Model sistem Pengendalian Proses Fermentasi Etanol
Yang telah menciptakan tujuh langit berlapislapis.
Kamu sekali-kali tidak melihat pada
ciptaan Tuhan Yang Haha Pemurah sesuatu yang
tidak selmbang.
Maka lihatlah
berulangulang, adakah kamu llhat sesuatu yang tidak
seimbang ?
Kemudian
pandanglah sekali lag1
niscaya
penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan
tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihatanmu itupun dalam keadaan payah ( Q S , A1 Mulk:
3-4)
Mas Ogik yanq tercinta
MODEL SlSTENl PEIJGERIDALIAN PROSES FERMENTAS1 ETAWOL
Oleh
VUNUS
TRIYONGGO
F 22. 0690
1 9 8 9
f CIKULTAS
T E K N O L O G I PERTACUIAN
IWSTlTUT P E R T A N I A N 8 0 G Q f f
a Q G O R
YUNUY TRIYONGGO. F 2 2 . 0 6 9 0 .
Model Sistem Penqendalian Proses Fermentasi Etanol.
Di bawah bimbinqan MACHFUD dan
DJUMALI MANGUNWIDJAJA.
............................................................
R I N G K A S A N
Model
sistem
penqendalian
proses
fermentasi
etanol
(FERMENTA.MDYt89) dirancanq densan mensgabunqkan Model Pemasukan Data (DATA.BAS), Model Penaolahan Data (OLAHDATA.BAS),
dan Model Penqendalian (ETANO.BAS).
kur
Sebaaai parameter teru-
dipilih konsentrasi qlukosa dalam bioreakto-r
Parameter
terkendali diaunakan laju
Model
ETANO.BAS
umpan
terdiri dari enam
sub-model,
On-off (DNF.BAY1, Sub-model Pengendalian
(PPROP.BAS),
Sub-model
Pengendalian
(PP-I.BAS), Sub-model Pengendalian
dan
sukstr-at CFJ.
Sub-model Tanpa Penqendalian (TNP.BAS), Sub-model
lian
(S),
yaitu:
Penaenda-
Droporsional
Proporsional-Integral
Proporsional-Diferensial
(PP-D.BAS), dan Sub-model Pengendalian ~roporsional-Integral
-Diferensial
(PP-I-D.BAS).
Verifikasi
masing-masing
model mengqunakan data sekunder dari studi pustaka,
kan
sub-
sedang-
nilai parameter kendali Kp, Ti dan Td diperoleh
dengan
proses coba-coba.
Hasil
verifikasi
model
menunjukkan
bahwa
Sub-model
Tanpa ~engendalianmemberikan keluaran dengan Index
Perfor-
mance
terukur
berada
(IP) yang tinggi.
Hal ini berarti parameter
pada nilai yang tidak dikehendaki.
Sedangkan
sub-model PNF.BAS dihasilkan IP sebesar 2.400.
untuk
Dengan
maka
menggunakan harga Kp=0.3, Ti=0.33 dan
verifikasi
PPROP.BAS,
model memberikan IP
sebesar
3.313 untuk PP-I.BASk 3.613 untuk
Td=0.07,
3.570
untuk
PP-D.BAS
dan
3.297 untuk PP-I-D.BAS.
Analisa sensitivitas nilai I P terhadap perubahan
nilai
parameter kendali dan parameter rancangan model dapat
dila-
kukan untuk mendapatkan penampakan sistem yang optimal.
Dengan
memilih nilai IP yang terkecil, maka dapat
simpulkan bahwa aksi pengendalian terbaik untuk proses
difer-
mentasi etanol sistem fed-batch adalah aksi pengendalian onoff.
Pengendalian
dua posisi/
on-off
banyak
diterapkan
dalam proses-proses industri, karena n~urahdan e f e k t i f .
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODEL SISTEM PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI ETANOL
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
-
Oleh:
YUNUS TRIYONGGO
Dilahirkan pada tanggal 2 Januari 1967
dl Pati, Jawa Tengah
Tanggal lulus: 13 September 1989
Disetujui,
---I------------ --
Dosen Pembimbing I
DEA
.
--------------------Dosen Pembimbing II
.
.
KATA PENGANTAR
Puji
karena
syukur
p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d l r a t
a t a s r a h m a t d a n karunia-Nya,
Allah
penulis dapat
SWT,
menyele-,
s a i k a n s k r i p s i i n i t e p a t pada waktunya.
i n i d i b u a t u n t u k memenuhi
Skripsi
syarat-syarat
guna
m e r a i h g e l a r S a r j a n a T e k n o l o g i P e r t a n i a n pada J u r u s a n Teknolog1 Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi P e r t a n i a n ,
t i t u t P e r t a n i a n Bogor.
Penyusunan s k r i p s i d i l a k u k a n
sarkan
permodelan
studi
pustaka,
sistem
clan
berda-
pemrograman
V e r i f i k a s i model menggunakan d a t a yang
komputer.
Ins-
diperoleh
d a r i s t u d i pustaka s e r t a h a s i l p e n e l i t i a n dalam s k a l a " p i l o t
plant".
Banyak
p i h a k y a n g t e l a h memberikan b e r b a g a i
kemudahan
selama pelaksanaan p e n e l i t i a n dan p e n y e l e s a i a n s k r i p s i
Untuk
i t u p e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h yang
ini.
sebesar-be-
sarnya kepada:
.
1. I r . Machfud, MS.,
2.
Dr.Ir.
s e l a k u Dosen Pembimbing I ,
Djumali Mangunwidjaja, DEA.,
s e l a k u Dosen
Pembim-
b i n g 11,
3 . I r . J u d a Agung, y a n g t e l a h memberikan s a r a n - s a r a n
selama
penyusunan model,
4.
Ibu,
Bapak d a n Mas yang t e l a h memberikan d o r o n g a n
moril
d a n m a t e r i i l s e l a m a masa k u l i a h ,
5. Rekan-rekan warga Pondok "TARUNA", yang t e l a h
s e m a n g a t s e l a m a penyusunan s k r i p s i ,
iv
memberikan
6 . Rekan-rekan warqa "ARSIDA-4",
yanq t e l a h memberikan
ban-
t u a n te n a g a dan p i k i r a n selama p e n y e l e s a i a n s k r i p s i ,
V . Bskdn-rsken mahasiswa T I N , yanq t e l a h memherlkan d o r o n g a n
dan s u a s a n a a k r a b d i d al am p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .
Penulls
membutuhkan
m e n y a d a r l s e p e n u h n y a bahwa s k r i p s i
banyak
penyempurnaan.
Untuk
itu
in1
kritik
dan
sangat
s a r a n yang rnernhangun s e r t a l a n g k a h - l a n q k a h p e r b a i k a n
diharapkan
maslh
guna p e n y u s u n a n s k r i p s i yanq l e b i h b a i k d i
masa
mendatanq.
Semoga s k r i p s i i n i b e r m a n f a a t b a g i s i a p a s a j a
y a n g me-
merlukannya.
Bogor,
September 1 9 89
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
..................................
iv
DAFTAR TABEL .................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................
xii
I . PENDAHULUAN .....................................
1
I1 . TINJAUAN PUSTAKA ................................
4
A . PROSES FERMENTASI ETANOL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
B . SISTEM FERMENTASI FED-BATCH ..................
8
C . SISTEM PENGENDALIAN ..........................
10
D . SISTEM WAKTU DISKRIT .........................
14
E . TRANSFORMASI Z DAN KONSEP FUNGSI ALIH . . . . . . . .
19
F . METODA TUSTIN ................................
21
G . STABILITAS SISTEM ............................
23
H . INDEKS PENAMPAKAN ............................
26
I11 . METODOLOGI ......................................
28
A . PENDEKATAN SISTEM ............................
28
B . PERMODELAN SISTEM ............................
32
C . PERMODELAN MATEMATIK .........................
37
1. MODEL PEMASUKAN DATA (DATA.BAS) ...........
37
2 . MODEL PENGOLAHAN DATA (0LAHDATA.BAS) ......
40
KATA PENGANTAR
3
. MODEL
PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI
1ETANO.BAS) ...............................
...........................................
A . KONFIGURASI MODEL ............................
B . VERIFIKASI MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV . HASIL
52
84
84
85
V
.
PEMBAHASAN
......................................
. HUBUNGAN SEBAB AKIBAT ANTAR SUB SISTEM .......
B . PENGARUH SUBSTRAT TERHADAP PROSES FERHENTASI .
C . TIPE AKSI PENGENDALIAN .......................
D . PARAMETER KENDALI DALAM SISTEM PENGENDALIAN ..
E . KELUARAN MODEL PENGENDALIAN ..................
A
..............................
VI . KESIMPULAN DAN SARAN ............................
A . KESIMPULAN ...................................
B . SARAN ........................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................
LAMPIRAN ........................................
F . PENERAPAN MODEL
96
96
98
100
101
104
107
109
109
110
111
113
DAFTAR TABEL
Halaman
T a b e l 1. Data p a r a m e t e r p r o s e s f e r m e n t a s i e t a n o l
sistem fed-batch
87
Tabel 2. N i l a i - n i l a l
88
...........................
masukan p a r a m e t e r model ........
Yang telah menciptakan tujuh langit berlapislapis.
Kamu sekali-kali tidak melihat pada
ciptaan Tuhan Yang Haha Pemurah sesuatu yang
tidak selmbang.
Maka lihatlah
berulangulang, adakah kamu llhat sesuatu yang tidak
seimbang ?
Kemudian
pandanglah sekali lag1
niscaya
penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan
tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihatanmu itupun dalam keadaan payah ( Q S , A1 Mulk:
3-4)
Mas Ogik yanq tercinta
MODEL SlSTENl PEIJGERIDALIAN PROSES FERMENTAS1 ETAWOL
Oleh
VUNUS
TRIYONGGO
F 22. 0690
1 9 8 9
f CIKULTAS
T E K N O L O G I PERTACUIAN
IWSTlTUT P E R T A N I A N 8 0 G Q f f
a Q G O R
YUNUY TRIYONGGO. F 2 2 . 0 6 9 0 .
Model Sistem Penqendalian Proses Fermentasi Etanol.
Di bawah bimbinqan MACHFUD dan
DJUMALI MANGUNWIDJAJA.
............................................................
R I N G K A S A N
Model
sistem
penqendalian
proses
fermentasi
etanol
(FERMENTA.MDYt89) dirancanq densan mensgabunqkan Model Pemasukan Data (DATA.BAS), Model Penaolahan Data (OLAHDATA.BAS),
dan Model Penqendalian (ETANO.BAS).
kur
Sebaaai parameter teru-
dipilih konsentrasi qlukosa dalam bioreakto-r
Parameter
terkendali diaunakan laju
Model
ETANO.BAS
umpan
terdiri dari enam
sub-model,
On-off (DNF.BAY1, Sub-model Pengendalian
(PPROP.BAS),
Sub-model
Pengendalian
(PP-I.BAS), Sub-model Pengendalian
dan
sukstr-at CFJ.
Sub-model Tanpa Penqendalian (TNP.BAS), Sub-model
lian
(S),
yaitu:
Penaenda-
Droporsional
Proporsional-Integral
Proporsional-Diferensial
(PP-D.BAS), dan Sub-model Pengendalian ~roporsional-Integral
-Diferensial
(PP-I-D.BAS).
Verifikasi
masing-masing
model mengqunakan data sekunder dari studi pustaka,
kan
sub-
sedang-
nilai parameter kendali Kp, Ti dan Td diperoleh
dengan
proses coba-coba.
Hasil
verifikasi
model
menunjukkan
bahwa
Sub-model
Tanpa ~engendalianmemberikan keluaran dengan Index
Perfor-
mance
terukur
berada
(IP) yang tinggi.
Hal ini berarti parameter
pada nilai yang tidak dikehendaki.
Sedangkan
sub-model PNF.BAS dihasilkan IP sebesar 2.400.
untuk
Dengan
maka
menggunakan harga Kp=0.3, Ti=0.33 dan
verifikasi
PPROP.BAS,
model memberikan IP
sebesar
3.313 untuk PP-I.BASk 3.613 untuk
Td=0.07,
3.570
untuk
PP-D.BAS
dan
3.297 untuk PP-I-D.BAS.
Analisa sensitivitas nilai I P terhadap perubahan
nilai
parameter kendali dan parameter rancangan model dapat
dila-
kukan untuk mendapatkan penampakan sistem yang optimal.
Dengan
memilih nilai IP yang terkecil, maka dapat
simpulkan bahwa aksi pengendalian terbaik untuk proses
difer-
mentasi etanol sistem fed-batch adalah aksi pengendalian onoff.
Pengendalian
dua posisi/
on-off
banyak
diterapkan
dalam proses-proses industri, karena n~urahdan e f e k t i f .
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODEL SISTEM PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI ETANOL
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
-
Oleh:
YUNUS TRIYONGGO
Dilahirkan pada tanggal 2 Januari 1967
dl Pati, Jawa Tengah
Tanggal lulus: 13 September 1989
Disetujui,
---I------------ --
Dosen Pembimbing I
DEA
.
--------------------Dosen Pembimbing II
.
.
KATA PENGANTAR
Puji
karena
syukur
p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d l r a t
a t a s r a h m a t d a n karunia-Nya,
Allah
penulis dapat
SWT,
menyele-,
s a i k a n s k r i p s i i n i t e p a t pada waktunya.
i n i d i b u a t u n t u k memenuhi
Skripsi
syarat-syarat
guna
m e r a i h g e l a r S a r j a n a T e k n o l o g i P e r t a n i a n pada J u r u s a n Teknolog1 Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi P e r t a n i a n ,
t i t u t P e r t a n i a n Bogor.
Penyusunan s k r i p s i d i l a k u k a n
sarkan
permodelan
studi
pustaka,
sistem
clan
berda-
pemrograman
V e r i f i k a s i model menggunakan d a t a yang
komputer.
Ins-
diperoleh
d a r i s t u d i pustaka s e r t a h a s i l p e n e l i t i a n dalam s k a l a " p i l o t
plant".
Banyak
p i h a k y a n g t e l a h memberikan b e r b a g a i
kemudahan
selama pelaksanaan p e n e l i t i a n dan p e n y e l e s a i a n s k r i p s i
Untuk
i t u p e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h yang
ini.
sebesar-be-
sarnya kepada:
.
1. I r . Machfud, MS.,
2.
Dr.Ir.
s e l a k u Dosen Pembimbing I ,
Djumali Mangunwidjaja, DEA.,
s e l a k u Dosen
Pembim-
b i n g 11,
3 . I r . J u d a Agung, y a n g t e l a h memberikan s a r a n - s a r a n
selama
penyusunan model,
4.
Ibu,
Bapak d a n Mas yang t e l a h memberikan d o r o n g a n
moril
d a n m a t e r i i l s e l a m a masa k u l i a h ,
5. Rekan-rekan warga Pondok "TARUNA", yang t e l a h
s e m a n g a t s e l a m a penyusunan s k r i p s i ,
iv
memberikan
6 . Rekan-rekan warqa "ARSIDA-4",
yanq t e l a h memberikan
ban-
t u a n te n a g a dan p i k i r a n selama p e n y e l e s a i a n s k r i p s i ,
V . Bskdn-rsken mahasiswa T I N , yanq t e l a h memherlkan d o r o n g a n
dan s u a s a n a a k r a b d i d al am p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .
Penulls
membutuhkan
m e n y a d a r l s e p e n u h n y a bahwa s k r i p s i
banyak
penyempurnaan.
Untuk
itu
in1
kritik
dan
sangat
s a r a n yang rnernhangun s e r t a l a n g k a h - l a n q k a h p e r b a i k a n
diharapkan
maslh
guna p e n y u s u n a n s k r i p s i yanq l e b i h b a i k d i
masa
mendatanq.
Semoga s k r i p s i i n i b e r m a n f a a t b a g i s i a p a s a j a
y a n g me-
merlukannya.
Bogor,
September 1 9 89
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
..................................
iv
DAFTAR TABEL .................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................
xii
I . PENDAHULUAN .....................................
1
I1 . TINJAUAN PUSTAKA ................................
4
A . PROSES FERMENTASI ETANOL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
B . SISTEM FERMENTASI FED-BATCH ..................
8
C . SISTEM PENGENDALIAN ..........................
10
D . SISTEM WAKTU DISKRIT .........................
14
E . TRANSFORMASI Z DAN KONSEP FUNGSI ALIH . . . . . . . .
19
F . METODA TUSTIN ................................
21
G . STABILITAS SISTEM ............................
23
H . INDEKS PENAMPAKAN ............................
26
I11 . METODOLOGI ......................................
28
A . PENDEKATAN SISTEM ............................
28
B . PERMODELAN SISTEM ............................
32
C . PERMODELAN MATEMATIK .........................
37
1. MODEL PEMASUKAN DATA (DATA.BAS) ...........
37
2 . MODEL PENGOLAHAN DATA (0LAHDATA.BAS) ......
40
KATA PENGANTAR
3
. MODEL
PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI
1ETANO.BAS) ...............................
...........................................
A . KONFIGURASI MODEL ............................
B . VERIFIKASI MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV . HASIL
52
84
84
85
V
.
PEMBAHASAN
......................................
. HUBUNGAN SEBAB AKIBAT ANTAR SUB SISTEM .......
B . PENGARUH SUBSTRAT TERHADAP PROSES FERHENTASI .
C . TIPE AKSI PENGENDALIAN .......................
D . PARAMETER KENDALI DALAM SISTEM PENGENDALIAN ..
E . KELUARAN MODEL PENGENDALIAN ..................
A
..............................
VI . KESIMPULAN DAN SARAN ............................
A . KESIMPULAN ...................................
B . SARAN ........................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................
LAMPIRAN ........................................
F . PENERAPAN MODEL
96
96
98
100
101
104
107
109
109
110
111
113
DAFTAR TABEL
Halaman
T a b e l 1. Data p a r a m e t e r p r o s e s f e r m e n t a s i e t a n o l
sistem fed-batch
87
Tabel 2. N i l a i - n i l a l
88
...........................
masukan p a r a m e t e r model ........
Kamu sekali-kali tidak melihat pada
ciptaan Tuhan Yang Haha Pemurah sesuatu yang
tidak selmbang.
Maka lihatlah
berulangulang, adakah kamu llhat sesuatu yang tidak
seimbang ?
Kemudian
pandanglah sekali lag1
niscaya
penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan
tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihatanmu itupun dalam keadaan payah ( Q S , A1 Mulk:
3-4)
Mas Ogik yanq tercinta
MODEL SlSTENl PEIJGERIDALIAN PROSES FERMENTAS1 ETAWOL
Oleh
VUNUS
TRIYONGGO
F 22. 0690
1 9 8 9
f CIKULTAS
T E K N O L O G I PERTACUIAN
IWSTlTUT P E R T A N I A N 8 0 G Q f f
a Q G O R
YUNUY TRIYONGGO. F 2 2 . 0 6 9 0 .
Model Sistem Penqendalian Proses Fermentasi Etanol.
Di bawah bimbinqan MACHFUD dan
DJUMALI MANGUNWIDJAJA.
............................................................
R I N G K A S A N
Model
sistem
penqendalian
proses
fermentasi
etanol
(FERMENTA.MDYt89) dirancanq densan mensgabunqkan Model Pemasukan Data (DATA.BAS), Model Penaolahan Data (OLAHDATA.BAS),
dan Model Penqendalian (ETANO.BAS).
kur
Sebaaai parameter teru-
dipilih konsentrasi qlukosa dalam bioreakto-r
Parameter
terkendali diaunakan laju
Model
ETANO.BAS
umpan
terdiri dari enam
sub-model,
On-off (DNF.BAY1, Sub-model Pengendalian
(PPROP.BAS),
Sub-model
Pengendalian
(PP-I.BAS), Sub-model Pengendalian
dan
sukstr-at CFJ.
Sub-model Tanpa Penqendalian (TNP.BAS), Sub-model
lian
(S),
yaitu:
Penaenda-
Droporsional
Proporsional-Integral
Proporsional-Diferensial
(PP-D.BAS), dan Sub-model Pengendalian ~roporsional-Integral
-Diferensial
(PP-I-D.BAS).
Verifikasi
masing-masing
model mengqunakan data sekunder dari studi pustaka,
kan
sub-
sedang-
nilai parameter kendali Kp, Ti dan Td diperoleh
dengan
proses coba-coba.
Hasil
verifikasi
model
menunjukkan
bahwa
Sub-model
Tanpa ~engendalianmemberikan keluaran dengan Index
Perfor-
mance
terukur
berada
(IP) yang tinggi.
Hal ini berarti parameter
pada nilai yang tidak dikehendaki.
Sedangkan
sub-model PNF.BAS dihasilkan IP sebesar 2.400.
untuk
Dengan
maka
menggunakan harga Kp=0.3, Ti=0.33 dan
verifikasi
PPROP.BAS,
model memberikan IP
sebesar
3.313 untuk PP-I.BASk 3.613 untuk
Td=0.07,
3.570
untuk
PP-D.BAS
dan
3.297 untuk PP-I-D.BAS.
Analisa sensitivitas nilai I P terhadap perubahan
nilai
parameter kendali dan parameter rancangan model dapat
dila-
kukan untuk mendapatkan penampakan sistem yang optimal.
Dengan
memilih nilai IP yang terkecil, maka dapat
simpulkan bahwa aksi pengendalian terbaik untuk proses
difer-
mentasi etanol sistem fed-batch adalah aksi pengendalian onoff.
Pengendalian
dua posisi/
on-off
banyak
diterapkan
dalam proses-proses industri, karena n~urahdan e f e k t i f .
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODEL SISTEM PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI ETANOL
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
-
Oleh:
YUNUS TRIYONGGO
Dilahirkan pada tanggal 2 Januari 1967
dl Pati, Jawa Tengah
Tanggal lulus: 13 September 1989
Disetujui,
---I------------ --
Dosen Pembimbing I
DEA
.
--------------------Dosen Pembimbing II
.
.
KATA PENGANTAR
Puji
karena
syukur
p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d l r a t
a t a s r a h m a t d a n karunia-Nya,
Allah
penulis dapat
SWT,
menyele-,
s a i k a n s k r i p s i i n i t e p a t pada waktunya.
i n i d i b u a t u n t u k memenuhi
Skripsi
syarat-syarat
guna
m e r a i h g e l a r S a r j a n a T e k n o l o g i P e r t a n i a n pada J u r u s a n Teknolog1 Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi P e r t a n i a n ,
t i t u t P e r t a n i a n Bogor.
Penyusunan s k r i p s i d i l a k u k a n
sarkan
permodelan
studi
pustaka,
sistem
clan
berda-
pemrograman
V e r i f i k a s i model menggunakan d a t a yang
komputer.
Ins-
diperoleh
d a r i s t u d i pustaka s e r t a h a s i l p e n e l i t i a n dalam s k a l a " p i l o t
plant".
Banyak
p i h a k y a n g t e l a h memberikan b e r b a g a i
kemudahan
selama pelaksanaan p e n e l i t i a n dan p e n y e l e s a i a n s k r i p s i
Untuk
i t u p e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h yang
ini.
sebesar-be-
sarnya kepada:
.
1. I r . Machfud, MS.,
2.
Dr.Ir.
s e l a k u Dosen Pembimbing I ,
Djumali Mangunwidjaja, DEA.,
s e l a k u Dosen
Pembim-
b i n g 11,
3 . I r . J u d a Agung, y a n g t e l a h memberikan s a r a n - s a r a n
selama
penyusunan model,
4.
Ibu,
Bapak d a n Mas yang t e l a h memberikan d o r o n g a n
moril
d a n m a t e r i i l s e l a m a masa k u l i a h ,
5. Rekan-rekan warga Pondok "TARUNA", yang t e l a h
s e m a n g a t s e l a m a penyusunan s k r i p s i ,
iv
memberikan
6 . Rekan-rekan warqa "ARSIDA-4",
yanq t e l a h memberikan
ban-
t u a n te n a g a dan p i k i r a n selama p e n y e l e s a i a n s k r i p s i ,
V . Bskdn-rsken mahasiswa T I N , yanq t e l a h memherlkan d o r o n g a n
dan s u a s a n a a k r a b d i d al am p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .
Penulls
membutuhkan
m e n y a d a r l s e p e n u h n y a bahwa s k r i p s i
banyak
penyempurnaan.
Untuk
itu
in1
kritik
dan
sangat
s a r a n yang rnernhangun s e r t a l a n g k a h - l a n q k a h p e r b a i k a n
diharapkan
maslh
guna p e n y u s u n a n s k r i p s i yanq l e b i h b a i k d i
masa
mendatanq.
Semoga s k r i p s i i n i b e r m a n f a a t b a g i s i a p a s a j a
y a n g me-
merlukannya.
Bogor,
September 1 9 89
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
..................................
iv
DAFTAR TABEL .................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................
xii
I . PENDAHULUAN .....................................
1
I1 . TINJAUAN PUSTAKA ................................
4
A . PROSES FERMENTASI ETANOL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
B . SISTEM FERMENTASI FED-BATCH ..................
8
C . SISTEM PENGENDALIAN ..........................
10
D . SISTEM WAKTU DISKRIT .........................
14
E . TRANSFORMASI Z DAN KONSEP FUNGSI ALIH . . . . . . . .
19
F . METODA TUSTIN ................................
21
G . STABILITAS SISTEM ............................
23
H . INDEKS PENAMPAKAN ............................
26
I11 . METODOLOGI ......................................
28
A . PENDEKATAN SISTEM ............................
28
B . PERMODELAN SISTEM ............................
32
C . PERMODELAN MATEMATIK .........................
37
1. MODEL PEMASUKAN DATA (DATA.BAS) ...........
37
2 . MODEL PENGOLAHAN DATA (0LAHDATA.BAS) ......
40
KATA PENGANTAR
3
. MODEL
PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI
1ETANO.BAS) ...............................
...........................................
A . KONFIGURASI MODEL ............................
B . VERIFIKASI MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV . HASIL
52
84
84
85
V
.
PEMBAHASAN
......................................
. HUBUNGAN SEBAB AKIBAT ANTAR SUB SISTEM .......
B . PENGARUH SUBSTRAT TERHADAP PROSES FERHENTASI .
C . TIPE AKSI PENGENDALIAN .......................
D . PARAMETER KENDALI DALAM SISTEM PENGENDALIAN ..
E . KELUARAN MODEL PENGENDALIAN ..................
A
..............................
VI . KESIMPULAN DAN SARAN ............................
A . KESIMPULAN ...................................
B . SARAN ........................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................
LAMPIRAN ........................................
F . PENERAPAN MODEL
96
96
98
100
101
104
107
109
109
110
111
113
DAFTAR TABEL
Halaman
T a b e l 1. Data p a r a m e t e r p r o s e s f e r m e n t a s i e t a n o l
sistem fed-batch
87
Tabel 2. N i l a i - n i l a l
88
...........................
masukan p a r a m e t e r model ........
Yang telah menciptakan tujuh langit berlapislapis.
Kamu sekali-kali tidak melihat pada
ciptaan Tuhan Yang Haha Pemurah sesuatu yang
tidak selmbang.
Maka lihatlah
berulangulang, adakah kamu llhat sesuatu yang tidak
seimbang ?
Kemudian
pandanglah sekali lag1
niscaya
penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan
tidak menemukan sesuatu cacat dan penglihatanmu itupun dalam keadaan payah ( Q S , A1 Mulk:
3-4)
Mas Ogik yanq tercinta
MODEL SlSTENl PEIJGERIDALIAN PROSES FERMENTAS1 ETAWOL
Oleh
VUNUS
TRIYONGGO
F 22. 0690
1 9 8 9
f CIKULTAS
T E K N O L O G I PERTACUIAN
IWSTlTUT P E R T A N I A N 8 0 G Q f f
a Q G O R
YUNUY TRIYONGGO. F 2 2 . 0 6 9 0 .
Model Sistem Penqendalian Proses Fermentasi Etanol.
Di bawah bimbinqan MACHFUD dan
DJUMALI MANGUNWIDJAJA.
............................................................
R I N G K A S A N
Model
sistem
penqendalian
proses
fermentasi
etanol
(FERMENTA.MDYt89) dirancanq densan mensgabunqkan Model Pemasukan Data (DATA.BAS), Model Penaolahan Data (OLAHDATA.BAS),
dan Model Penqendalian (ETANO.BAS).
kur
Sebaaai parameter teru-
dipilih konsentrasi qlukosa dalam bioreakto-r
Parameter
terkendali diaunakan laju
Model
ETANO.BAS
umpan
terdiri dari enam
sub-model,
On-off (DNF.BAY1, Sub-model Pengendalian
(PPROP.BAS),
Sub-model
Pengendalian
(PP-I.BAS), Sub-model Pengendalian
dan
sukstr-at CFJ.
Sub-model Tanpa Penqendalian (TNP.BAS), Sub-model
lian
(S),
yaitu:
Penaenda-
Droporsional
Proporsional-Integral
Proporsional-Diferensial
(PP-D.BAS), dan Sub-model Pengendalian ~roporsional-Integral
-Diferensial
(PP-I-D.BAS).
Verifikasi
masing-masing
model mengqunakan data sekunder dari studi pustaka,
kan
sub-
sedang-
nilai parameter kendali Kp, Ti dan Td diperoleh
dengan
proses coba-coba.
Hasil
verifikasi
model
menunjukkan
bahwa
Sub-model
Tanpa ~engendalianmemberikan keluaran dengan Index
Perfor-
mance
terukur
berada
(IP) yang tinggi.
Hal ini berarti parameter
pada nilai yang tidak dikehendaki.
Sedangkan
sub-model PNF.BAS dihasilkan IP sebesar 2.400.
untuk
Dengan
maka
menggunakan harga Kp=0.3, Ti=0.33 dan
verifikasi
PPROP.BAS,
model memberikan IP
sebesar
3.313 untuk PP-I.BASk 3.613 untuk
Td=0.07,
3.570
untuk
PP-D.BAS
dan
3.297 untuk PP-I-D.BAS.
Analisa sensitivitas nilai I P terhadap perubahan
nilai
parameter kendali dan parameter rancangan model dapat
dila-
kukan untuk mendapatkan penampakan sistem yang optimal.
Dengan
memilih nilai IP yang terkecil, maka dapat
simpulkan bahwa aksi pengendalian terbaik untuk proses
difer-
mentasi etanol sistem fed-batch adalah aksi pengendalian onoff.
Pengendalian
dua posisi/
on-off
banyak
diterapkan
dalam proses-proses industri, karena n~urahdan e f e k t i f .
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODEL SISTEM PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI ETANOL
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
-
Oleh:
YUNUS TRIYONGGO
Dilahirkan pada tanggal 2 Januari 1967
dl Pati, Jawa Tengah
Tanggal lulus: 13 September 1989
Disetujui,
---I------------ --
Dosen Pembimbing I
DEA
.
--------------------Dosen Pembimbing II
.
.
KATA PENGANTAR
Puji
karena
syukur
p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d l r a t
a t a s r a h m a t d a n karunia-Nya,
Allah
penulis dapat
SWT,
menyele-,
s a i k a n s k r i p s i i n i t e p a t pada waktunya.
i n i d i b u a t u n t u k memenuhi
Skripsi
syarat-syarat
guna
m e r a i h g e l a r S a r j a n a T e k n o l o g i P e r t a n i a n pada J u r u s a n Teknolog1 Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi P e r t a n i a n ,
t i t u t P e r t a n i a n Bogor.
Penyusunan s k r i p s i d i l a k u k a n
sarkan
permodelan
studi
pustaka,
sistem
clan
berda-
pemrograman
V e r i f i k a s i model menggunakan d a t a yang
komputer.
Ins-
diperoleh
d a r i s t u d i pustaka s e r t a h a s i l p e n e l i t i a n dalam s k a l a " p i l o t
plant".
Banyak
p i h a k y a n g t e l a h memberikan b e r b a g a i
kemudahan
selama pelaksanaan p e n e l i t i a n dan p e n y e l e s a i a n s k r i p s i
Untuk
i t u p e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h yang
ini.
sebesar-be-
sarnya kepada:
.
1. I r . Machfud, MS.,
2.
Dr.Ir.
s e l a k u Dosen Pembimbing I ,
Djumali Mangunwidjaja, DEA.,
s e l a k u Dosen
Pembim-
b i n g 11,
3 . I r . J u d a Agung, y a n g t e l a h memberikan s a r a n - s a r a n
selama
penyusunan model,
4.
Ibu,
Bapak d a n Mas yang t e l a h memberikan d o r o n g a n
moril
d a n m a t e r i i l s e l a m a masa k u l i a h ,
5. Rekan-rekan warga Pondok "TARUNA", yang t e l a h
s e m a n g a t s e l a m a penyusunan s k r i p s i ,
iv
memberikan
6 . Rekan-rekan warqa "ARSIDA-4",
yanq t e l a h memberikan
ban-
t u a n te n a g a dan p i k i r a n selama p e n y e l e s a i a n s k r i p s i ,
V . Bskdn-rsken mahasiswa T I N , yanq t e l a h memherlkan d o r o n g a n
dan s u a s a n a a k r a b d i d al am p e n y e l e s a i a n s k r i p s i i n i .
Penulls
membutuhkan
m e n y a d a r l s e p e n u h n y a bahwa s k r i p s i
banyak
penyempurnaan.
Untuk
itu
in1
kritik
dan
sangat
s a r a n yang rnernhangun s e r t a l a n g k a h - l a n q k a h p e r b a i k a n
diharapkan
maslh
guna p e n y u s u n a n s k r i p s i yanq l e b i h b a i k d i
masa
mendatanq.
Semoga s k r i p s i i n i b e r m a n f a a t b a g i s i a p a s a j a
y a n g me-
merlukannya.
Bogor,
September 1 9 89
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
..................................
iv
DAFTAR TABEL .................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN .................................
xii
I . PENDAHULUAN .....................................
1
I1 . TINJAUAN PUSTAKA ................................
4
A . PROSES FERMENTASI ETANOL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
B . SISTEM FERMENTASI FED-BATCH ..................
8
C . SISTEM PENGENDALIAN ..........................
10
D . SISTEM WAKTU DISKRIT .........................
14
E . TRANSFORMASI Z DAN KONSEP FUNGSI ALIH . . . . . . . .
19
F . METODA TUSTIN ................................
21
G . STABILITAS SISTEM ............................
23
H . INDEKS PENAMPAKAN ............................
26
I11 . METODOLOGI ......................................
28
A . PENDEKATAN SISTEM ............................
28
B . PERMODELAN SISTEM ............................
32
C . PERMODELAN MATEMATIK .........................
37
1. MODEL PEMASUKAN DATA (DATA.BAS) ...........
37
2 . MODEL PENGOLAHAN DATA (0LAHDATA.BAS) ......
40
KATA PENGANTAR
3
. MODEL
PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI
1ETANO.BAS) ...............................
...........................................
A . KONFIGURASI MODEL ............................
B . VERIFIKASI MODEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV . HASIL
52
84
84
85
V
.
PEMBAHASAN
......................................
. HUBUNGAN SEBAB AKIBAT ANTAR SUB SISTEM .......
B . PENGARUH SUBSTRAT TERHADAP PROSES FERHENTASI .
C . TIPE AKSI PENGENDALIAN .......................
D . PARAMETER KENDALI DALAM SISTEM PENGENDALIAN ..
E . KELUARAN MODEL PENGENDALIAN ..................
A
..............................
VI . KESIMPULAN DAN SARAN ............................
A . KESIMPULAN ...................................
B . SARAN ........................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................
LAMPIRAN ........................................
F . PENERAPAN MODEL
96
96
98
100
101
104
107
109
109
110
111
113
DAFTAR TABEL
Halaman
T a b e l 1. Data p a r a m e t e r p r o s e s f e r m e n t a s i e t a n o l
sistem fed-batch
87
Tabel 2. N i l a i - n i l a l
88
...........................
masukan p a r a m e t e r model ........