PABRIK ASAM SITRAT DARI TEPUNG TAPIOKA DENGAN PROSES FERMENTASI.

(1)

PABRIK

ASAM

SITRAT

DARI

TEPUNG

TAPIOKA

DENGAN

PROSES

FERMENTASI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

NYOMAN ANDIKA MAULANA

0631010018

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

2011

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(2)

i

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pabrik Asam Sitrat Dari Tepung Tapioka Dengan

Proses Fermentasi”, dimana tugas akhir ini merupakan tugas yang diberikan

sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di

Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Tugas akhir “Pabrik Asam Sitrat Dari Tepung Tapioka Dengan Proses

Fermentasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari

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

Pada kesempatan ini penyusun 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 Program Studi Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa

Timur.

3. Ibu Ir. Nur Hapsari, MT

Selaku Dosen pembimbing.

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.

(3)

ii

5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN

“Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orangtua yang selalu mendoakan penyusun.

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

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

karena itu segala kritik dan saran yang membangun penyusun harapkan dalam

sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga tugas akhir yang

telah disusun ini dapat bermanfaat khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi

Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , April 2011

Penyusun,

(4)

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……….……….………. i

DAFTAR ISI ……….……….……….………… iii

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… iv

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… v

INTISARI ……….……….……….……… vi

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 SPESIFIKASI 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

BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

DAFTAR PUSTAKA

(5)

iv

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Data Kebutuhan Asam Sitrat ………….………. I – 2

Tabel I.2. Sifat-sifat Enzim ………. I – 8

Tabel I.3. Sifat fisika Asam Sitrat………. I – 9

Tabel II.1. Perbandingan Metode Pembuatan Asam Sitrat…………. I – 8

Tabel VII.1. Instrumentasi Pada Pabrik…. ……….………… VII -5

Tabel VII.2. Jenis dan Jumlah Fire-Extinguisher………….………… VII `-8

Tabel VIII.4.1 Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-52

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-54

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.1. Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas.. … XI - 7

Tabel XI.2. Modal Pinjaman Selama Masa Konstruksi……..…… XI - 8

Tabel XI.3. Modal Sendiri Selama Masa Konstruksi……..……… XI – 8

Tabel XI.4. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 15

Tabel XI.5. Discounted Cash Flow ……….……….. XI – 10

Tabel XI.6. Rate On Equity……… ……….……….. XI - 11

Tabel XI.7. Perhitungan Waktu Pengembalian Modal... XI - 12

(6)

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Proses Surface Fermentation ……….. II – 3

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX – 9

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….………… IX - 9

Gambar IX.2 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 9

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

Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 14

(7)

vi

INTISARI

Perencanaan pabrik asam sitrat ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dalam bentuk kristal. Pabrik beroperasi secara kontinu selama 330 hari dalam setahun.

Asam sitrat diproduksi dengan cara fermentasi glukosa dengan menggunakan aspergillus niger, reactor didalamnya dipasang sparger untuk menyemburkan udara. Asam sitrat keluar reaktor kemudian di netralisasi dan di acidifikasi untuk memperoleh cairan asam sitrat yang akan dialirkan ke dalam evaporator double effect. Produk keluar evaporator double effect di kristalisasikan, kemudian dikeringkan. Asam sitrat yang telah kering diumpankan ke ball mill untuk menyamakan ukuran dan dilakukan screening untuk menyeragamkan ukuran.

Pendirian pabrik berlokasi di Pasuruan Industrial Estate Rembang, Pasuruan. Bentuk perusahaan adalah perseroan terbatas. Sistem organisasi yang dipakai adalah Garis dan Staff. Jumlah karyawan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik asam sitrat sebanyak 232 orang. Pabrik beroperasi secara kontinu, dengan waktu operasi 330 hari/tahun ; 24 jam/hari, dengan Break Event point (BEP) sebesar 43,5%.

(8)

I - 1

--- Pra Rencana Pabrik Asam Sitrat

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Saat ini industri bioteknologi merupakan salah satu bidang yang

menunjang perekonomian di Indonesia. Bioteknologi didefinisikan sebagai suatu

bidang penerapan biosains dan teknologi yang menyangkut penerapan praktis

organism hidup atau komponen subselulernya pada industri jasa dan manufaktur

serta pengelolaan lingkungan bioteknologi memanfaatkan bakteri, ragi, alga, sel

tumbuhan atau sel jaringan hewan yang dibiakkan sebagai konsituen berbagai

proses.

Teknologi fermentasi sebagian besar merupakan teknologi yang

menggunakan mikroorganisme baik secara seluler maupun subseluler untuk

produk makanan dan minuman seperti keju yogurt minuman alkohol asam-asam

organik acar sosis kecap dan lain-lain.

Asam sitrat merupakan padatan kering atau putih dengan rumus kimia

C6H8O7 dan memiliki berat molekul 192,12. Senyawa ini terdapat sebagai

konstituen alami dalam buah-buahan, seperti jeruk, nanas, apel dan anggur. Asam

sitrat untuk pertama kalinya diisolasi dari sari buah jeruk oleh pada tahun 1784.

Asam sitrat yang diperoleh dengan ekstraksi ini disebut sebagai “asam sitrat

alami”. Pada tahun 1880, Grimoux dan aadm menemukan cara pembuatan asam

sitrat secara sintesa kimia. Jalan reaksinya didasarkan pada reaksi antara gliserol

derivate 1,3-dikloroaseton dengan sianida. Namun secara umum, proses ini belum

(9)

Pendahuluan I

2

bsa diterima di dalam ruang lingkup industry. (Kirk Othmer, “Encyclopedia of

Chemical Engineering”, Vol. 6, hal 159)

Wehmer pada tahun 1893, pertama kali mendiskripsikan produksi asam

sitrat dengan proses fermentasi kapang yaitu Citromyces pfefferianus dan

Citromyces glaber dari larutan sukrosa yang mengandung kalsium karbonat. Curie

pada tahun 1917 menyatakan bahwa sejumlah strain Aspergillus niger memiliki

kemampuan produksi paling baik di dalam fermentasi asam sitrat. Sejak

ditemukannya cara fermentasi asam sitrat dari larutan-larutan yang mengandung

gula, peranan dari asam sitrat alami semakin menurun (

tjokroadikoesoemo, P.S, “HFS dan industri ubi kayu lainnya”. PT. Gramedia

Jakarta 1993 hal 160)

Pembentukan asam sitrat di dalam fermentasi larutan gula didasarkan pada

teori bahwa asam piruvat yang terbentuk dari glukosa dapat dihasilkan asetil –

ScoA yang di dalam kondensasi dengan asam oksaloasetat menghasilkan asam

sitrat (siklus krebs)

Proses fermentasi asam sitrat diterapkan secara besar-besaran untuk

pertama kalinya oleh negara jerman pada awal abad ke-20 ini. Dewasa ini

CH2-COOH CH2-COOH CH3CO-ScoA + C-COOH HO-C-COOH + ScoA

O CH2-COOH

(asam-2hidroksi-1,2,3 propana trikarboksilat)

(10)

Pendahuluan I

3

hampir 90% dari seluruh produksi asam sitrat di Amerika serikat dihasilkan

dengan cara fermentasi.(sri kumaningsih,1995)

Dengan mendirikan pabrik asam sitrat ini diharapkan dapat meningkatkan

pemanfaatan bahan yang ada dan diharapkan pula ketergntungan terhadap luar

negeri dapat berkurang.

I.2 Manfaat

Asam sitrat digunakan sebagai penambah rasa dalam pembuatan

obat-obatan, minuman dan ice cream, penambah bau harum pada pembuatan

bermacam-macam kembang gula dan juga sebagai softdrink powder, sebagai

bahan baku pembuat cat dan perekat. Sebagai antioksidan dalam penghambat

ketagihan dan menghilangkan warna atau bau dari buah-buahan ataupun minuman

kaleng.

I.3 Aspek Ekonomi

Asam sitrat sangat penting dalam industri kimia proses baik

dibidang kesehatan, makanan, minuman maupun industri kimia lainnya. Data

kebutuhan dari Badan Pusat Statistik Surabaya tahun 2004 – 2008 terlihat dari

tabel I.1, sehingga kebutuhan pada tahun 2012 dapat ditentukan dengan metode

regresi linier dan penentuan prediksi kapasitas produksi dapat direncanakan.

(11)

Pendahuluan I

4

Tabel I.1. Data Kebutuhan Asam sitat di Indonesia

Sumber : Badan Pusat Statistik Surabaya

Digunakan metode Regresi Linier (Peters : 760), dengan persamaan :

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

b = 2.185,7

pabrik ini direncanakan berproduksi pada tahun 2012, maka x = 2012, sehingga y

= 19.079,4 + 2.185,7 (2012 – 2007) = 21.907,9

dari metode regresif linier diatas kebutuhan asam sitrat untuk tahun 2012 ≈ 22.000

ton/tahun.

Tahun Kebutuhan (kg/th)

2004 7.931.173

2005 7.435.750

2006 9.143.126

2007 15.442.306

2008 14.886.156

(12)

Pendahuluan I

5

Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian

pabrik Asam Sitrat di Indonesia. Hal ini membantu industri-industri kimia dalam

negeri dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk komoditi

ekspor dalam yang dapat meningkatkan devisa negara.

I.4. Sifat Bahan baku dan Produk

1.4.1. Sifat Bahan Baku Utama

Tepung tapioka

Komposisi :

karbohidrat : 88,2%

air : 9,1%

protein : 1,1%

lemak : 0,5%

abu : 1,1%

(Austin, Sherve’s,”Chemical Proses Industries”)

1.4.2. Sifat Bahan Baku Pembantu

a. Asam sulfat (H2SO4)

Sifat – sifat fisika :

Rumus kimia : H2SO4

Berat molekul : 98

Bentuk : cairan

Warna : tidak berwarna

Titik didih atmosferik : 340oC

(13)

Pendahuluan I

6

Sifat-sifat kimia :

Sangat korosif dan reaktif

Larut dalam air

Larut dalam ethyl alkohol 95%

(Kirk Othmer, “Encyclopedia of Chemical Engineering”, Vol. 22, hal 190-229)

b. Kalium Hidriksida (Ca(OH)2)

Sifat – sifat fisika :

Rumus kimia : Ca(OH)2

Berat molekul : 74,10

Bentuk : kristal hexagonal

Warna : putih

Spesifik gravity : 2,2

Titik leleh pada 1 atm : 580oC

Panas pembentukan : -213,90 kkal/mol pada 25 oC

Energi pembentukan : -213,90 kkal/mol pada 25 oC

Sifat – sifat kimia :

Larut dalam air dan NH4Cl

c. Nutrient

Nutrient terdiri dari campuran KH2PO4 ; MgSO4.7H2O; NH4NO3; dengan

komposisi sebagai berikut :

KH2PO4 : 0,052%

MgSO47H2O : 0,33%

Urea : 0,65%

(14)

Pendahuluan I

7

KCl : 0,1%

MnSO4.4H2O : 0,013%

ZnSO4.7H2O :0,0065%

(Presscot and Dumn, “ Industrial Microbiology”, hal 548)

d. Aspergilus Niger

Aspergillus niger merupakan jamur yang hidup diatas hifa/benang-benang yang

bersekat, hidup berkoloni berupa serabut, tidan berklorofil dan tidak berwarna.

Sehingga hidup sebagai saprofi dilingkungan sedikit asam dan lembab (Thom dan

Church, 1926)

Sifat – sifat :

Bersifat aerobik

Suhu optimum pembentukan asam sitrat : 28 – 30 0C

pH optimum pembentukan asam Sitrat : 4 – 6

klasifikasi dari aspergillus niger adalah sebagai berikut :

Filum : Mycota

Genus : Asper

Spesies : Aspergillus Niger

Klas : Ascomycetes

e. Udara

Sifat – sifat :

Bentuk : gas

Berat molekul : 29

Mengandung 79% N2 dan 21% O2

(15)

Pendahuluan I

8

f. Enzm α –amylase

Sifat – sifat :

Jenis : endoamylase bacterial dari spesies B. licheniformis

pH optimum : 6,0 – 6,5, pada 30 – 40 % bahan kering

temperatur optimum dekstrinasi : 105 – 110 0C

karakteristik reaksi : mampu menghidrolisis polisakarida menjadi oligosakarida

pada reaksi dekstrinasi

(helm U.Phd,”Industrial Enzymes and thir application”, h. 78)

g. Enzim Glukoamilase

Jenis : eksoamylase

pH optimum : 4,0 – 5,0

temperatur optimum : 600C

karakteristik reaksi : mampu menghidrolisis oligosakarida menjadi glukosa pada

reaksi sakarifikasi

(helm U.Phd,”Industrial Enzymes and thir application”, h. 234)

(16)

Pendahuluan I

9

Tabel I.2 Perbandingan sifat-sifat enzim amilase yang digunakan

α –amylase Glukoamilase

Site specifity Ikatan α-1,4 glukosida Ikatan α-1,4 dan α-1,6

glukosida

Mode aksi Endoamylase Eksoamylase

Penurunan viskositas Cepat Lambat

Pembentukan glukosa Lambat Cepat

Pembentukan maltosa Lambat Lambat

Pembentukan dekstrin cepat lambat

(helm U.Phd,”Industrial Enzymes and thir application”, table 5.6)

I.4.3. Sifat-Sifat Produk

Asam sitrat (C6H8O7H2O)

a. Sifat-sifat fisika Asam Sitrat

Tabel I.3 Sifat fisika asam sitrat

Variabel Anhidrat Hidrat

Rumus C6H8O7 C6H8O7H2O

Berat molekul 192.12 210.14

Density (g/cc) 1.67 1.54

Titik leleh (0C) 153 na

Panas pembakaran pada 250C

(kCal/mol)

468.5 466.6

Kenampakan fisik kristal Bening tak berwarna Bening tak berwarna

(Kirk Othmer, “Encyclopedia of Chemical Engineering”, Vol. 6, hal 150-151)

(17)

Pendahuluan I

10

b. Sifat Kimia Asam Sitrat

1. Merupakan asam organik yang relatif kuat

Asam sitrat merupakan asam organik yang relatif kuat ditunjukkan dengan

konstanta disosiasi pertamanya, K1 sebesar 8,2 x 104 pada 180C konstanta

disosiasi ke-2 dan ke-3 berturut-turut. Asam sitrat monohidrat stabil di udara

dengan kelembaban normal, tetapi melepaskan air pada udara kering atau dalam

kondisi vakum pada asam sulfat. Pada pemanasan lambat, kristal monohidrat

melunak pada suhu sekitar 70 – 750C dengan kehilangan air , dan akhirnya

meleleh penuh pada rentang suhu135 – 152 0C. Pada pemanasan cepat kristal

meleleh pada 1000C, memadat karena berubah menjadi anhidrat dan meleh

dengan cepat pada 1530C menjadi liquid dengan density sebesar 1,543

Kelarutan (gr/100 ml) pada suhu 25 0C

- Kelarutan pada air 161,8

- Kelarutan pada alcohol 59,1

- Kelarutan eter 0,75

2. Sifat peng-chelate

Asam sitrat membentuk kompleks dengan ion-ion logam divalen

menghasilkan cincin chelate. Meskipun telah ditunjukkan bahwa sifat

peng-chelat-nya diperkuat dalam larutan basa, asam sitrat merupakan agen yang cukup

kuat untuk meng-chelate dengan ion-ion penarik elektron yang relatif kuat, seperti

Fe3+ dalam larutan asam. Sifat ini diterapkan dalam proses industri, termasuk

(18)

Pendahuluan I

11

eliminasi atau penfgendalian katalis ion logam, penghilangan produk korosi,

regenerasi resin penukar ion, recovery logam-logam berharga dan pengendapan

chelate yang tak terlarut, dekontaminasi bahan radioaktif,reaksi quenching dan

pendorong reaksi sampai selesai.

3. Reaksi biologis

Asam sitrat memegang peranan penting pada asimilasi karbohidrat dalam

jaringan tubuh hewan. Asam sitrat mengkatalisa konversi karbohidrat dalam tubuh

menjadi CO2 dan air. Proses ini berjalan melalui beberapa tahapan yang diaktivasi

enzim, dimana asam sitrat memasuki reaksi tetapi nantinya diregenerasi.

4. Korosi

Dalam larutan (yang berpelarut air) asam sitrat agak korosif terhadap baja

karbon, karena itu harus digunakan bersama inhibitor yang tepat. Asam sitrat tidak

korosi terhadap stainless steel yang merupakan bahan konstruksi yang paling

sering dipakai dalam proses yang melibatkan asam sitrat.

5. Dekomposisi asam sitrat

Ketika dipanaskan sampai 1750C asam sitrat terkonversi secara parsial

menjadi aconitic acid melalui eliminasi air, dan menjadi asam asetondikarboksilat

melalui pelepasan CO2 dan air. Diatas 1750C asam sitrat membentuk distilat

minyak (oily distillate) yang mengkristal sebagai asam itakonat. Pemanasan lebih

jauh menghasilkan minyak yang tidak dapat dikristalkan, yaitu citraconic

anhydride.

6. Hidrogenasi asam sitrat membentuk asam trikarballilat (tricarballylic acid))

(19)

Pendahuluan I

12

7. Digestion asam sitrat dengan fuming sulfuric acid atau oksidasi dengan larutan

kalium permanganate menghasilkan asam asetondikarboksilat. Diatas 350C

oksidasinya dengan KMnO4 menghasilkan asam oksalat.

8. Dekomposisi asam sitrat membentuk asam oksalat dan asam asetat melalui

peleburan dengan KOH atau oksidasi HNO3.

(Kirk Othmer,”Encyclopedi of Chemical Engineering”, Vol 6, hal 152 – 154)

(20)

II - 1

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Macam proses

Secara umum proses pembuatan asam sitrat dapat dikategorikan

dari proses yang bersifat tradisional hingga proses komersial yaitu fermentasi.

Kultur permukaan yang menggunakan substrat padat atau semi padat banyak

digunakan untuk memproduksi berbagai jenis asam organik dan enzim.

Fermentasi dalam media padat ini sering disebut proses koji. Ada tiga macam

proses dalam pembuatan asam sitrat yaitu proses ekstraksi sederhana, proses

fermentasi dan proses sintesa kimia.

II.1.1. Proses Ekstraksi Sedrhana

Proses atau mertode ini dilakukan dengan ekstraksi buah seperti lemon,

jeruk dan nanas. Namun proses ini sudah tidak pernah dilakukan lagi seiring

dengn pengembangna metode fermentasi. (Kirk Ohmer,“Encyclopedia of

Chemical Engineering”, Vol. 6, hal 156 - 157)

II.1.2. Proses Fermentasi

Pada dasarnya proses fermentasi ini terbagi menjadi dua macam

yaitu surface fermentation (fermentasi permukaan) dan submerged atau deep

submerged fermentation (fermentasi biakan celup/dalam). Namun pada

masing-Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(21)

Seleksi & Uraian Proses II -

2

masing metode dapat dikembangkan lagi berdasarkan mikroorganisme yang

digunakan :

a. Surface fermentation

Pada proses surface fermentation digunakan kapang aspergillus niger.

Proses fermentasi permukaan ini diterapkan dalam dunia industri sejak tahun

1920-an. Sebelum mengalami proses fermentasi bahan baku diencerkan terlebih

dahulu hingga konsentrasi gula 30% dalam mixer. Setelah itu ditambahkan asam

sulfat,pospor, potassium dan nitrogen dalam bentuk asam atau garam sebagai

nutrient. Campuran ini kemudian disterilkan lalu diencerkan kembali hingga

konsentrasi gula mencapai 15% dan selanjutnya difermentasikan.

Proses fermentasi dilakukan didalam tangki-rangki yang terbuat

dari alumunium. Inokulum (Aspergillus niger) disemburkan bersama-sama

dengan udara. Waktu inkubasi selama 9 – 11 hari. Lapisan lendir yang terbentuk

dipermukaan medium diambil dan diekstraksi, sedangkan cairan hasil fermentasi

diberi perlakuan panas dan penambahan kalsium hidroksida (pH 8,5) sehingga

dihasilkan kalsium sitrat. Berikut ini adalah gambar surface fermentation.

Kebutuhan energy untuk “surface fermentation” tidak banyak Karena proses

aerasi menggunakan peralatan yang sederhana yaitu berupa kipas yang

menghasilkan udara dan digerakkan oleh motor elekrtik, energy yang dibutuhkan

1,3 – 2,6 MJ/m3.

(Kirk Ohmer,“Encyclopedia of Chemical Engineering”, Vol. 6, hal 157)

(22)

3

Gambar II.1 Proses Surface fermentation

b. Submerged/deep fermentation (fermentasi biakan celup)

Pada proses fermentasi ini terbagi dua macam berdasarkan

mikroorganisme yang digunakan diantaranya adalah submerged fermentation

menggunakan Apergillus Niger dan submerged fermentation menggunakan yeast

dalam hal ini adalah Candida guilliermondii.

1. Submerged fermentation menggunakan Aspergillus niger

Dalam proses ini mikroorganisme Aspergillus niger ditumbuhkan dengan

mendispersikannya dalam media cair. Bejana fermentasi tersusun atas tangki -

tangki steril yang berkpasitas beberapa ratus kubik meter (1000 galon) dengan

dilengkapi pengaduk mekanik serta pemasukan sejumlah udara steril. Sesuai

dengan penelitian yang dilakukan oleh amelung-perquin, dimana produksi asam

sitrat dengan proses biakan celup mempertimbangkan penggunaan phospat yang

terbatas. Dalam prakteknya spora kapang diproduksi dibawah control akseptik

sehingga tenaga kestreilannya. Tahapan fermentasi biakan celup ini ada dua yaitu

tahap perkembangan miselia dan tahap fermentasi. Sebagian kecil bahan baku

digunakan sebagai inokulum fermentor.sebagian besar yang lain digunakan

tahapn utama dalam fermentor. Inokulum yang terbentuk ditransfer secara aseptic evaporator

kristalise centrifuge

dryer Kristal

asam sitrat

A.nig

fermentor air

asam feed

mixer tangki

pengendap

tangki pengasam

tangki pemurnian tangki

netralisasi

(23)

4

untuk produksi asam sitrat dalam fermentor. Dalam skala industri Aspergillus

niger adalah strain yang paling tepat untuk fermentasi, walaupun pada awalnya

menghasilkan sedikit yield, namun dalam perkembangan selanjutnya penambahan

methanol dalam larutan fermentasi akan menghasilkan yield yang besar.

2. Submerged fermentation menggunakan yeast

Sampai sekitar tahun 1969 atau 1970, Aspergillus niger dianggap sebagai

satu-satunya asam sitrat dalam skala industry. Pada tahun 1970, sebuah inovasi

baru yang mendemonstrasikan bahwa produksi asam sitrat dapat dilakukan

dengan menggunakan yeast seperti Candida guilliermondii yang mengandung

glukosa atau molasses hitam pekat yang ekuivalen dengan sejumlah glukosa.

Waktu fermentasi lebih singkat daripada Aspergillus niger. Penggunaan strai

candida sangat efektif untuk pembuatan asam sitrat dari hidrokarbon, dimana

konversi yang dihasilkan dapat mencapai lebih dari 10%. Secara umum proses

submerged fermentation membutuhkan suplai energy yang cukup banyak, karena

mencakup proses pengadukan, aerasi, serta pendinginan. Kebutuhan energy

berkisar 8 – 16 MJ/m3 (28,5 – 57 Btu/gal).

(Kirk Ohmer,“Encyclopedia of Chemical Engineering”, Vol. 6, hal 156 - 157)

II.1.3. Proses Sintesa Kimia

Pembuatan asam sitrat dengan sintesa kimia dilakukan pada tahun 1880

oleh Grimoux dan Adam. Jalannya reaksi didasarkan pada reaksi antara gliserol

devirat 1,3-dichloroaceton dengan sianida. Secara umum proses ini belum bias

diterima dalam industry kimia.

(24)

5

Beberapa sintesa asam sitrat nonkomersial antara lain:

1. Reaksi Reformatsky

Pada reaksi ini pembentukan asam β-hidroksi berawal dari brominasi ester

pada posisi α lalu mereaksikannya dengan senyawa karbonil. Dengan memilih

senyawa ester dan karbonil yang tepat, beragam senyawa β-hidroksi bias

diperoleh termasuk asam sitrat.

(McKetta, Encyclopedia of Chemical Processing And design, Vol. 8, hal 327)

2. Reaksi Wiley

Pada reaksi ini maleat anhydride dioksidasi secara katalitik membentuk

intermediate oxalacetic acid anhydride. Reaksi intemediat ini dengan ketene menghasilkan β-lactone yang bias dihidrolisa menjadi asam sitrat.

3. Karboksilasi aseton menggunakan katalis alkali metal phenolate dalam solvent

seperti dimethylfomamide atau glyme (dimethylether dari ethylene glycol)

membentuk membentuk acetonedicrboxylate, diikuti reaksi dengan sianida

membentuk cyanohydrins, kemudian hidrolisa asam atau basa.

4. Epoksidasi itaconate, reaksi dengan sianida dan hidrolisa.

II.2. Seleksi Proses

Secara komersial, pembuatan asam sitrat dilakukan dengan proses

fermentasi. Ditinjau dari berbagai hal, maka piliham prose pembuatan asam sitrat

yang tepat adalah dengan proses “submerged fermentation” menggunakan

(25)

6

Aspergillus niger dengan bahan baku utama yaitu tepung tapioca. Pemilihan

tersebut didasarkan pada beberapa pertimbangan antara lain:

II.2.1. Efektivitas proses

Pada proses pembuatan asam sitrat ini yield paling besar dihasilkan pada

proses submerged fermentation dengan menggunakan yeast mencapai 100% .

Sedangkan pada proses submerged fermentation dengan menggunakan A. niger

yield yang dihasilkan sekitar 90%, bias bertambah bila ditambahkan methanol

1-3%. Untuk surface fermentation, yield yang dihasilkan sekitar 70%.

Walaupun proses submerged fermentation menggunakan A. niger yieldnya

lebih kecil daripada yeast, tetapi proses ini mempunyai beberapa kelebihan antara

lain:

1. Bahan baku proses submerged fermentation menggunakan A. niger lebih variatif

diantaranya sukrosa, glukosa dan dari berbagai macam pati, sedangkan submerged

fermentation menggunakan yeast bahan baku utama yang menghasilkan yeast

besar adalah hidrokarbon.

2. Bahan baku yang digunakan dalam proses ini adalah tepung tapioka, karena bahan

ini mudah di dapat di Indonesia.

II.2.2. Efektivitas produksi

Ditinjau dari segi efektivitas produksi, maka pembuatan asam sitrat

dari tepung tapioka dengan proses “submerged fermentation” ini dapat diuraikan

sebagai berikut:

(26)

7

a. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan asam sitrat ini adalah tepung

tapioka.

b. Bahan baku tepung tapioka mudah didapat.

Proses yang dipilih adalah submerged fermentation menggunakan A. Niger

dimana yield yang dihasilkan sekitar 90%. Kondisi operasi pada fermentor

merupakan kondisi yang normal, menyesuaikan dengan kondisi pertumbuhan

bakteri. Suhu operasi berkisar antara 28-32, tekanan 1 atmosfer. Proses fermentai

sendiri terdiri dari dua bagian, bagian yang pertama adalah pertumbuhan bakteri

(fase pembiakan) dan bagian utamanya adalah fermentasi. Prosesnya secara

keseluruhan berlangsung selama 8 hari. Sedangkan untuk surface fermentation

proses berlangsung 9-11 hari, sehingga dalam hal ini waktu yang diperlukan pada

submerged fermentation lebih pendek daripada surface fermentation.

Berikut ini adalah perbandingan dari proses pembuatan asam sitrat :

Tabel II.1 Perbandingan metode pembuatan asam sitrat

Jenis proses Sumerged fermentation Surface fermentation

Yield Yield yang dihasilkan 90% Yield yang dihasilkan 54 - 56%

Lama fermentasi Waktu fermentasi 3 - 4 hari Waktu fermentasi 6 hari

Biaya perawatan Biaya perawatan murah Biaya perawatan mahal karena banyak alat yang digunakan

Kontaminasi Steril, kontaminasi kecil Kontaminasi besar karena terbuka

(27)

8

Energi 8 – 6 MJ/m3 1.3 – 2.6 MJ/m3

Berdasarkan beberapa pertimbangan diatas, ternyata pembuatan asam sitrat

dengan menggunakan proses submerged fermentation menggunakan Aspergillus

niger lebih efektif dibandingkan proses lainnya, utamanya jika ditinjau dari skala

industri dan kelebihan-kelebihan yang lain pada umumnya.

III.3. Uraian Proses

Studi pembuatan asam sitrat dari tepung tapioca dengan

menggunakan proses submerged fermentation menggunakan Aspergillus niger

memiliki tahapan proses berupa :

Proses Pencampur

Dalam tangki mixing tepung tapioca dicampur dengan air sampai kadar

30%. Kemudian ditambahkan Ca(OH)2 100 ppm sebagai kofaktor, yaitu zat yang

membantu kerja enzim supaya efektifitasnya lebih tinggi dan penambahan enzym α-amylase dengan kadar 0,6 kg/ton pati.

Proses Liquifikasi

Setelah proses pencampuran selesai, slurry dipanaskan. Proses pemanasan

ini dilakukan dalam suhu operasi 105 C selama 5 menit dan tahap berikutnya

masuk pada reaktor Liquifikasi pada suhu operasi 105 C selama 30 menit. Yang bertujuan untuk memecah pati menjadi dekstrin. Ikatan α-1,4 dalam amilosa

maupun amilopektin yang terdapat di dalam pati dihirolisa secara acak oleh

(28)

9

enzym α-amylase, sehingga dapat menurunkan viskositas dan meningkatkan harga

DE (Dextrose Ekivalen). Konversi yang didapatkan dari reactor ini adalah 10% -

20%. Waktu yang diperlukan untuk reaksi ini adalah 2 – 3 jam dan setelah itu siap

dimasukkan dalam reaktor sakarifikasi.

(Tjokroadikoesoemo,”HFS dan Ubi Kayu Lainnya”)

Proses Sakarifikasi

Proses sakarifikasi bertujuan untuk memutuskan ikatan α-1,4 maupun α

-1,6 dalam sisa pati yang terdapat dalam dekstrin dengan menggunakan katalisator

enzyme amylukoside sehingga molekul pati dapat dikonversikan menjadi glukosa

bebas. Bila katalis yang digunakan asam maka yield lebih rendah bila

dibandingkan menggunakan katalisator enzyme. Pada tahap ini terjadi proses

pengubahan dekstrin pati yang tidak terkonversi yang merupakan hasil dari proses

liquifikasi menjadi syrup glukosa dengan menggunakan enzymeamyglukoside.

Syrup glukosa dipompa menuju ke tangki sakarifikasi berpengaduk dengan

kondisi operasi sebagai berikut :

1. Bahwa sebelum masuk kedalam tangki sakarifikasi terlebih dahulu pati dan

glukosa harus dipastikan meiliki pH 3,8 – 4,5 yang merupakan pH optimum untuk

enzim yang digunakan (amyglukoside).

2. Temperatur optimum dari enzim adalah 60 0C.

3. Waktu tinggal untuk reaksi ini adalah 48 – 72 jam.

(Tjokroadikoesoemo,”HFS dan Ubi Kayu Lainnya”)

(29)

10

Hidrolisat kemudian dipompa menuju RVF I. disini fase solid dipisahkan dari fase

liquid. Filtrate dengan komposisi utama glukosa selanjutnya diumpankan dalam

tangki sterilisasi. Sterilisasi larutan glukosa dilakukan pada suhu 120 0C selama ±

30 menit. Media steril didinginkan sampai 30 0C dalam cooler yang berpendingin

brine. Kemudian dibagi menjadi 2 aliran. Aliran yang pertama terdiri dari 5%

media steril diumpankan menuju Preculture tank dan sisanya 95% dari media

steril menuju fermentor.

Proses Fermentasi

Pembiakan A. Niger dalam Preculture tank dilakukan selama 2 hari pada

suhu 30 0C dan tekanan 1 atm. Biomassa yang terbentuk diumpankan menuju

fermentor bersama-sama dengan 95% media steril, kemudian difermentasikan

selama 4 hari pada suhu 30 0C, tekanan 1 atm dan pH 4 – 5. Suplai udara

dilakukan dengan injeksi yang sudah difilter dalam catridge filter melalui sparger.

Selama fermnetasi terjadi 2 reaksi :

• Sintesa asam sitrat, reaksinya :

7/6 C6H12O6 + 5/2 O2 C6H8O7 + 3H2O + CO2

• Sintesa asam oksalat

C6H12O6 + 17/4 O2 5/2 C6H12O4 + 5/2 H2O + CO2

Tahap pemurnian Produk

A.niger

(30)

11

Produk hasil fermentasi dipompa menuju tangki penampung, selanjutnya

dipompa menuju RVF II. Pemurnian produk dilakukan dengan tahapan-tahapan

sebagai berikut :

• Pemisahan berdasarkan perbedaan fase II

Pada RVF II fase liquid yang terdiri dari asam sitrat, asam oksalat dan

H2SO4 dan H2O dipisahkan dari fase liquid (cake) yang terdiri dari biomass.

• Netralisasi

Filtrat RVF II dialirkan dengan pompa menuju tangki presipitasi, asam

sitrat dalam bentuk garam kalsium. Dan H2SO4 di netralisasi membentuk kalsium

sulfat. Netralisasi dilakukan pada suhu 30 0C dan tekanan 1 atm.

- Netralisasi

Reaksi : H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O

- Pembentukan garam sitrat

Reaksi : 2 C6H8O7 + 3 Ca(OH)2 Ca3(C6H5O7)2 + 6H2O

• Asidifikasi kalsium sitrat

Asidifikasi dilakukan untuk memperoleh kembali asam sitrat dengan

mereaksikan kalsium sitrat dengan H2SO4 98% dalam tangki asidifikasi dengan

rekasi sebagai berikut :

Ca3(C6H5O7) + 3 H2(SO4) 3 CaSO4 + 2 C6H8O7

Kalsium sitrat Asam sitrat

(31)

12

• Pemisahan berdasarkan pemisahan fase III

Pada RVF III, asam sitrat sebagai filtrat dipisahkan dari CaSO4 sebagai

cake CaSO4 selanjutnya dikirim menuju aliran limbah sebagai by product yang

bisa dijual sedangkan asam sitrat dimurnikan lebih lanjut.

• Pemekatan larutan asam sitrat

Larutan asam sitrat ±19% dipompa menuju evaporator double effect,

aliran forwars feed sampai kadar asam sitrat akhir mencapai 85%, sebagai

pemanas efek I digunakan steam saturated 120 0C.

• Kristalisasi asam sitrat

Larutan asam sitrat pekat 85% diumpankan menuju kristaliser. Kristalisasi

dilakukan dengan mendinginkan larutan asam sitrat umpan sampai suhu 20 0C

sehingga diperoleh Kristal asam sitrat monohidrat. Selanjutnya secara gravitasi

magma diumpankan ke dalam centrifuge untuk memisahkan Kristal dari mother

liquor. Kristal diumpankan ke dryer melalui screw conveyor, sedangkan mother

liquor 59% asam sitrat direcycle kembali ke evaporator.

• Pengeringan kristal

Kristal asam sitrat dengan kadar air total dikeringkan dalam rotary dryer

dengan udara pemanas bersuhu 95 0C. Fine kristal yang terikut udara pengering

keluar akan tertangkap oleh cyclone, untuk dicampurkan kemudian dialirkan

menuju aliran produk. Kristal kering dialirkan dalam ball mill sampai berukuran ±

(32)

13

80 mesh, lalu diayak dalam vibrating screen. Kristal yang memenuhi spek

diumpankan melalui bucket elevator menuju product storage.

(33)

III - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Sitrat

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 10.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram

Bahan Baku = 1316,6 kg/jam

1. TANGKI PENCAMPUR

Komponen Masuk

(kg/jam) Komponen

Keluar

(kg/jam)

H2O 3868,4358 Ke E - 121

Tepung tapoika :

Pati 1161,2412 Pati 1161,2412

H2O 119,8106 H2O 3988,2364

Lemak 6,5830 Lemak 6,5830

Protein 14,4826 Protein 14,4826

Abu 14,4826 Abu 14,4826

Amilase 0,6967 Amilase 0,6967

Ca(OH)2 0,3649 Ca(OH)2 0,3649

Total 5186,0874 Total 5186,0874

(34)

Neraca Massa III -

2

2. JET COOKER

Keluar

(kg/jam)

Dari M - 110 Ke R - 120

Pati 1161,2412 Pati 1161,2412

H2O 3988,2364 H2O 4649,7662

Abu 14,4826 Abu 14,4826

Ca(OH)2 0,3649 Ca(OH)2 0,3649

Massa steam 661,5298

Total 5847,6172 Total 5847,6172

3. TANGKI LIQUIFIKASI

Keluar

(kg/jam)

Dari E - 121 Ke R - 130

Pati 1161,2412 Pati 928,9930

H2O 4649,7662 H2O 4649,7662

Abu 14,4826 Abu 14,4826

Ca(OH)2 0,3649 Ca(OH)2 0,3649

Dekstrin 232,2482

Total 5847,6172 Total 5847,6172

(35)

3

4. SACHARIFIKASI

Keluar

(kg/jam)

Dari R - 120 Ke H - 133

Pati 928,9930 Pati 18,5799

H2O 4649,7662 H2O 4649,7662

Abu 14,4826 Abu 14,4826

Ca(OH)2 0,3649 Dekstrin 4,6450

Dekstrin 232,2482 H2SO4 53,6094

H2SO4 55,1867 CaSO4 0,6706

Penambahan Glukoamylase 0,5292

Glukoamylase 0,5292 Glukosa 1255,2553

H2O proses 127,0682 Maltosa 29,4448

Total 6030,4012 Total 6030,4012

(36)

4

5. ROTARY DRUM VACUM FILTER I

Keluar

(kg/jam)

Dari R - 130 Ke M - 140

Pati 18,5799 a, Filtrat

H2O 4649,7662 H2O 4663,7202

Lemak 6,5830 Sukrosa 29,4388

Protein 14,4826 H2SO4 53,5985

Abu 14,4826 Glukosa 1255,0009

Dekstrin 4,6450 b, Cake

H2SO4 53,6094 Pati 18,5799

CaSO4 0,6706 Lemak 6,5830

Glukosa 1255,2553 Protein 14,4826

Sukrosa 29,4448 Abu 14,4826

Enzim 1,2259 Dekstrin 4,6450

H2O proses 15,1674 CaSO4 0,6706

enzim 1,2259

H2O 0,9422

Sukrosa 0,0060

Glukosa 0,2544

H2SO4 0,0109

Total 6045,5686 Total 6045,5686

(37)

5

6. TANGKI STERILISASI

Keluar

(kg/jam)

Dari H - 133 5% Ke M - 211

H2O 4663,7202 H2O 233,1860

Sukrosa 29,4388 Sukrosa 1,4719

H2SO4 53,5985 H2SO4 2,6799

Glukosa 1255,0009 Glukosa 62,7500

95% Ke R210

H2O 4430,5342

Maltosa 27,9669

H2SO4 50,9186

Glukosa 1192,2509

Total 6001,7584 Total 6001,7584

(38)

6

7. TANGKI PRECULTURE

Keluar

(kg/jam)

Dari M - 110 Ke R - 120

H2O 233,1860 H2O 252,6771

Sukrosa 1,4719 H2SO4 2,6799

Glukosa 62,7500 C6H8O7 91,7324

H2SO4 2,6799 Biomassa 27,9785

NH4NO3 0,6084

KH2PO4 0,2366 Off gas

MgSO4,7H2O 0,0946 O2 12,3072

N2 96,2684

dari aerator

O2 29,2321

N2 96,2684

H2O 2,1962

A, Niger 27,0389

Total 455,7631 Total 455,7631

(39)

7

8. FERMENTOR

(kg/jam Komponen

Keluar

(kg/jam)

Dari M – 140 Ke H – 312

H2O 252,6771 H2O 4680,5160

H2SO4 2,6799 H2SO4 53,5985

Asam sitrat 91,7324 Asam sitrat 1378,8276

Biomass 47,0053

Biomass 27,9785

dari 95% tangki sterilisasi

off gas

H2O 4430,5342 O2 265,7516

Maltosa 27,9669 N2 91,4550

H2SO4 50,9186

Glukosa 1192,2509

NH4NO3 12,3195

KH2PO4 4,7909

MgSO4,7H2O 1,9164

dari aerator

O2 327,8474

N2 91,4550

H2O 2,0864

Total 6517,1540 6517,1540

(40)

8

9. ROTARY DRUM VACUM FILTER II

Keluar

(kg/jam)

Dari M - 210 Ke R - 320

H2O 4680,5160 a, Filtrat

H2SO4 53,5985 H2O 4692,0873

C6H8O7 1378,8276 H2SO4 53,5965

C6H8O7 1378,7746

Biomassa 47,0053

H2O proses 11,7513 b, Cake

H2O 0,1800

H2SO4 0,0021

C6H8O7 0,0530

Biomassa 47,0053

Total 6171,6988 Total 6171,6988

10. TANGKI NETRALISASI

Keluar

(kg/jam)

Dari H - 312 Ke R - 330

H2O 4692,0873 H2O 5099,5562

H2SO4 53,5965 Ca sitrat 1788,0984

Asam sitrat 1378,7746 Ca sulfat 74,3788

Ca(OH)2 837,5749

Total 6962,0333 Total 6962,0333

(41)

9

11. TANGKI ACIDIFIKASI

Keluar

(kg/jam)

Dari R - 320 Ke H - 332

H2O 5099,5562 H2O 5129,4531

Ca sitrat 1788,0984 Asam sitrat 1378,7746

CaSO4 1464,9480

Asam sulfat 98%

1055,6243

H2O 29,8969

Total 7973,1758 Total 7973,1758

12. ROTARY DRUM VACUM FILTER III

Keluar

(kg/jam)

Dari R - 330 Ke V - 340

Asam sitrat 1378,7746 H2O 5489,9171

CaSO4 1464,9480 Asam sitrat 1377,2229

H2O pencuci 366,2370 b, Cake

H2O 5,7730

Asam sitrat 1,5518

CaSO4 1464,9480

Total 8339,4128 Total 8339,4128

(42)

10

13. EVAPORATOR I

Keluar

(kg/jam)

Dari H - 332 Uap ke V - 341

H2O 5489,9171 H2O 2057,6086

Asam sitrat 1377,2229 lar asam sitrat

H2O 3432,3085

Asam sitrat 1377,2229

Total 6867,1400 6867,1400

14. EVAPORATOR II

Keluar

(kg/jam)

Dari V - 340 Ke S - 350

H2O 3432,3085 Uap 3189,2692

asam sitrat 1377,2229 larutan asam sitrat

H2O 243,0393

Total 4809,5314 Total 4809,5314

(43)

11

15. CRYSTALLIZER

Keluar

(kg/jam)

Dari V - 341 Ke H - 360

Asam sitrat 1377,2229 Asam sitrat C 1375,7841

H2O 243,0393 Asam sitrat L 1,4388

H2O 243,0393

Total 1620,2622 Total 1620,2622

16. CENTRIFUGE

Keluar

(kg/jam)

Dari H - 350 Ke B - 370

H2O 243,0393 H2O 243,0393

Asam sitrat C 1375,7841 Asam sitrat C 1375,7841

Asam sitrat L 1,4388 Asam sitrat L 1,4388

Total 1620,2622 1620,2622

(44)

12

17. ROTARY DRYER

Keluar

(kg/jam)

Dari H - 360 Ke A - 380

H2O 243,0393 H2O 14,7166

Ke H - 373

H2O 228,3228

Total 1618,8235 Total 1618,8235

18. CYCLONE

Keluar

(kg/jam)

Dari B - 370 Ke Udara

H2O 228,3228 H2O 228,3228

Ke A - 380

Total 365,9012 Total 365,9012

(45)

13

19. BALL MILL

Keluar

(kg/jam)

Dari B - 370 Ke H - 381

H2O 14,7166 H2O 14,7166

C6H8O7 1238,2057 C6H8O7 1374,4083

Dari H - 373

C6H8O7 136,2026

Total 1389,1249 Total 1389,1249

20. SCREEN

(kg/jam)

Komponen Keluar

(kg/jam)

Dari A - 380 Ke F - 383

H2O 14,7166 H2O 12,1195

C6H8O7 1374,4083 C6H8O7 1131,8657

H2O 2,5970

C6H8O7 242,5426

Total 1389,1249 Total 1389,1249

(46)

IV - 1

---Pra Rencana Pabrik Asam Sitrat

BAB IV

NERACA PANAS

1. JET COOKER

(kcal/jam) Komponen

Keluar

(kcal/jam)

a, Dari M - 110 a, ke R - 120

Pati 1857,9859 Pati 29727,7747

Air 19941,1820 Air 319058,9114

Lemak 29,7222 Lemak 475,5559

Abu 32,5859 Abu 521,3736

Ca(OH)2 0,3083 Ca(OH)2 4,9329

b, steam 429671,5274 b, Q loss 21483,5764

c, H kondensat 79972,3345

Total 451552,9478 Total 451552,9478

(47)

NERACA PANAS IV -

2

2. TANGKI LIQUIFIKASI

Keluar

(kcal/jam)

Dari E - 121 Ke R - 130

Pati 29727,7747 Pati 29727,77472

H2O 319058,9114 H2O 319058,9114

Lemak 475,5559 Lemak 475,5559

Abu 521,3736 Abu 521,3736

Ca(OH)2 4,9329 Ca(OH)2 4,9329

Dekstrin 5945,5549

Δreaksi 103454,4311 Total 356048,2810

H2O pendingin 34484,8104 H2O pendingin 137939,2415

Total 850035,8034 Total 850035,8034

(48)

NERACA PANAS IV -

3

3. COOLER

Keluar

(kcal/jam)

Dari R - 120 Ke R - 130

Pati 29727,77472 Pati 13005,9014

H2O 319058,9114 H2O 162741,8159

Lemak 475,5559 Lemak 208,0557

Abu 521,3736 Abu 228,1010

Ca(OH)2 4,9329 Ca(OH)2 2,1582

Dekstrin 5945,5549 Dekstrin 2601,1803

Qterserap 177123,6159

Total 356048,281 Total 356048,2810

(49)

NERACA PANAS IV -

4

4. TANGKI SACHARIFIKASI

(kcal/jam)

Komponen

(kcal/jam Keluar

Pati 13005,9014 Pati 208,0944

H2O 162741,8159 H2O 162741,8159

Lemak 208,0557 Lemak 208,0557

Abu 228,1010 Abu 228,1010

Ca(OH)2 2,1582 CaSO4 3,9664

Dekstrin 2601,1803 Dekstrin 52,0236

Glukoamylase 14,0767

b, Penambahan H2SO4 628,5701

Glukoamylase 2,0110 Glukosa 12169,7000

H2SO4 92,7136 Sukrosa 329,7815

c, ∆Hreaksi 141761,1630 H2O pendingin

H2O pendingin H2O 166001,0744

H2O 48823,8454

Total 369604,3980 Total 369604,3980

(50)

NERACA PANAS IV -

5

5. RDVF I

Keluar

(kcal/jam)

Dari R - 130 Ke M - 140

a, Filtrat

Pati 208,0944 H2O 165793,4983

H2O 162741,8159 H2SO4 350,5904

Lemak 208,0557 Glukos 1171,8257

Protein 126,7228 Sukrosa 14276,7396

Abu 228,1010 b, Buangan

H2SO4 628,5701 Pati 211,3622

CaSO4 4,0368 Lemak 211,3229

Dekstrin 52,0236 Protein 128,7127

Glukosa 27019,3701 Abu 231,6829

Sukrosa 329,7815 H2SO4 0,1294

Amilase 10,7299 CaSO4 4,1002

Glukoamylase 14,0767 Dekstrin 52,8406

H2O pencuci 530,8584 Glukosa 5,5610

Sukrosa 0,0679

Amilase 10,8984

Glukoamylase 14,2978

H2O 33,4950

Qterserap 9605,1118

Total 192102,2367 Total 192102,2367

(51)

NERACA PANAS IV -

6

6. TANGKI STERILISASI

Keluar

(kcal/jam)

Dari R - 130 Ke - 131

H2O 163230,2056 H2O 349779,0119

H2SO4 345,1700 H2SO4 739,6501

Sukrosa 14056,0104 Sukrosa 30120,0223

H steam 267523,5903 Hloss 13376,1795

Kondesat 49792,6548

446308,6847 446308,6847

7. COOLER

Keluar

(kg/jam)

Dari H - 133 Ke E - 142

H2O 349779,0119 H2O 23318,6008

H2SO4 739,6501 H2SO4 49,3100

Sukrosa 30120,0223 Sukrosa 2008,0015

QT 357570,1887

Total 383110,9165 Total 383110,9165

(52)

NERACA PANAS IV -

7

8. TANGKI PRECULTURE

Keluar

(kcal/jam)

H2O 1165,9300 H2O 1452,5822

H2SO4 4,4889 H2SO4 4,4889

Glukosa 192,9564 C6H8O7 209,1498

Sukrose 2,3551 Biomassa 139,8925

NH4NO3 1,2076

MgSO4,7H2O 0,1708 O2 567,5467

N2 666,0955 N2 2193,6136

O2 1930,3800

H2O 90,0800

A, Niger 135,1945

H2O pendingin

∆H reaksi 913052,0314 H2O 2312107,1185

H2O pendingin

H2O 1445066,949

Total 2362308,0853 2362308,0853

(53)

NERACA PANAS IV -

8

9. FERMENTOR

Keluar

(kcal/jam)

Dari M - 140 Ke H - 312

H2O 22152,6708 H2O 23642,5190

H2SO4 85,2887 H2SO4 89,7775

Glukosa 3666,1715 C6H8O7 3143,7270

Sukrosa 44,7470 Biomassa 235,6189

NH4NO3 24,6065

MgSO4,7H2O 3,4806 O2 372,5088

N2 2743,6486 N2 2743,6486

O2 733,1410

H2O 536,5129 Q loss 105140,2699

Dari preculture H2O pendingin

H2O 1452,5822 H2O 5327107,0058

H2SO4 4,4889

C6H8O7 209,1498

Biomassa 139,8925

∆H reaksi 2127878,4072

H2O pendingin

H2O 3329441,879

Total 5489121,6803 Total 5489121,6803

(54)

NERACA PANAS IV -

9

10.ROTARY DRUM VACUM FILTER II

Keluar

(kcal/jam)

Dari - R 210 Ke R - 320

H2SO4 89,7775 H2O 22515,4936

C6H8O7 3143,7270 H2SO4 85,2854

Biomassa 235,6189 C6H8O7 2986,4265

H2O pencuci 58,9047 b, Buangan

H2O 0,8590

H2SO4 0,0033

C6H8O7 0,1142

Biomassa 223,8380

Qterserap 1358,5274

Total 27170,5472 Total 27170,5472

(55)

NERACA PANAS IV -

10

11.TANGKI NETRALISASI

Keluar

(kcal/jam)

Dari H - 312 Ke R - 340

H2O 23700,5195 H2O 25737,8643

H2SO4 89,7741 Ca3(C6H5O7)2 2860,9579

C6H8O7 3143,6068 CaSO4 60,5155

∆H reaksi 25 0

C 1438011,1840

Dari tangki pelarut

Ca(OH)2 Q loss 71289,5330

Ca(OH)2 13945,9617 H2O pendingin

H2O 118896,5442 H2O 1497080,193

Total 1597787,5904 1597029,0633

12.TANGKI ACIDIFIKASI

Komponen

Masuk

(kcal/jam)

Komponen

Keluar

(kcal/jam)

Dari R - 320 Ke H - 332

H2O 25737,8643 H2O 25887,3488

Ca3(C6H5O7)2 2860,9579 C6H8O7 3143,6068

H2SO4 20428,8046 891,56264

H reaksi suhu 25 0C 4948332,7522 Qloss 248371,8930

H2O pendingin H2O pendingin

H2O 1303952,438 H2O 5215809,754

Total 6301312,8174 Total 6301312,8174

(56)

NERACA PANAS IV -

11

13.ROTARY DRUM VACUM FILTER III

Keluar

(kcal/jam)

Dari R - 330 Ke V - 340

a, Filtrat

H2O 25887,3488 H2O 23576,6799

Ca3(C6H5O7)2 2206,0399 C6H8O7 1876,2627

CaSO4 891,5626

b, Buangan

H2O pencuci H2O 24,6258

H2O 1831,1854 C6H8O7 2,0985

CaSO4 38,5429

QT 5297,9269

Total 30816,1367 Total 30816,1367

14.EVAPORATOR

(kcal/jam)

Komponen Keluar

(kcal/jam)

Dari H - 322 Ke S - 350

H20 27689,6125 H2O 10377,8672

C6H8O7 1514,6240 C6H8O7 18818,5326

Qsteam 1715848,1257 Uap air

H2O 1674067,9238

Qloss 41788,0386

Total 1745052,3622 Total 1745052,3622

(57)

NERACA PANAS IV -

12

15.BAROMETRIC CONDENSOR

Keluar

(kcal/jam)

Uap air ke V - 341 Uap air ke G - 344

H2O (g) 155753,6003 H2O (g) 8306,8587

H2O (l) 33227,4347

Total 155753,6003 Total 155753,6003

16.CRYSTALLIZER

Keluar

(kcal/jam)

Dari V - 341 Ke B - 370

H2O 10377,8672 H2O 1215,2069

C6H8O7 26816,4089 C6H8O7 C 3136,8143

H kristalisasi 38741,8941 C6H8O7 L 3,2804

Total 75936,1702 Total 75936,1702

(58)

NERACA PANAS IV -

13

17.ROTARY DRYER

kcal/jam) Komponen

Keluar

(kcal/jam)

Dari S - 350 Ke A - 380

H2O 1215,2069 H2O 506,2545

C6H8O7 2201,2732 C6H8O7 13630,2837

Udara Panas :

O2 101803,8521

Uap, debu dan

udara

N2 380996,9213 H2O 10137,61604

H2O 15645,5182 C6H8O7 1954,730606

O2 43339,35418

N2 162195,8322

H2O 260099,4353

Qloss 24922,31458

Total 501862,7717 501862,7717

18.HEATER

Keluar

(kcal/jam)

Udara bebas Udara ke Rotary dryer

O2 4847,8025 O2 67869,2347

N2 18142,7105 N2 253997,9475

H2O 745,0247 H2O 10430,3455

Qsupply 324802,0948 Qloss 16240,1047

Total 348537,6325 Total 348537,6325

(59)

V - 1

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. GUDANG TEPIOKA ( F - 111 )

Fungsi : Menampung asam sitrat dari supplier

Dasar Pemilihan : Bahan berbentuk solid

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 10 hari

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung tepung tapioka dari supplier

Kapasitas : 315,789 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 8,6 m

Lebar = 8,6 m

Tinggi = 4,3 m

Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

2. BUCKET ELEVATOR - 1 ( J - 112 )

Fungsi : memindahkan bahan dari F-111 ke F-113

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

(60)

Spesifikasi Alat V

2

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari belt conveyor ke silo

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ½ in

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 46 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (1,3 / 14) x 225 ft/mnt = 21 ft/menit

Putaran Head Shaft = (1,3 / 14) x 43 rpm = 5 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 4 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

(61)

Spesifikasi Alat V

3

3. SILO TEPUNG TAPIOKA ( F - 113 )

Fungsi : Menampung tepung tapioka.

Type : silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

- Waktu penyimpanan = 1 hari

Spesifikasi :

Volume : 1560 cuft = 45 m3

Diameter : 12 ft

Tinggi : 36 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

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

Jumlah : 1 buah

4. MIXING TANK ( M - 110 )

Fungsi : Melarutkan tepung tapioka dengan penambahan air proses,

Ca(OH)2 dan amilase.

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

pengaduk.