,98 kg/batch

Hidrogen yang bereaksi = 1 x sorbitol terbentuk

= 1 x 136,8

= 136,8 kmol/batch

= 136,8 x

= 136,8 x 2,016

= 275,8 kg/batch 344,31

182,17 342,30 180,16 2,02

180,16

BM H BM sorbitol

182,17

Reaksi I:

C₆H₁₂O₆ C6H14O6

136,80 136,80

(22)

Hidrogen tersisa = hidrogen mula-mula - hidrogen bereaksi = 209,39 - 136,8

= 72,589 kmol/batch

= 72,589 x BM H

= 72,589 x 2,016 = 146,34 kg/batch Yield maltosa menjadi maltitol adalah 99%

Maltosa mula - mula = 3433,6 kg/batch =

=

= 10,031 kmol/batch H mula - mula = 146,34 kg/batch

= 146,34 BM H = 146,34

2,016

= 72,589 kmol/batch Yield = Produk (maltitol) x 100%

Reaktan mula-mula (maltosa)

99% = Produk (maltitol) x 100%

10,03

Produk = 99% x 10,031

maltitol 100%

= 9,9306 kmol/batch

= 9,9306 x BM maltitol

= 9,9306 x 344,31

= 3419,2 kg/batch

C12H22O11 + H2 →

awal 10,03 72,59

reaksi 9,93 9,93

sisa 0,10 62,66

Maltosa yang bereaksi = 1 x maltitol terbentuk

= 1 x 9,931

= 9,93 kmol/batch

= 9,93 x

= 3399 kg/batch Reaksi II:

C12H24O11

9,93 9,93

BM maltosa 342,30 BM maltosa

3433,6

(23)

Maltosa tersisa = maltosa mula- mula - maltosa bereaksi = 10,031 - 9,931

= 0,1003 kmol/batch

= 0,1003 x

= 34,336 kg/batch

Hidrogen yang bereaksi = 1 x maltitol terbentuk

= 1 x 9,931

= 9,9306 kmol/batch

= 9,9306 x

= 9,9306 x 2,016 = 20,02 kg/batch

Hidrogen tersisa = hidrogen mula-mula - hidrogen bereaksi = 72,589 - 9,931

= 62,659 kmol/batch

= 62,659 x BM H

= 62,659 x 2,016 = 126,32 kg/batch Massa air dalam reaktor =

= + 523,9

= kg/batch

BM maltosa 342,30

massa air larutan dekstrosa + massa air ikut katalis 29662,52

impuritis H H Aliran 23 Aliran Keluar

20,96 Aliran 24

total impuritis H

H total Aliran 22

Neraca Massa Aliran Masuk

Aliran 20

Air Al O

Nikel Aliran 21

(24)

10. TANGKI ADSORBSI KARBON AKTIF (M-310)

Berfungsi untuk menyerap warna (decolorisasi) yang ditimbulkan oleh pro sebelumnya sehingga diperoleh larutan sorbitol yang lebih jernih.

1. Karbon aktif yang digunakan berupa bubuk dengan massa jenis 0,2-0,6 gram/mL 2. Kebutuhan karbon aktif sebesar 10 - 15 kg per 1000 kg sorbitol.

3. Suhu operasi 70°C 4. Tekanan atmosferik 5. Waktu tinggal 1 batch

Kebutuhan karbon aktif ditet = 15 kg/1000 kg sorbitol

Massa sorbitol = kg/batch

Kebutuhan karbon aktif = 15 x massa sorbitol 1000

Karbon aktif Al O

Aliran 26 total

Aliran 25 Aliran 27

Aliran Keluar

TOTAL

TOTAL total Karbon aktif

TANGKI ADSORBSI

Larutan sorbitol dari tangki

pendingin

Larutan sorbitol menuju filter press karbon

aktif < 25 >

< 26 >

(25)

11. FILTER PRESS (H-320)

memisahkan impuritis dalam larutan sorbitol berupa katalis Raney Nike dan karbon aktif.

Ketentuan dan kondisi operasi : 1. Kandungan air dalam cake 10%

2. Katalis Raney Nikel dan karbon aktif tertahan sebagai cake 3. Al O yang terikut dalam larutan sebesar 1%

4. Dekstrosa, maltosa, sorbitol dan maltitol yang terikut dalam cake sebesar 0.1% 5. Waktu tinggal 4 jam

Massa Ni = kg/batch

Massa Al O = kg/batch

Massa karbon aktif = kg/batch

Massa dekstrosa = kg/batch

Massa maltosa = kg/batch

Massa sorbitol = kg/batch

Massa maltitol = kg/batch

Massa protein = kg/batch

Massa lemak = kg/batch

Massa dekstrin = kg/batch

Massa Pati = kg/batch

Massa cake basah = 100 x komponen solid

90

= 100 x

90

= 997,3 kg/batch

Massa air dalam cake = 10 x

100

897,55

cake basah Komponen solid (inert) dalam cake :

897,55 Karbon aktif Al O (99% massa)

Nikel Komponen

421,35

FILTER PRESS Larutan sorbitol

dari tangki karbonatasi

Larutan sorbitol menuju tangki

penampung

Cake < 27 >

< 28 >

(26)

= 10 x 997,3 100

= 99,73 kg/batch

Massa Al O terikut ke larutan = 1% x massa Al O total

= 1% x 20,96

= 0,21 kg/batch Massa dekstrosa terikut ke cake = 0,1% x

= 0,50 kg/batch Massa maltosa terikut ke cake = 0,1% x 34,34

= 0,034 kg/batch Massa sorbitol terikut ke cake = 0,1% x

= 24,92 kg/batch Massa maltitol terikut ke cake = 0,1% x

= 3,42 kg/batch Massa protein terikut ke cake = 0,1% x

= 0,48 kg/batch Massa lemak terikut ke cake = 0,1% x

= 0,153 kg/batch Massa dekstrin terikut cake = 0,1% x

= 0,026 kg/batch Massa pati terikut cake = 0,1% x

= 0,421 kg/batch

Massa air dalam filtrat = - air dalam cake

= - 99,7

= kg/batch

Massa dekstrosa dalam filtrat = - 0,5

= kg/batch

Massa maltosa dalam filtrat = - 0,03

= kg/batch

Massa sorbitol dalam filtrat = - 24,9

= kg/batch

Massa maltitol dalam filtrat = - 3,42

= kg/batch

502,98

24921,72

3419,25

34,30129 34,33562

24896,798 24921,719

3415,8274 3419,247

479,52

152,85

421,35 26,33

air mula-mula 30186,5 30086,7

(27)

Massa protein dalam filtrat = - 0,48

= kg/batch

Massa lemak dalam filtrat = - 0,15

= kg/batch

Massa dekstrin dalam filtrat = - 0,03

= kg/batch

Massa pati dalam filtrat = - 0,42

= kg/batch

479,0405 Karbon aktif

Aliran 28 Pati

Air Protein Lemak dekstrin Aliran Keluar Neraca Massa

421,35 kg/batch

152,85 479,52 30186,46 Aliran Masuk

Aliran 27 Pati Aliran 29

Pati Karbon aktif

(28)

11. KATION EXCHANGER (H-330)

Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion positif yang terkandung dalam lar yaitu memisahkan impuritis Al dari Al O yang terikut dalam larutan sorbitol.

3. Resin yang digunakan adalah jenis sulfonate phenolic 4. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

6RH + Al2O3 2R3Al + 3 H2O

Diketahui :

BM Al3+ = 26,97

BM Al2O3 = 101,94

BM H O = 18,02

BM H+ = 1,01

Massa Al O = 0,21

Al O yang bereaksi =

= kg/batch

kg/kmol

= kmol/batch

H O yang terbentuk = 3 x Al O yg bereaksi 0,00617 kmol/batch

18,015 H O mula-mula

30086,73

KATION EXCHANGER Larutan sorbitol

dari tangki penampung

Larutan sorbitol menuju evaporator Al³⁺

(29)

=

Al tertinggal dalam resin = 2 x Al O yang bereaksi 1

= kmol/batch

= x BM H+ 30086,84 kg/batch

0,00206 kmol/batch

BM Al 26,970

Tertinggal di bed Aliran Keluar

Protein Air Pati Aliran 29

476,10 30086,73 420,93 kg/batch

0,11090 kg/batch

0,00206 Aliran 30

total

total Resin H+ Fixed Bed

(30)

13. EVAPORATOR DOUBLE EFFECT (V-340 dan V-350)

Berfungsi menguapkan kadar air dalam larutan dekstrosa sehing menghasilkan larutan sorbitol 70%.

Ketentuan dan kondisi operasi : 1. Efek pertama tekanan 233.7 mmHg 2. Efek kedua tekanan 149.8 mmHg

3. Pemanas efek pertama menggunakan saturated steam dengan suhu 145 ⁰

C

Komponen selain air :

Massa pati =

Massa dekstrosa =

Massa maltosa =

Massa sorbitol =

Massa maltitol =

Massa protein =

Massa lemak =

Massa dekstrin = +

kg/batch Maka,

XF =

=

= 0,50

V1 = 7992,2 kg/batch V2 = 9269,7 kg/batch Maka jumlah air yang diuapkan : V1 + V2 = 17262

massa solute massa larutan

29924,97 60011,81

Dari perhitungan neraca energi dapat diketahui jumlah air yang diuapkan :

kg/batch

29924,97 26,31 152,69 476,10 3415,83 24896,80

33,83 502,48 420,93 1st

EVAPORATOR

2nd EVAPORATOR Larutan

dekstrosa

Uap air Uap air

< 31 >

< 32 >

< 33 >

< 34 >

(31)

Aliran 32+34

Kapasitas Produksi = 30000 ton/tahun = 90909 kg/hari = 3787,9 kg/jam = 41667 kg/batch Basis Perhitungan

Tepung Tapioka = 30000 kg/batch

Produk yang dihasilkan = kg/batch

Tepung Tapioka yang dibutuhkan

= x Basis

= x

= 29240 kg/batch

Dibulatkan = 30000 kg/batch(sama dengan basis perhitungan) = 2727 kg/jam

= 65455 kg/hari = 65,45 ton/hari = 21600 ton/tahun

Neraca Massa

42749,96 Aliran Masuk

60011,81 Aliran Keluar

(32)

maltosa dekstrosa

dekstrin Lemak Protein

Air Pati

502,48 26,31 152,69 476,10 12824,99 420,93

Dari spesifikasi produk diatas, maka produk sirup sorbitol ini memenuhi karena kandungan sorbitol lebih dari 50%

0,98%

100,00% 7,99% 58,24% 0,08% 1,18% 0,06% 0,36% 1,11% 30,00% Fraksi (%)

42749,96 3415,83 24896,80 33,83

Massa(kg/batch)

total Maltitol Sorbitol Komponen

(33)

Persamaan Neraca Massa Overall :

selisih : 9,32 persen eror :

89233,88 Total

89224,55 Total

0,01% 32+34 H-330

28 23 17+19 H-170 H-160

11

35 42749,96

17261,85 0,11 1030,65 267,03 27078,64 18,35 10,27 817,02

26 22 21 9 8 5 Steam jet cker.

2 1

373,83 562,85 1047,87 55,57 23,48 26,25 8077,67 49057,04 30000,00

No. Aliran Kg/batch No. Aliran Kg/batch

(34)

90,90909

90909,09 kg/hari 3787,879

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

dry

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

h proses

(58)

Nikel

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

21600 ton/tahun 2727,27 kg/jam 65454,5 kg/hari