Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN KALSIUM LAKTAT
DARI UBI KAYU BERKAPASITAS 12.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh : ERI SUSANTO NIM : 050425003
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(2)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN KALSIUM LAKTAT
DARI UBI KAYU BERKAPASITAS 12.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Nimia
Oleh :
Penguji I
ERI SUSANTO NIM : 050425003
Menyetujui,
Penguji II Penguji III
Ir.Indra Surya, MSc NIP :131.836.666
DR.Eng.Ir.Irvan, M.Si NIP :132.126.842
Rondang Tambun, ST.MT NIP : 132.282.133
Mengetahui, Koord. Tugas Akhir
DR.Eng.Ir.Irvan, M.Si NIP :132.126.842
Pembimbing I
Ir.Indra Surya, MSc NIP :131.836.666
Pembimbing II
Ir.Indra Surya, MSc NIP :132.282.134
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(3)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya lah penulis diberikan petunjuk dan jalan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan lancar dan baik.
Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan
Kalsium Laktat dari Ubi Kayu dengan Kapasitas 12.000 Ton/Tahun”.
Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas dan syarat dalam menempuh ujian sarjana pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia 2. Bapak Ir.Indra Surya, Msc selaku pembimbing Tugas Akhir
3. Ibu Maya Sarah, ST.MT selaku co-pembimbing Tugas Akhir
4. Bapak DR.Ir.Irvan,MSi dan Rondang Tambun,ST.MT selaku Dosen penguji pada sidang akhir Sarjana.
5. Seluruh Bapak dan Ibu Staf Pengajar dan Pegawai Jurusan Teknik Kimia
6. Orang Tua penulis yang tercinta, Ayahanda dan Ibunda yang telah membesarkan, memberikan doa, motivasi dan cinta serta mendidik ananda hingga menjadi Sarjana.
7. Seluruh teman-teman di jurusan Teknik Kimia Ekstension Stambuk ’05, semoga menjadi orang sukses semua dan kelak kita bertemu kembali dalam reuni nantinya.
(4)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR……… i
INTISARI………... iii
DAFTAR ISI……….. iv
DAFTAR TABEL………. vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang……… I-1
1.2. Rumusan Masalah……….. I-1
1.3. Tujuan Perancangan………... I-2
1.4. Manfaat Rancangan………... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ubi Kayu………. II-1
2.2. Glukosa……….. II-2
2.2.1. Kalsium Karbonat………. II-6
2.2.2. Asam Laktat………. II-7
2.2.3. Kalsium Laktat………. II-7
2.3. Deskripsi Proses……… ……… II-11
BAB III NERACA MASSA………
III-1
BAB IV NERACA PANAS………
IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN……….
V-1
(5)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
6.1. Instrumentasi………..
VI-1
6.2. Keselamatan Kerja………..
VI-7
BAB VII UTILITAS
7.1. Kebutuhan Uap (Steam)………. VII-1
7.2. Kebutuhan Air………. … VII-2
7.3. Kebutuhan Listrik……… VII-10
7.4. Kebutuhan Bahan Bakar………. VII-10
7.5. Unit Pengolahan Limbah……… VII-11
7.6. Spesifikasi Peralatan Utilitas……….. VII-15
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
8.1. Lokasi Pabrik……….. VIII-1 8.2. Tata Letak Pabrik ………... VIII-5 8.3. Perincian Luas Tanah………. VIII-5
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN
9.1. Pengertian Organisasi Dan Manajemen……….. IX-1 9.2. Bentuk Badan Usaha………... IX-1 9.3. Bentuk Struktur Organisasi………. IX-2 9.4. Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab……… IX-4 9.5. Tenaga Kerja dan Jam Kerja………... IX-9 9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja………... IX-11
BAB X EKONOMI DAN PEMBIAYAAN
10.1. Modal Ivestasi……… X-1 10.2. Biaya Produksi Total (BPT)... …………. X-4
(6)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
10.3. Analisa Aspek Ekonomi… ……… X-5
BAB XI KESIMPULAN………. XI-1
DAFTAR PUSTAKA……… DP-1 LAMP.A PERHITUNGAN NERACA MASSA……… LA-1 LAMP.B PERHITUNGAN NERACA PANAS………. LB-1 LAMP.C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN……… LC-1 LAMP.D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-1 LAMP.E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI……… . LE-1
(7)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1. Neraca Massa Pada Reaktor Hidrolisa………. III-1 Tabel 3.2. Neraca Massa Pada Sentrifuge………. III-1 Tabel 3.3. Neraca Massa Pada Reaktor Neutralizer………. III-2 Tabel 3.4. Neraca Massa Pada Membran Reverse Osmosis……… III-2 Tabel 3.5. Neraca Massa Pada Evaporator – 01……….. III-2 Tabel 3.6. Neraca Massa Pada Mixer – 03……….. III-3 Tabel 3.7. Neraca Massa Pada Fermentor……… III-3 Tabel 3.8. Neraca Massa Pada Decanter………... III-4 Tabel 3.9. Neraca Massa Pada Filter Press………. III-4 Tabel 3.10. Neraca Massa Pada Evaporator – 02……….. III-4 Tabel 4.1. Neraca Panas Pada Reaktor Hidrolisa……… IV-1 Tabel 4.2. Neraca Panas Pada Cooler C-01……… IV -2 Tabel 4.3. Neraca Panas Pada Reaktor Neutralizer………... IV -2 Tabel 4.4. Neraca Panas Pada Evaporator………...……….. IV -3 Tabel 4.5. Neraca Panas Pada Cooler C– 02……… IV -4 Tabel 4.6. Neraca Panas Pada Fermentor..……… IV -4 Tabel 4.7. Neraca Panas Pada Tangki Sterilisasi………. IV -5 Tabel 4.8. Neraca Panas Pada Cooler C-03………... IV-5 Tabel 4.9. Neraca Panas Pada Decanter ………... IV-5 Tabel 4.10. Neraca Panas Pada Evaporator E-02……… IV-6 Tabel 4.11. Neraca Panas Pada Rotary Cooler C-04……….. IV -6 Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Pada Pabrik Kalsium Laktat……… VII -1 Tabel 7.2. Kebutuhan Air sebagai Media Pendingin………. VII -2 Tabel 7.3. Kebutuhan Air sebagai Air Proses……… VII-3 Tabel 7.4. Perkiraan Pemakaian Air Untuk Kebutuhan………. VII-3
Tabel 7.5. Kualitas Air Sungai Silau……….. VII -3
(8)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah……… VIII -6
Tabel 9.1. Jumlah Tenaga Kerja Deserta Tingkat Pendidikan………….. IX -9 Tabel 9.2. Pembagian Kerja Shift Tiap Regu……… IX -11 Tabel 10.1. Modal Investasi Tetap………. X -2
Tabel 10.2. Modal Kerja……… X
-3
Tabel 10.3. Biaya Tetap………. X
-4
Tabel 10.4. Biaya Variable……… X
(9)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang
Pada masa sekarang ini, Indonesia sedang menitik beratkan pembangunan nasional dibidang perekonomian yang diperioritaskan pada keterkaitan industri dan pertanian dengan bidang lainnya yang bisa tumbuh dan berkembang dengan kemampuan sendiri.
Pembangunan industri ditujukan untuk membantu memperkokoh struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor, memperluas lapangan kerja dan kesempatan usaha sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan diberbagai sektor pembangunan lain dengan meningkatkan kemandirian perekonomian nasional, meningkatkan kemampuan bersaing dengan pangsa pasar dalam dan luar negeri serta tetap memelihara fungsi lingkungan hidup.
Sampai saat ini kebutuhan industri dalam negeri masih harus diimpor dari luar negeri. Salah satu jenis produksi industri yang dibutuhkan dalam jumlah kebutuhannya yang terus meningkat adalah kalsium laktat yang hingga saat ini masih harus di impor dari luar negeri.
Industri kalsium laktat melalui proses hidrolisa glukosa ubi kayu dan dilanjutkan fermentasi asam laktat dengan kalsium karbonat merupakan proses yang menguntungkan. Industri ini sangat diperlukan di Indonesia yang mana dimanfaatkan sebagai bahan baku industri farmasi diantaranya digunakan sebagai antasida serta untuk melawan defisiensi kalsium pada manusia. Kalsium laktat dapat diserap dalam berbagai kondisi pH dan tidak memerlukan tambahan zat nutrisi lain untuk daya serapnya.
1.2.Rumusan Masalah
Masalah produktivitas dan kebutuhan konsumsi kalsium laktat dalam masyarakat perlu ditangani dengan serius, terutama oleh para pelaku industri. Untuk dapat mengembangkan kuantitas dan kualitas produksi kalsium laktat maka dibuka pabrik kalsium laktat yang memanfaatkan ubi kayu sebagai bahan baku utama.
(10)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tuntutan untuk memenuhi kebutuhan kalsium laktat mendorong eksperimen-eksperimen baru dan diharapkan dapat menyelesaikan masalah konsumsi kalsium laktat oleh para konsumen baik secara langsung maupun tidak langsung.
1.3. Tujuan Rancangan
Tujuan perancangan pabrik kalsium laktat ini adalah untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan kalsium laktat sebagai bahan pengawet dan bahan tambahan untuk industri farmasi.
Dengan adanya pabrik kalsium laktat di Indonesia diharapkan dapat memanfaatkan ubi kayu secara maksimal sehingga memiliki nilai tambah. Disamping itu pabrik ini diharapkan mampu menyerap tenaga kerja yang jumlahnya terus bertambah dan merangsang munculnya industri-industri lanjutan di Indonesia.
1.3.Manfaat Rancangan
Manfaat dari perancangan pabrik pembuatan kalsium laktat ini adalah: 1. Membuka lapangan kerja baru.
2. Masyarakat mendapatkan informasi tentang proses perancangan suatu pabrik kimia, seperti pabrik pembuatan kalsium laktat.
(11)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ubi Kayu
Ubi kayu (Manihot utilissima Pohl) atau (Manihot esculenta Crant) berasal dari Amerika Selatan (Brazillia). Masuk ke Indonesia pada abad ke –17 melalui pedagang Portugis. Dalam dunia perdagangan ubi kayu dikenal dengan Cassava (Inggris), Yuka (Spanyol) dan mandiaca (Portugal). Sekarang ini Indonesia menjadi penghasil ubi kayu terbesar kedua di dunia. Pembudidayaan ubi kayu tidak sukar dan dapat tumbuh di tanah-tanah yang kurang subur dengan hasil yang cukup memuaskan (Brautlecht, 1953)
Adapun sistematika dari tanaman ubi kayu adalah sebagai berikut: Divisio : Spermatophyta
Sub divisio : Angiospermae Kelas : Dicotiledoneae
Ordo : Euphorbiales
Familia : Euphorbiaceae
Genus : Manihot utilissima Pohl atau Manihot esculenta Crant
Nama Daerah : Kentila (Aceh), Godong hau (Batak), Gawi farasi (Nias), Singkong, Sampean (Sunda)
2.1.1. Komposisi Zat Yang Dikandung
Kandungan karbohidrat dari ubi kayu adalah tertinggi dibandingkan dengan jenis umbi-umbian lainnya dan hal ini dapat dilihat pada table 1.
Komposisi ubi kayu dipengaruhi oleh varietas, umur panen, lingkungan agronomi dan tempat tumbuh (Wijandi, 1976)
Pada umumnya kadar pati pada ubi kayu rata-rata 30 %. Kadar pati pada jenis ubi kayu pahit lebih tinggi dari pada ubi kayu manis, sehingga jenis ubi kayu yang pahit lebih banyak diperdagangkan untuk membuat tepung tapioca (Ciptadi, 1976)
(12)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 1. Komposisi kimia ubi kayu segar per 100 gram.
Bahan Symbol Ubi Kayu Putih Ubi Kayu Kuning
Kalori Protein Lemak Karbohidrat
Kalsium Phospor
Besi Vitamin A Vitamin B1
Vitamin C Air
Bagian yang dapat dimakan
cal gr gr gr mg mg mg SI mg mg gr %
146,00 1,20 0,30 34,70 33,00 40,00 0,70 0,00 0,06 30,00 75,00 75,00
157,00 0,80 0,30 37,90 33 ,00
40,00 0,70 385,00
0,06 30,00 75,00 75,00
Sumber : Direktorat Gizi Dep.Kes R.I (1972), di dalam Ciptadi, 1976
2.2. Glukosa
Monosakarida yang terpenting dan mengandung enam atom karbon, dikenal dengan nama glukosa ( C6H12O6) dan dektrosa (C6H10O6 ) yang disebut juga gula
darah atau gula anggur. Glukosa merupakan salah satu aldoheksosa yang berisomer, yang merupakan unsure penting dalam alam, maupun karena peranannya yang penting
(13)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
dalam proses biologis. Glukosa adalah gula yang merupakan hasil ubahan semua karbohidrat dalam tubuh sebelum proses-proses oksidasi. Glukosa dijumpai dalam semua buah-buahan masak, dan terutama melimpah dalam anggur. Banyak karbohidrat lain misalnya : Maltosa, Sukrosa, dan pati menghasilkan glukosa bila dihidrolisa.
Reaksi kimia dan analisa menyatakan bahwa molekul glujkosa mengandung lima gugus hidroksil dan sebuah gugus aldehida yang direkatkan pada rantai enam karbon. Maka glukosa dapat dipaparkan oleh rumus bangun berikut ini. (Fessenden, 1999)
H
HOC2CHCHCHCHC=O OH OHOHOH
Terdapat empat atom karbon kiral yang tidak sama dalam sebuah molekul glukosa, maka akan terdapat 24 atau 16 isomer optis yang mungkin, artinya glukosa biasa adalah salah satu dari enam belas aldoheksosa, semuanya mempunyai rumus bangun yang sama. Keenam belas gugus itu diisolasi dan diidentifikasi. Sifat-sifat glukosa :
• Optis aktif
• Memutar bidang polarisasi
• Tidak berbau, berbhentuk kristal putih, rasanya manis
• Titik lebur (m.p) = 1460C
• Titik beku = 141,80C
• Berat molekul = 180,16 gr/mol
• Kapasitas panas = 0,29 kkal/kg0C
• Spesifik gravity (250C) = 1,544 (Perry, 1997)
Sirup glukosa (gula cair) banyak digunakan dalam pembuatan permen, es krim, manisan buah-buahan, campuran obat-obatan, campuran tembakau, campuran semir sepatu, pembuatan sabun, perekat dan sebagainya. Penggunaannya tergantung pada kadar dektrosa (D-Glukosa) dan kemurnian sirup.
(14)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009 2.3. Pati
Pati adalah homopolimer dari monosakarida yang merupakan sumber utama energi yang menyusun sebagian besar makanan. Berbagai jenis hasil pertanian digunakan sebagai sumber pati seperti ubi kayu, jagung, sagu, ubi jalar dan jenis umbi-umbian lainnya (Goutara dan Wijandi, 1975).
Pati tersusun dari unsure karbon, hydrogen dan oksigen dengan rumus kimia (C6H10O5)n. Struktur pati terdiri dari dua komponen yaitu amilosa 10 – 20 % dan amilopektin 80 – 90 %.
Amilosa merupakan komponen pati yang tidak larut dalam air dingin tetapi larut dalam air panas (60 – 800C), mempunyai berat molekul rata-rata 10.000 – 60.000 yang terdiri dari rantai satuan glukosa yang dihubungkan pada kedudukan atom karbon 1,4 oleh α - glukosida.
CH2OH CH2OH CH2OH
O O O
OH OH
O O O O
OH
OH OH
Gambar 1. Rumus Molekul Amilosa
Amilopektin adalah bagian pati yang tidak larut, mempunyai berat molekul rata-rata 60.000 – 1.000.000 yang terdiri dari rantai satuan glukosa yang dihubungkan pada kedudukan atom karbon dari rantai cabang 1,6 oleh ikatan α - glukosida (Holleman dan Aten, 1956; Mertz, 1960)
(15)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
CH2OH H
H
n OH H
O
CH2OH H OH
CH2
H H H H
O O
n O n
OH H OH H
H OH H OH
Gambar 2 : Rumus Molekul Amilopektin
Komposisi Kimia Pati
MenurutBrautlecht (1953), komposisi kimia pati ubi kayu yang sudah diselidiki bersama Eynen – Lane dapat dilihat dalam table 3 berikut :
Tabel 3. Komposisi Tapioka Menurut Brautlecht
Kompaonen Hasil Analisis (%)
Eynen – lane Barutlecht
Air Protein Lemak Abu
Pati
9,00 – 18,00 0,30 – 1,00 0,10 – 0,40 0,10 – 0,80 81,00 – 89,00
11,30 0,50 0,10 0,90 88,01 Sumber : Brautlecht (1953)
(16)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Pada garis besarnya, proses pembuatan pati (tapioca) terdiri dari beberapa tahap (Brautlecht , 1953) :
a. Umbi ubi kayu dibuang kulit luarnya lalu dibersihkan
b. Pemarutan umbi, untuk memecahkan dinding sel agar butir pati di dalamnya dapat terlepas. Dalam pemarutan ini tidak semua sel-sel itu pecah oleh karena itu hasil parutan diremas kuat
c. Peremasan dan penyaringan dengan penambahan air, kemudian pengendapan pati 24 jam di bak (panci). Pati yang mengendap di cuci beberapa kali dengan air sampai cairan menjadi jernih
d. Pengeringan dapat dilakukan di sinar matahari atau di alat pengering, untuk mencegah perkembangan mikroba
e. Menggiling pati yang masih kasar dan pengayakan
Menurut Brautlecht (1953), dalam hal pengeringan tepung tapioka kadar air yang terbaik berada diantara 10 – 14 %. Tetapi pada umumnya untuk pengeringan tepung tapioka ditetapkan sampai kadar air 14,55 – 17,5 %. Kadar air yang tinggi akan memudahkan tumbuhnya jamur dan berbau sehingga tepung menjadi rusak dan mutunya menurun.
Pati dapat dimodifikasi melalui cara hidrolisis, oksidasi, cronslinking dan subtitusi. Produk-produk modifikasi tersebut diantaranya thin boiling starch, pati teroksidasi, pregelatinized starch dan glukosa (Tjokroadikoesoemo, 1986).
2.1.3. Kalsium Karbonat (CaCO3)
Kalsium karbonat adalah suatu senyawa kimia dengan rumus CaCO3. Kalsium
karbonat merupakan suatu unsur yang umum dapat ditemui dalam semua bagian didunia , yang mana sumber utamanya berasal dari kulit kerang dan organisme – organisme laut lainnya dan cangkang telur. Kalsium karbonat dipakai dalam bahan ramuan kapur untuk kesuburan tanah pertanian yang mengandung mineral . Pada obat – obatan biasanya digunakan sebagai anti defisiensi zat kapur dan sebagai antasida. Kalsium karbonat jika bereaksi dapat terurai menjadi karbonat lainnya seperti:
(17)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
2. Senyawa ini melepas karbondioksida pada pemanasan melebihi 840oC dan membentuk kalsium oksida atau dengan nama lain quicklime.
CaCO3 CaO + CO2
3. Kalsium karbonat akan bereaksi dengan air dan jenuh dengan karbondioksida
untuk membentuk larutan kalsium bikarbonat. CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
2.1.4. Asam Laktat
Asam laktat juga disebut dengan asam susu atau cuka susu atau menurut IUPAC adalah cuka 2- hydroxypropanoic dan berperan dalam beberapa proses – proses biokimia. Asam laktat ditemui pertama kali pada tahun 1780 oleh satu Ahli kimia bangsa swedia,yaitu Carl Wilhelm, Scheele, dan merupakan salah satu asam karbon dengan satu rumusan kimia dari C3H6O3. Asam laktat mempunyai kelompok hidroksit sampai gugus karboksil, pembuatan asam laktat cuka hidroksi alfa (AHA).
Asam laktat/asam susu bersifat kiral dan mempunyai dua isomer optis. Salah satu dikenal sebagai cuka L-(+)-lactic atau (cuka S)-lactic. Cuka L-(+)-Lactic adalah isometri secara biologi.
2.1.5. Kalsium Laktat
Kalsium laktat berupa kristal-kristal putih yang dapat dihasilkan dari reaksi hasil fermentasi asam laktat terhadap kalsium karbonat .
2CH3CHOHCOOH + CaCO3 (CH3CHOHCOO)2Ca + H2CO3
Umumnya kalsium laktat di temukan pada keju yang sudah lama terbentuk. Dalam industri farmasi kalsium laktat banyak dijumpai sebagai antasida serta untuk melawan defisiensi kalsium. Kalsium laktat dapat diserap dalam berbagai kondisi pH dan tidak memerlukan tambahan zat nutrisi lain untuk daya serapnya.
Kalsium laktat ditambahkan pada makanan mengandung gula tinggi dengan maksud mencegah pembusukan gigi. Apabila ditambahkan pada permen karet yang mengandung xylitol maka dapat menambah remineralisasi dari enamel gigi.
Dalam bidang pangan, kalsium laktat ditambahkan pada potongan buah segar seperti melon untuk mengawetkan tekstur dan kesegarannya tanpa menimbulkan citarasa pahit yang dihasilkan oleh kalsium klorida yang terkandung pada bahan tersebut.
(18)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.2. Sifat Bahan Pereaksi
2.2.1. Asam Klorida (HCl) a. Sifat Fisika :
Berat molekul : 36,7 gr/ml
Titik didih (760 mmHg) : - 85,0230C
Titik beku pada tekanan saturation (tripel point) : -114,190C
Densitas gas, gr/ml
Pada 200C : 0,001526 Pada 250C : 0,001500
Indeks reaktif gas
nD20 pada 1 atm : 0,000415
nD25 pada 1 atm : 0,000408
b. Sifat Kimia :
Asam Kuat
Larut dalam air
Bereaksi dengan basa menghasilkan garam dan air Reaksi
HCl + NaOH NaCl + H2O (Perry, 1997)
2.2.2. Natrium Hidroksida (NaOH) a. Sifat Fisika :
Warna : PUTIH
Berat molekul : 40 GR/ML
Spesifik grafity : 2,130
Titik didih (760 mmHg) : 13900C
Titikleleh (760 mmHg) : 318,40C
Viskositas : 1,103 cP
Entropi ( S) : 64,46 J/K mol
Kapasitas kalor (Cp) : 59,54 J/K mol
Entalpi pembentukan ( Hf), 250
C : -425,61 KJ/mol
Energi bebas Gibbs pembentukan ( Gf), 250C : - 379,49 KJ/mol
(19)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
b. Sifat Kimia :
Basa kuat
Larut dalam air
Zat yang sangat reaktif
Bereaksi dengan asam menghasilkan garam dan air Reaksi
NaOH + HCl NaCl + H2O (Perry, 1997)
2.2.3. Natrium Klorida (NaCl) a. Sifat Fisika :
Berat molekul : 58,45 gr/mol
Indeks reaktif : 1,544
Spesifik gravity : 2,163
Titik leleh (760 mmHg) : 800,40C
Titik didih (760 mmHg) : 14130C
Kapasitas kalor (Cp) : 50,50 J/K mol
Entropi (∆S)
NaCl(s) : 72,13 J/K mol
NaCl(aq) : 115,0 J/K mol Entalpi pembentukan (∆Hf), 250C
NaCl(s) : -411,15 KJ/mol NaCl(aq) : -407,1 KJ/mol
Energi bebas Gibbs pembentukan (∆Gf),250C NaCl(s) : -348,14 KJ/mol
NaCl(aq) : -393,0 KJ/mol (Perry, 1997)
b. Sifat Kimia :
Larut dalam air
Senyawa yang tersusun atas Na dan Cl
Tidak bereaksi dengan asam maupun basa (Perry, 1997) 2.2.4. Air (H2O)
(20)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Berat molekul : 18,015 gr/mol
Titik didih (760 mmHg) : 1000C
Titik beku (760 mmHg) : 00C
Densitas : 0,998 gr/ml
Tegangan permukaan : 71,97 dyne/cm
Indeks bias : 1,3325 nD
Viskositas : 8,949 mP
Konstanta disosiasi ionic : 10-14
Panas ionisasi : 55,71 KJ/mol
Panas pembentukan (180C) : 285,89 KJ/mol
Panas fusi (00C) : 6,010 KJ/mol
Panas penguapan (1000C) : 40,6150C
Konstanta dielektrik : 77,94
Kecepatan suara : 1496,3 m/det
Komprerssibilitas isothermal : 45,6 x 10-6
Poanas spesifik : 4,179 J/gr0C
Konduktivitas thermal (200C) : 5,98 x 10-3 watt/cm2 (0C/cm)
Konduktivitas elektrik : < 10-8 ohm-1 cm-1
Kapasitas kalor (Cp), 250C H2O (s) : 75,291 J/K mol
H2O(g) : 33,58 J/K mol Entropi (∆S), 250C
H2O(s) : 69,91 J/K mol
H2O(g) : 188,83 J/K mol Entalpi pembentukan (∆Hf), 250C
H2O(s) : -285,83 KJ/mol
H2O(g) : -241,82 KJ/mol
Energi bebas Gibbs pembentukan (∆Gf), 250C H2O(s) : -237,83 KJ/mol
H2O(g) : -228,57 KJ/mol
Entalpi peleburan, 250C : 6,008 KJ/mol
(21)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
b. Sifat Kimia :
Pelarut netral
Senyawa yang tersusun atas H2 dan O2
2H2 + O2 2H2O
Senyawa polar karena memiliki pasangan electron bebas
Bereaksi dengan basa kuat dan asam kuat
Bereaksi dengan logam ( Kirk Othmer, 1960)
2.3. Deskripsi Proses
Pabrik Kalsium laktat ini direncanakan menggunakan proses hidrolisa, dengan bahan pertimbangan sebagai berikut :
-. Prosesnya lebih mudah dan sederhana
-. Dapat menghasilkan produk yang dapat bersaing di pasar industri
-. Hasil samping berupa pati yang tidak diolah tapi langsung dibuang menjadi limbah Adapun tahapan proses pembuatan kalsium laktat ini sebagai berikut :
2.3.1. Tahap awal
2.3.1.1.Penghancuran ubi kayu
Ubi kayu yang telah dikupas dimasukkan ke dalam gudang bahan baku. Olehkarena bentuknya berupa padatan maka perlu dihancurkan terlebih dahulu. Ubi kayu dihancurkan dengan mesin penghancur dan menghasilkan serbuk pati yang masih mengandung banyak air.
2.3.2. Tahap Pembuatan 2.3.2.1.Proses hidrolisa
Serbuk pati ubi kayu banyak mengandung air (62,5 %) yang diumpankan ke dalam reactor hidrolisa. Karbohidrat yang dikandung serbuk pati ubi kayu berupa polihidrat (pati). Pati dapat dihidrolisa dalam suasana asam menghasilkan glukosa. (Slamet sudarmadji, 1989)
Reaksi :
HCl
(C6H10O5)n (C6H12O6)n
(22)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Pada unit ini ditambahkan HCl sebagai katalisator dengan perbandingan 4 : 1 dengan bahan baku (4 liter HCl/1 kg ubi kayu) (Ponten Naibaho, 1983). Proses dapat berlangsung cepat jika dipanaskan hingga 800C. Pada proses ini konversi reaksi sebesar 80 %. (Ponten Naibaho, 1983)
Sebelum masuk ke proses selanjutnya, produk yang dihasilkan didinginkan terlebih dahulu untuk keamanan proses selanjutnya, dengan menggunakan cooler (350C, 1 atm)
2.3.2.2.Proses Pemisahan
Pada proses ini, glukosa akan dipisahkan dari pati ubi kayu yang tidak terhidrolisa. Fasa yang tidak terhidrolisa berupa lemak, protein, dan abu berbentuk padatan dipisahkan dengan sentrifugal, alat ini bekerja secara kontinu dengan effisiensi 90 % (Perry, 1997). Padatan akan mengendap dan dialirkan ke bak penampungan dan selanjutnya dibuang, sedangkan glukosa dialirkan ke reaktor netralisasi.
2.3.2.3.Penetralan
Bertujuan untuk menetralkan kandungan HCl dalam glukosa dengan penambahan NaOH 1 N.
Reaksi yang terjadi :
HCl + NaOH NaCl + H2O
HCl merupakan asam kuat dan NaOH juga merupakan basa kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam, dengan konversi 99 % dan selanjutnya larutan glukosa (0,0028 µm) dipisahkan dari NaCl (0,00076 µm). Pemisahaan dilakukan dengan menggunakan membran reverse osmosis, pemisahan ini berdasarkan perbedaan ukuran molekul dengan effisiensi 97 % (Perry, 1997). Larutan NaCl yang telah terpisah dialirkan ke bak penampungan.
2.3.2.4.Evaporasi
Larutan glukosa yang telah terpisah akan diuapkan untuk menghilangkan air yang terkandung di dalamnya secara single effect evaporation pada suhu 1060C dan tekanan 1 atm, dengan effisiensi 80 % (Perry, 1997). Uap yang berasal dari steam dikeluarkan sebagai kondensat, sedangkan air dan sisa HCl yang berasal dari reaktor netralisasi yang terkandung dalam glukosa keluar
(23)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
sebagai uap dari evaporator. Glukosa yang keluar dari evaporator selanjutnya dialirkan mixer.
2.3.3. Pencampuran
Di dalam mixer ditambahkan bahan pendukung seperti CaCO3, serbuk susu dan (NH4)2HPO4. Setelah dilakukan pencampuran, hasilnya dialirkan ke fermentor.
2.3.4. Fermentasi
Didalam fermentor dilakukan fermentasi untuk menghasilkan asam laktat kemudian direaksikan dengan kalsium karbonat untuk menghasilkan kalsium laktat dengan bantuan bakteri yang telah dibiakan di culture tank.
2.3.5. Sterilisasi
Didalam tangki steril, semua zat yang telah difermentasi kemudian disterilkan untuk membunuh bakteri yang tidak diinginkan.Setelah disterilkan, maka produk dialirkan ke decanter untuk memekatkan produk dan dialirkan kembali ke cooler untuk menghilangkan kandungan air. Produk yang telah terpisah dari air dialirkan kembali ke rotary cooler. Setelah menjadi serbuk, produk kalsium laktat siap dipacking dan disimpan ke gudang produksi.
(24)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas bahan baku = 12.000 ton/tahun
= 12.000.000 kg/tahun
Operasi pabrik = 300 hari/tahun, 24 jam/hari
Produksi pabrik = 12.000.000 x 1/300 x 1/24
= 1666,6667 kg/jam
Basis perhitungan = 1 jam operasi
_____________________________________________________________________ __
3.1. Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (R-01) Tabel A.1 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (R-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 2 Alur 3 Alur 4
Karbohidrat Protein Lemak Abu Air HCl Glukosa
578,3333 20,0000 5,0000 21,6667
1041,6667 6088,9457
657,6577
115,6667 20,0000 5,0000 21,6667 7079,2050 657,6577 514,0741
Sub Total 1666,6667 6746,6034 8413,2700
Total 8413,2700 8413,2700
3.2. Neraca Massa Sentrifuge-01 (SF-01) Tabel A.2 Neraca Massa Sentrifuge-01 (SF-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
(25)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Karbohidrat Protein Lemak Abu Air HCl Glukosa
115,6667 20,0000 5,0000 21,6667 7079,2050 657,6577 514,0741
115,6667 20,0000 5,0000 21,6667 707,9205 65,7658 51,4074
6371,2845 591,8919 462,6667
Sub Total 8413,2700 987,4270 7425,8430
Total 8413,2700 8413,2700
3.3. Neraca Massa Netralizer (R-02) Tabel A.3 Neraca Massa Netralizer (R-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 7 Alur 8 Alur 9
Air HCl Glukosa NaOH NaCl
6371,2845 591,8919 462,6667
15988,2324
642,1622
22648,4899 5,9189 462,6667 939,1622
Sub Total 7425,8430 16630,3946 24056,2376
Total 24056,2376 24056,2376
3.4. Neraca Massa Membran Reverse Osmosis (MBO) Tabel A.4 Neraca Massa Membran Reverse Osmosis (MBO)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 9 Alur 10 Alur 11
Air HCl Glukosa NaCl
22648,4899 5,9189 462,6667 939,1622
21969,0352 5,7414 939,1622
679,4547 0,1776 462,667
Sub Total 24056,2376 22913,9387 1142,2989
Total 24056,2376 24056,2376
3.5. Neraca Massa Evaporator (E-01) Tabel A.5 Neraca Massa Evaporator (E-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 11 Alur 12 Alur 13
Air HCl Glukosa
679,4547 0,1776 462,6667
679,3868 0,1776
0,0679 462,6667
(26)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Total 1142,2989 1142,2989
3.6. Neraca Massa Mixer – 03 (M – 03) Tabel A.6 Neraca Massa Mixer-03 (M-03)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 15 Alur 16
Glukosa CaCO3
Serbuk susu (NH4)2HPO4
Air
462,6667
0,0679
308,4444 11,5667 7,7111 2293,9876
462,6667 308,4444 11,5667 7,7111 2294,0556
Sub Total 462,7346 2621,7098 3084,4444
Total 3084,4444 3084,4444
3.7. Neraca Massa Fermentor (F – 01) Tabel A-7 Neraca Massa Fermentor (F-01)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 16
+ hasil fermentasi
Alur 17 Alur 18
CaCO3
Kalsium laktat H2CO3
Glukosa Serbuk susu (NH4)2HPO4
Air
Bakteri biakan
308,4444
462,6667 11,5667 7,7111 2294,0556
616,8889
51,6644 559,7804 159,2036 0,4627 11,5667 7,7111 2294,0556 616,8889
Sub Total 3084,4444 616,8889 3701,3333
(27)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
3.8. Neraca Massa Decanter – 01 (D – 01) Tabel A.8 Neraca Massa Decanter -01 (D-01)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 18 +
hasil reaksi Alur 19 Alur 20 Alur 23
CaCO3
Kalsium laktat H2CO3
Glukosa Serbuk susu (NH4)2HPO4
Air
Bakteri biakan Ca(OH)2
51,6644 559,7804 159,2036 0,4627 11,5667 7,7111 2294,0556 616,8889
2812,9992 209,0189
308,4444 46,6484 0,0463 11,5667 7,7111 519,9496 616,8889 19,0017
503,8024 0,4164
4679,5460
Sub Total 3701,3333 3022,0181 1530,2571 5183,7648
Total 6723,3514 6723,3514
3.9. Neraca Massa Filter Press – 01 (FP – 01) Tabel A.9 Neraca Massa Filter Press-01 (FP-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 20 Alur 21 Alur 22
CaCO3
Kalsium laktat Glukosa Serbuk susu (NH4)2HPO4
Air
Bakteri biakan Ca(OH)2
308,4444 55,9780 0,0463 11,5667 7,7111 519,9496 616,8889 19,0017
308,4444 1,1196 0,0009 11,5667 7,7111 10,3990 616,8889 19,0017
54,8585 0,0453
509,5506
Sub Total 1539,5867 975,1323 564,4544
Total 1539,5867 1539,5867
3.10. Neraca Massa Evaporator 2 (E – 02) Tabel A.10 Neraca Massa Evaporator (E-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
(28)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Kalsium laktat Glukosa Air
558,6608 0,4617
5189,0966 5188,5777
558,6608 0,4617 0,5189
Sub Total 5748,2192 5188,5777 559,6415
(29)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB IV NERACA PANAS
Basis perhitungan : 1 jam operasi Suhu referensi : 250C = 2980K Satuan panas : Kilokalori (kka l)
4.1. Reaktor Hidrolisa (R – 01)
Tabel B-1 Panas masuk pada 30 0C alur 2 R-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Karbohidrat 481,9444 162 2,9750 47,12 5 700,9100 Protein 16,6667 146 0,1142 90,58 5 51,7121 Lemak 4,1667 172 0,0242 56,88 5 6,8825 Abu 18,0556 24 0,7523 5,88 5 22,1176 Air 868,0556 18 48,2253 17,99 5 4337,8657
Total 5119,3170
Tabel B-2 Panas masuk pada 30 0C alur 3 R-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
HCl 548,0480 36,5 15,0150 21,24 5 1594,5944 Air 5074,1214 18,0 281,8956 17,99 5 25356,5122
Total 26951,1066
Tabel B-3 Panas keluar pada 80 0C alur 4 R-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
(30)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Protein 16,6667 146,0 0,1142 90,58 55 568,9330 Lemak 4,1667 172,0 0,0242 56,88 55 75,7073 Abu 18,0556 24,0 0,7523 5,88 55 243,2938 Air 5899,3375 18,0 327,7410 17,99 55 324283,3325 HCl 548,0480 36,5 15,0150 31,60 55 26096,0700 Glukosa 428,3951 180,0 2,3800 54,04 55 7073,8360
Total 359883,1746
4.2. Cooler – 01 (C – 01)
Tabel B-4 Panas keluar pada 30 0C alur 5 C-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Karbohidrat 96,3889 162,0 0,5950 47,12 5 140,1820 Protein 16,6667 146,0 0,1142 90,58 5 51,7212 Lemak 4,1667 172,0 0,0242 56,88 5 6,8825 Abu 18,0556 24,0 0,7523 5,88 5 22,1176 Air 5899,3375 18,0 327,7410 17,99 5 29480,3030 HCl 548,0480 36,5 15,0150 21,24 5 1594,5930 Glukosa 428,3951 180,0 2,3800 54,04 5 643,0760
Total 31938,8753
4.3. Reaktor Neutralizer (R – 02)
Tabel B-5 Panas masuk pada 30 0C alur 7 R-02
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
HCl 493,2432 36,5 13,5135 21,24 5 1435,1337 Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 578,7618 Air 5309,4037 18,0 294,9669 17,99 5 26532,2702
Total 28546,1670
Tabel B-6 Panas masuk pada 30 0C alur 8 R-02
Komponen F (kg/jam) BM
(Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
(31)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
NaOH 535,1351 40,0 13,3784 38,00 5 2541,8917 Air 13323,5270 18,0 740,1959 17,99 5 66580,6252
Total 69122,5169
Tabel B-7 Panas keluar pada 30 0C alur 9 R-02
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
HCl 4,9324 36,5 0,1351 21,24 5 14,3513 Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 578,7618 Air 18873,7416 18,0 1048,5412 17,99 5 94316,2809 NaCl 782,6351 58,5 13,7838 15,90 5 1063,5810
Total 95972,9750
4.4. Evaporator (E – 01)
Tabel B-8 Panas masuk pada 30 0C alur 11 E-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 578,7684 HCl 0,1480 36,5 0,0041 21,24 5 0,4306 Air 566,2122 18,0 31,4562 17,99 5 2829,4882
Total 3409,1089
Tabel B-9 Panas keluar pada 107 0C alur 12 E-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
HCl 0,1480 36,5 0,0041 38,460 82 12,9303 Air 560,5501 18,0 31,1417 8,025 82 20492,7957
Total 20505,5651
(32)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,040 82 9498.7191 Air 0,0566 18,0 0,0031 8,025 82 2,0692
Total 9500,7883
4.5. Cooler – 02 (C – 02)
Tabel B-11 Panas keluar pada 30 0C alur 14 C-02
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Glukosa 385,5556 180,0 2,1420 54,04 5 579,1902 Air 0,0566 18,0 0,0031 17,99 5 0,2828
Total 579,4730
4.6. Fermentor (F – 01)
Tabel B-12 Panas masuk pada 30 0C alur 16 F-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Glukosa 385,5556 180 2,1413 54,04 5 578,5793 (NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 5 12,5597 CaCO3 257,0370 100 2,5704 20,42 5 262,4348 Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 5 9553,2547
Total 10449,8505
Tabel B-13 Panas keluar pada 45 0C alur 18 F-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Ca-laktat 466,4837 218 2,1398 99,12 20 4242,0059 Glukosa 0,3856 180 0,0021 54,04 20 2,4867 (NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 20 50,2389 CaCO3 43,0537 100 0,4305 20,42 20 175,8313
(33)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
H2CO3 132,6697 62 2,1398 30,40 20 1301,0190 Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 20 38213,3586
Total 43984,9404
4.7. Tangki Steril (ST – 01)
Tabel B-14 Panas keluar pada Alur 19 82 0C ST-01
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
dT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Ca-laktat 466,4837 218 2,1398 99,12 57 12089,7168 Glukosa 0,3856 180 0,0021 54,04 57 7,0871 (NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 57 143,1807 CaCO3 43,0537 100 0,4305 20,42 57 501,1119 H2CO3 132,6697 62 2,1398 30,40 57 3707,9041 Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 57 108363,2228
Total 124812,2234
4.8. Cooler – 03 (C – 03)
Tabel B-15 Panas keluar pada 30 0C C-03
Komponen F
(kg/jam)
BM (Kg/kmol)
N (kmol/jam)
Cp (Kkal/kmol.K)
DT
(0K)
dQ/dt (Kkal/jam)
Ca-laktat 466,4837 218 2,1398 99,12 5 1060,5015 Glukosa 0,3856 180 0,0021 54,04 5 0,6217 (NH4)2HPO4 6,4259 132 0,0487 51,60 5 12,5597 CaCO3 43,0537 100 0,4305 20,42 5 43,9578 H2CO3 132,6697 62 2,1398 30,40 5 325,2547 Air 1911,7130 18 106,2063 17,99 5 10615,4119
(34)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Total 12058,3073
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Gudang Bahan Baku (G-01)
Fungsi :Tempat menyimpan bahan baku ubi kayu selama 3 hari Bentuk : Prisma segi empat beraturan
Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 1666,6667 kg/jam
Densitas bahan, ρ = 1127,5279 kg/m3
Faktor keamanan 20%
Volume gudang = 3
/ 5279 , 1127
3 /
24 /
6667 , 1666 2 , 1
m kg
hari x hari jam x
jam kg x
= 127,7130 m3 Direncanakan Volume = P = 2 x L, L = t
= 2l x l x l = 2l3
L = 3,997 m
P = 2 x 3,997 = 7,994 m
t = 3,997 m
Luas gudang, A = 7,994 m x 3,997 m = 31,9521 m2
2. Belt Conveyor (BC-01)
Fungsi : Untuk mengangkut bahan baku ubi kayu dari gudang ke mesin Penghancur
Laju alir bahan masuk = 1666,6667 kg/jam Faktor keamanan 20%
(35)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Diambil;
Panjang belt, P = 20 ft Tinggi belt, Z = 3 ft Lebar belt, L = 14 in
Kecepatan, V = 200 ft/menit Luas belt, A = 0,11 ft2
Daya, P = 2 HP (Perry,1992)
3. Mesin Penghancur (MP)
Fungsi : Untuk menghancurkan ubi kayu sebelum ke Reaktor (R-01) Jenis : Ball Mill
Laju alir bahan masuk = 1666,6667 kg/jam Faktor keamanan 20%
Laju alir bahan = 1,2 x 1666,6667 kg/jam = 2000 kg/jam = 2 ton/jam Dari tabel
Luas mesin penghancur, A = 3 ft x 2 ft
Kecepatan V = 3 rpm
Berat bola W = 0,85 ton
Daya, P = 7 Hp
4. Belt Conveyor (BC-02)
Fungsi : Untuk mengangkut bahan baku ubi kayu dari mesin Penghancur ke Reaktor (R-01)
Laju alir bahan masuk = 1666,6667 kg/jam Faktor keamanan 20%
Laju alir bahan = 1,2 x 1666,6667 kg/jam = 2000 kg/jam = 2 ton/jam Diambil;
Panjang belt, P = 20 ft Tinggi belt, Z = 3 ft Lebar belt, L = 14 in
Kecepatan, V = 200 ft/menit Luas belt, A = 0,11 ft2
(36)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Daya, P = 2 HP (Perry, 1992)
.
5. Tangki Air (T-01)
Fungsi : Tempat penyimpanan air selama 7 hari
Jumlah : 1 buah
Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup tutup datar
Bahan : Stainless steel SA – 304 (Brownell & Young,1959)
Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 6088,9457 kg/jam
Densitas bahan;ρ = 998,23 kg/m3 = 62,189 lb/ft3
(Perry,1997)
Kebutuhan = 7 hari
Faktor keamanan = 20%
Volume tangki = 3
/ 23 , 998
7 /
24 /
6088,9457 2
, 1
m kg
hari x hari jam x
jam kg x
= 1229,7080 m3 Diambil tinggi silinder; Hs
3 4
Dt
Volume tangki; Vt = Dt2Hs
4 1 π
1229,7080 m3 = Dt Dt
3 4 ) 14 , 3 ( 4
1 2
1229,7080 m3 = 1,0467 Dt3
Diameter tangki; D = 10,5518 m Jari – jari tangki, R =
2 m 10,5518
= 5,2759 m = 207,2126 in
Tinggi tangki; Hs = 3 4
x 10,5518 m = 14,0691 m = 46,1579 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
(
)
144 1
−
Hs ρ
(37)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Ph = 14,7 Psi +
(
)
144
1 46,1579 /
189 ,
62 lb ft3 ft−
= 34,2022 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 34,2022 Psi = 41,0427 Psi
Tebal silinder, ts = nc
P SE
R x P
+ −0,6 Dimana;
P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%
n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun
ts = tahun x in tahun
x x
/ 01 , 0 10
Psi 41,0427 6
, 0 0,8 x psi 18.750
in 207,2126 Psi
41,0427
+ −
= 0,6679 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ¾ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 10,5518 m
• Tinggi Tangki; HT = 14,0691 m • Tebal silinder; ts = ¾ in
• Bahan konstruksi = Stainless steel SA – 304
• Faktor korosi = 0,01 in/tahun
6. Pompa Air (P-01)
Fungsi : Untuk mengalirkan air ke Mixer(M-01)
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Stainless steel Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
(38)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Laju alir bahan masuk; F = 6088,9457 kg/jam = 3,7210 lb/detik Densitas bahan;ρ = 998,23 kg/m3 = 62,189 lb/ft3
(Perry,1997) Viskositas; µ = 1,005 cp =6,756x 10-4 lbm/ft.detik
(Perry,1997) Laju alir volumetrik; Q =
ρ F
= 3
lb/ft 62,189
lb/detik
3,7210
= 0,0598 ft3/detik Diameter optimum,IDop = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus,1968)
IDop = 3,9 (0,0598)0,45 (62,189)0,13
= 1,8783 in
Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)
Diameter Luar; OD = 2,38 in
Diameter dalam; ID = 2,067 in = 0,1723 ft Luas penampang; A = 3,35 in2 = 0,0233 ft2 Kecepatan laju alir; v =
A Q
= 2
3
ft 0,0233
/detik ft 0,0598
= 2,5665 ft/detik
Bilangan Reynold, NRe = µ ρ x ID xv
=
ik lbm/ft.det 10
x 6,756
det / 2,5665 1723
, 0 lb/ft 62,189
4 -3
ik ft ftx
x
= 40705,2549 > 2100 aliran turbulen Dari grafik7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,022
Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L1 = 10 ft
1 buah gate valve fully open L/D = 13
L2 = 1 x 13 x 0,1723 ft = 2,2399 ft
2 buah elbow standar 90o L/D = 30
L3 = 2 x 30 x 0,1723 ft = 10,338 ft
Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27
L4 = 1 x 27 x 0,1723 = 4,6521 ft
(39)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
L5 = 1 x 51 x 0,1723 ft = 8,7873 ft +
∑L = 36,0173 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑F
F ∑ = gcD L fv 2
4 2∑
= ft x ik lbf ft lbm x ft x 1723 , 0 det . / . 174 , 32 2 0173 , 36 ft/detik) 2,5665 ( 022 , 0 4 2 2
= 3,2513 ft lbf/lbm Tinggi pemompaan ∆Z = 15 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆ +∆ +
∫
2 +∑ =1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v
α (Foust,1980)
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆ α
gc v
2 2
= 0
Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
21P
P
dP
V = 0
Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z +∑
∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z +∑
∆
= 15 ft x 2
2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft
+ 3,2513 ft lbf/lbm = 18,2513 ft lbf/lbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,0598 ft3/detik x 62,189 lb/ft3 x 18,253 ft lbf/lbm = 67,8748 lb ft/detik/550
= 0,1234 HP Efesiensi pompa = 80%
(40)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Daya pompa; P =
0,8 HP 0,1234
= 0,1543 HP = ¼ HP
7. Tangki HCl (T-02)
Fungsi : Tempat penyimpanan HCl selama 7 hari
Jumlah : 1 buah
Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup tutup elipsoidal
Bahan : Stainless steel SA – 304 (Brownell & Young,1959)
Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 657,6577 kg/jam
Densitas bahan;ρ = 1465,6 kg/m3 = 91,3058 lb/ft3
(Perry,1997)
Kebutuhan = 7 hari
Faktor keamanan = 20%
Volume tangki = 3
/ 6 , 1465
7 /
24 /
657,6577 2
, 1
m kg
hari x hari jam x
jam kg x
= 90,4638 m3 Diambil tinggi silinder; Hs
3 4
Dt
Volume tangki; Vt = Dt2Hs
4 1π
90,4638 m3 = Dt Dt
3 4 ) 14 , 3 ( 4
1 2
90,4638 m3 = 1,0467 Dt3
Diameter tangki; D = 4,4213 m Jari – jari tangki, R =
2 m 4,4213
= 2,2106 m = 87,0315 in
Tinggi tangki; Hs = 3 4
x 4,4213 m = 5,8951 m = 19,3406 ft
Tinggi tutup; He =
4 1
(41)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tinggi total HT = 5,8951 +1,1053 = 7,0004 m = 22,96669 ft
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
(
)
144 1
−
Hs ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
(
)
144
1 3406 , 9 1 /
91,3058lb ft3 ft−
= 26,3292 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 26,3292 Psi = 31,5950 Psi
Tebal silinder, ts = nc
P SE
R x P
+ −0,6 Dimana;
P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%
n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun
ts = tahun x in tahun
x x
/ 01 , 0 10
Psi 31,5950 6
, 0 0,8 x psi 18.750
in 0315 , 7 8 Psi 31,5950
+ −
= 0,2835 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ½ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 4,4213 m
• Tinggi Tangki; HT = 7,0004 m • Tebal silinder; ts = ½ in
• Bahan konstruksi = Stainless steel SA – 304
• Faktor korosi = 0,01 in/tahun
8. Pompa HCl (P-02)
Fungsi : Untuk mengalirkan HCl ke Mixer(M-01)
(42)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Stainless steel Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk; F = 657,6577 kg/jam = 0,4019 lb/detik Densitas bahan;ρ = 1465,6 kg/m3 = 91,3058 lb/ft3
(Perry,1997) Viskositas; µ = 1,097 cp = 7,372 x 10-4 lbm/ft.detik
(Perry,1997) Laju alir volumetrik; Q =
ρ F
= 3
lb/ft 91,3058
lb/detik
0,4019
= 0,0044 ft3/detik Diameter optimum,IDop = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus,1968)
IDop = 3,9 (0,0044)0,45 (91,3058)0,13
= 0,6103 in
Dipilih pipa ¾ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)
Diameter Luar; OD = 1,05 in
Diameter dalam; ID = 0,824 in = 0,0687 ft Luas penampang; A = 0,534 in2 = 0,0037 ft2 Kecepatan laju alir; v =
A Q
= 2
3
ft 0,0037
/detik ft 0,0044
= 1,1892 ft/detik
Bilangan Reynold, NRe = µ ρ x ID xv
=
ik lbm/ft.det 10
x 7,372
det / 1,1892 0687
, 0 lb/ft 91,3058
4 -3
ik ft ftx
x
= 10118,699 > 2100 aliran turbulen Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,031
Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L1 = 10 ft
1 buah gate valve fully open L/D = 13
L2 = 1 x 13 x 0,0687 ft = 0,8931 ft
(43)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
L3 = 2 x 30 x 0,0687 ft = 4,122 ft
Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27
L4 = 1 x 27 x 0,0687 = 1,8549 ft
Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51
L5 = 1 x 51 x 0,0687 ft = 3,5032 ft +
∑L = 20,3737 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑F
F ∑ = gcD L fv 2
4 2∑
= ft x ik lbf ft lbm x ft x 0687 , 0 det . / . 174 , 32 2 20,3737 ft/detik) 1,1892 ( 031 , 0 4 2 2
= 0,8082 ft lbf/lbm Tinggi pemompaan ∆Z = 15 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆ +∆ +
∫
2 +∑ =1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v
α (Foust,1980)
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆ α gc v 2 2 = 0
Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
21P
P
dP
V = 0
Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z +∑
∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z +∑
∆
= 15 ft x 2
2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft
+ 0,8082 ft lbf/lbm = 15,8082 ft lbf/lbm
(44)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,0044 ft3/detik x 91,3058 lb/ft3 x 15,8082 ft lbf/lbm = 6,3509 lb ft/detik/550
= 0,0115 HP Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =
0,8 HP 0,0115
= 0,0144 HP = 1/10 HP
9. Mixer (M-01)
Fungsi : Tempat pencampuran air dan HCl
Jumlah : 1 buah
Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal
Bahan : Stainless steel SA – 304 (Brownell & Young,1959)
Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 6746,6034 kg/jam
Densitas campuran;ρcamp = 1047,4 kg/m3 = 65,2523 lb/ft3
Kebutuhan = 1 jam
Faktor keamanan = 20%
Volume tangki = 3
/ 4 , 1047
1 /
6746,6034 2
, 1
m kg
jam x jam kg x
= 7,7295 m3 Diambil tinggi silinder; Hs
3 4
Dt
Volume tangki; Vt = Dt2Hs
4 1 π
7,7295 m3 = Dt Dt
3 4 ) 14 , 3 ( 4
1 2
(45)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Diameter tangki; Dt = 1,9473 m = 6,3887 ft Jari – jari tangki, R =
2 m 1,9473
= 0,9737 m = 38,3346 in
Tinggi tangki; Hs = 3 4
x 1,9473 m = 2,5964 m = 8,5183 ft
Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 1,9473 m = 0,4868 m
Tinggi tangki total; HT = 2,5964 m + 0,4868 m = 3,0832 m
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
(
)
144 1
−
Hs ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
(
)
144
1 8,5183 /
65,2523lb ft3 ft−
= 18,1068 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 18,1068 Psi = 21,7282 Psi
Tebal silinder, ts = nc
P SE R x P + −0,6 Dimana;
P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%
n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun
ts = tahunx in tahun
x x / 01 , 0 10 Psi 21,7282 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 3346 , 8 3 Psi 21,7282 + −
= 0,1555 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 , 4 1 , 5 1 , 3 ,
0 = = =
= E D Da L Da W Dt Da
(46)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Dimana:
Dt = diameter tangki (ft)
Da = diameter pengaduk = 0,3 x 6,3887 ft = 1,9166 ft
W = lebar pengaduk = 1/5 x 1,9166 ft = 0,3833 ft
L = panjang daun pengaduk = ¼ x 1,9166 ft = 0,4792 ft
E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 6,3887 ft = 1,5972 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan;
P =
550
5 3
gc
m Da n
KT ρ
Dimana;
KT = konstanta pengadukkan 6,3
n = kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc = konstanta gravitasi 32,174 lbm ft/lbf detik2 Sehingga daya; P =
550 det
/ 174
, 32
/ 2523 , 65 ) 1,9166 ( ) 1 ( 3 , 6
2
3 5
3
ik lbf ft lbm
ft lb ft
rps
= 0,6008 HP Efesiensi motor 80%;
P =
0,8 0,6008
= 0,75 Hp = ¾ HP Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 1,9473 m
• Tinggi Tangki; HT = 3,0832 m • Tebal silinder; ts = ¼ in
• Bahan konstruksi = Stainless steel SA – 304
• Faktor korosi = 0,01 in/tahun
• Diameter pengaduk = 1,9166 ft
• Daya motor = ¾ HP
(47)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
10. Pompa Mixer (P-03)
Fungsi : Untuk mengalirkan larutan HCl ke Reaktor(R-01)
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Stainless steel Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk; F = 6746,6034 kg/jam = 4,1229 lb/detik Densitas bahan;ρ = 1047,4 kg/m3 = 65,2523 lb/ft3 Viskositas; µ = 2,1 cp = 1,41 x 10-3 lbm/ft.detik
(Perry,1997) Laju alir volumetrik; Q =
ρ F
= 3
lb/ft 65,2523
lb/detik
4,1229
= 0,0632 ft3/detik Diameter optimum,IDop = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus,1968)
IDop = 3,9 (0,0632)0,45 (65,2523)0,13
= 1,9377 in
Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)
Diameter Luar; OD = 2,38 in
Diameter dalam; ID = 2,067 in = 0,1723 ft Luas penampang; A = 3,35 in2 = 0,0233 ft2 Kecepatan laju alir; v =
A Q
= 2
3
ft 0,0233
/detik ft 0,0632
= 2,7124 ft/detik
Bilangan Reynold, NRe = µ ρ x ID xv
=
ik lbm/ft.det 10
x 1,41
det / 7124 , 2 1723 , 0 lb/ft 65,2523
3 -3
ik ft ftx
x
= 21627,9683 > 2100 aliran turbulen Dari grafik7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,024
Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L1 = 10 ft
(48)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
L2 = 1 x 13 x 0,1723 ft = 2,2399 ft
2 buah elbow standar 90o L/D = 30
L3 = 2 x 30 x 0,1723 ft = 10,338 ft
Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27
L4 = 1 x 27 x 0,1723 = 4,6521 ft
Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51
L5 = 1 x 51 x 0,1723 ft = 8,7873 ft +
∑L = 36,0173 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑F
F ∑ =
gcD L fv
2
4 2∑
=
ft x
ik lbf ft lbm x
ft x
1723 , 0 det . / . 174 , 32 2
36,0173 ft/detik)
2,7124 ( 024 , 0 4
2 2
= 2,2944 ft lbf/lbm Tinggi pemompaan ∆Z = 15 ft
Dari persamaan Bernauli;
∆ +∆ +
∫
2 +∑ =1 2
2
P
P
Wf F dP V gc
g Z gc
v
α (Foust,1980)
Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
∆ α
gc v
2 2
= 0
Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
∫
21P
P
dP
V = 0
Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z +∑
∆
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z +∑
(49)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
= 15 ft x 2
2
det /
174 , 32
det / 174 , 32
ik lbf ft lbm
ik ft
+ 2,2944 ft lbf/lbm = 17,2944 ft lbf/lbm
Daya pompa; P = Q x ρ x Wf
= 0,0632 ft3/detik x 65,2523 lb/ft3 x 17,2944 ft lbf/lbm = 71,3212 lb ft/detik/550
= 0,1297 HP Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P =
0,8 HP 0,1297
= 0,1621 HP = ¼ HP
11. Reaktor - 01 (R- 01)
Fungsi : Untuk mereaksikan karbohidrat dengan air untuk menghasilkan glukosa
Jumlah : 1 buah
Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan
tutup elipsoidal
Bahan : Stainless steel SA – 304 (Brownell & Young,1959)
Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Tabel LC-1 Komposisi di Reaktor - 01
Komponen F (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3/jam)
Karbohidrat 578,3333 1500,00 0,3856
Protein 20,0000 1350,00 0,0148
Lemak 5,0000 970,00 0,0052
Abu 21,6667 640,00 0,0339
Air 7130,6124 998,23 7,1433
HCl 657,6577 1465,60 0,4487
Total 8413,2700 8,0167
Laju alir bahan masuk = 8413,2700 kg/jam Densitas campuran;ρcamp =
jam
/ m 8,0167
kg/jam 8413,2700
3 1049,4680kg/m
3
= 65,3811 lb/ft3
(50)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Reaksi yang terjadi:
C6H10O5 + H2O C6H12O6
Karbohidrat (A) Air (B) Glukosa (C)
Diketahui
Konversi reaksi, xA = 80%
Waktu tinggal, τ = 45 menit = 0,75 jam
FAo =
kg kmol jam kg / 162 / 3333 , 578
= 3,57 kmol/jam
CAo =
jam m jam kmol / 0167 , 8 / 57 , 3
3 = 0,4453 kmol/m
3
FBo =
kg kmol jam kg / 18 / 6124 , 7130
= 396,1451 kmol/jam
CBo =
jam m jam kmol / 0167 , 8 / 396,1451
3 = 49,4150 kmol/m
3
-rA = k CAo2 (1-xA) (M-xA)
τ =
− − −1ln (1 ) 1
. 1
0 A
A
A M x
x M M
C k
Dimana, M =
4453 , 0 415 , 49 = Ao Bo C C = 110,9701
0,75 jam =
− − − 110,9701(1 0,8)
8 , 0 9701 , 110 ln 1 9701 , 110 1 4453 , 0 . 1 k
k = 0,04365 kmol/m3 jam
-rA = 0,04365 kmol/m3 jam (0,4453)2 (1-0,8) (110,9701-0,8)
= 0,4314 kmol/m3 jam Reaktor berpengaduk, V = FAo
A A
r x −
= 3,57 kmol/jam
jam kmol/m 4314 , 0 8 , 0 3
= 6,6203 m3
Faktor keamanan = 20%
(51)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Diambil tinggi silinder; Hs 3 4
Dt
Volume tangki; Vt = Dt2Hs
4 1 π
7,9444 m3 = Dt Dt
3 4 ) 14 , 3 ( 4
1 2
7,9444 m3 = 1,0467 Dt3
Diameter tangki; Dt = 1,9652 m = 6,4474 ft Jari – jari tangki, R =
2 m 1,9652
= 0,9826 m = 38,6850 in
Tinggi tangki; Hs = 3 4
x 1,9652 m = 2,6203 m = 8,5967 ft
Tinggi elipsoidal; He =
4 1
x 1,9652 m = 0,4913 m
Tinggi tangki total; HT = 2,6203 m + 0,4913 m = 3,1116 m
Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +
(
)
144 1
−
Hs ρ
Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi
Ph = 14,7 Psi +
(
)
144
1 8,5967 /
65,3811lb ft3 ft−
= 18,1492 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%
Tekanan disain; Pd = 1,2 x 18,1492 Psi = 21,7790 Psi
Tebal silinder, ts = nc
P SE
R x P
+ −0,6 Dimana;
P = Tekanan disain
S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%
n = Umur alat 10 tahun
c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun
ts = tahunx in tahun
x x
/ 01 , 0 10
Psi 21,7790 6
, 0 0,8 x psi 18.750
in 6850 , 8 3 Psi 21,7790
+ −
(52)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in
Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.
Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;
4 ,
4 1 ,
5 1 ,
3 ,
0 = = =
=
E D Da
L Da
W Dt
Da
Dimana:
Dt = diameter tangki (ft)
Da = diameter pengaduk = 0,3 x 6,4474 ft = 1,9342 ft
W = lebar pengaduk = 1/5 x 1,9342 ft = 0,3868 ft
L = panjang daun pengaduk = ¼ x 1,9342 ft = 0,4836 ft
E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 6,4474 ft = 1,6119 ft
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan;
P =
550
5 3
gc
m Da n
KT ρ
Dimana;
KT = konstanta pengadukkan 6,3
n = kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc = konstanta gravitasi 32,174 lbm ft/lbf detik2 Sehingga daya; P =
550 det
/ 174
, 32
/ 3811 , 65 ) 1,9342 ( ) 1 ( 3 , 6
2
3 5
3
ik lbf ft lbm
ft lb ft
rps
= 0,6301 HP Efesiensi motor 80%;
P =
0,8 0,6301
= 0,7877 Hp = 1 HP Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 1,9652 m
• Tinggi Tangki; HT = 3,1116 m • Tebal silinder; ts = ¼ in
(53)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
• Faktor korosi = 0,01 in/tahun
• Diameter pengaduk = 1,9342 ft
• Daya motor = 1 HP
• Tipe pengaduk = propeler
Coil Pemanas
Jenis : Single helix Diambil data:
IPS = 1 in, Sch 40
OD = 1,32 in x 0,0833 ft/in = 0,11 ft ID = 1,610 in x 0,0833 ft/in = 0,1334 ft
Dari neraca panas Q steam = 1758734,1630 kkal/jam x
kkal Btu
252 , 0 = 6979103,821 Btu/jam
Luas penampang koil, A =
m D t
U Qs
∆ = Nt.at.L
Dimana :
Qs = Panas yang diserap
UD = Koefisien perpindahan panas
m
t
∆ = Temperatur logaritma rata – rata Nt = Jumlah tube ( 1 buah)
At = Luas permukaan panas
L = Panjang koil
Digunakan tube 1,5 in OD, 16 BWG
At = 0,3925 ft2/ft (Kern, 1959)
Perhitungan LMTD
Fluida Panas Fluida Dingin Beda Temperatur
1250C 800C 450C
(54)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
m
t ∆ =
95 45 ln
95 45−
:= 670 oC = 152,6oF
UD = 250 – 500 Btu/ft2 jamoF (Kern,1959)
Diambil UD = 500
Maka A =
6 , 152 500
1 6979103,82
x = 91 ft
2
Panjang L =
at x N
A
=
3925 , 0 1
91
x = 232 ft
Diameter spiral , D = 0,7 x Dt
= 0,7 x 6,4474 = 4,5132 ft Luas permukaan koil/lilitan, nc = π x D x at
= 3,14 x 4,5132 x 0,3925 = 5,563 ft2
12. Pompa Reaktor (P-04)
Fungsi : Untuk mengalirkan produk Reaktor ke Cooler-01
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 buah
Bahan konnstruksi : Stainless steel Kondisi operasi : 30oC.1atm Perhitungan:
Laju alir bahan masuk; F = 8413,27 kg/jam = 5,1414 lb/detik Densitas bahan;ρ = 1049,4680 kg/m3 = 65,3811 lb/ft3 Viskositas; µ = 0,45 cp = 3,02 x 10-4 lbm/ft.detik Laju alir volumetrik; Q =
ρ F
= 3
lb/ft 65,3811
lb/detik
5,1414
(55)
Eri Susanto : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Kalsium Laktat Dari Ubi Kayu Berkapasitas 12.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Diameter optimum,IDop = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Timmerhaus,1968)
IDop = 3,9 (0,0786)0,45 (65,3811)0,13
= 2,1380 in
Dipilih pipa 2 ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)
Diameter Luar; OD = 2,88 in
Diameter dalam; ID = 2,469 in = 0,2058 ft Luas penampang; A = 4,79 in2 = 0,03326 ft2 Kecepatan laju alir; v =
A Q
= 2
3
ft 0,03326
/detik ft 0,0786
= 2,3632 ft/detik
Bilangan Reynold, NRe = µ ρ x ID xv
=
ik lbm/ft.det 10
x 3,02
det / 3632 , 2 2058 , 0 lb/ft 65,3811
4 -3
ik ft ftx
x
= 105290 > 2100 aliran turbulen Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f = 0,018
Kelengkapan pipa:
Panjang pipa lurus L1 = 10 ft
1 buah gate valve fully open L/D = 13
L2 = 1 x 13 x 0,2058 ft = 2,6754 ft
2 buah elbow standar 90o L/D = 30
L3 = 2 x 30 x 0,2058 ft = 12,3480 ft
Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27
L4 = 1 x 27 x 0,2058 = 5,5566 ft
Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51
L5 = 1 x 51 x 0,2058 ft = 10,4958 ft +
∑L = 41,0758 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; ∑F
F ∑ =
gcD L fv
2
4 2∑
=
ft x
ik lbf ft lbm x
ft x
2058 , 0 det . / . 174 , 32 2
41,0758 ft/detik)
2,3632 (
018 , 0 4
2 2
(1)
8. Biaya laboratorium, penelitian dan
pengembangan 16.012.268.988
9. Biaya asuransi 2.694.799.098
10. Pajak bumi dan bangunan 18.560.000
Total Biaya Tetap 221.337.640.265
10.2.2 Biaya Variabel / Variable Cost (VC)
Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi.
Tabel 10.4 Biaya Variabel
Jenis Biaya Jumlah
(Rp.) Biaya variabel bahan baku proses dan utilitas per tahun
167.845.699.908 Biaya variabel pemasaran
1.601.226.899 Biaya variabel perawatan
1.298.702.724 Biaya variabel lainnya
88.535.056.106 Total Biaya Variabel 259.280.685.637
Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 221.337.640.265,- + Rp 259.280.685.637,- = Rp 480.618.325.902,-
10.3 Analisa Aspek Ekonomi
Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan - Profit Margin (PM)
Merupakan persentase yang menunjukkan perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan dengan total penjualan.
PM = 31,84 %
- Break Event Point (BEP)
Merupakan titik keseimbangan antara penerimaan dan pengeluaran. BEP = 49,64%
(2)
Total penjualan pada titik BEP = 5.956.800 kg/tahun x US$ 19,1256/kg x Rp 9150/US $ 1
= Rp 1.042.435.473.000,- - Return on Investment (ROI)
Merupakan pengembalian modal tiap tahun. ROI = 29,54 %
- Pay Out Time (POT)
Merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa pabrik beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun.
POT = 3,4 tahun
- Internal Rate of Return (IRR)
Merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran yang dilakukan mulai dari tahap awal pendirian sampai pada usaha itu sendiri. Kelayakan tercapai bila IRR lebih besar dibandingkan tingkat suku bunga yang dipakai dalam pengembalian pinjaman ke bank. IRR pada perhitungan menunjukkan 46,478% sedangkan bunga pinjaman bank sebesar 20% (Bank Indonesia,2007), berarti pabrik pembuatan kalsium laktat dari ubi kayu ini layak didirikan.
(3)
BAB XI
KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan pada pra-rancangan pabrik kalsium laktat maka diambil kesimpulan :
1. Pabrik pembuatan kalsium laktat dengan kapasitas 12.000 ton/tahun ini layak didirikan secara ekonomi.
2. Pabrik tersebut direncanakan didirikan di daerah hilir sungai Silau Asahan, Sumater Utara.
3. Luas area pabrik 46.420 m2.
4. Bentuk badan usaha adalah : Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf serta jumlah karyawan 150 orang.
5. Hasil analisa ekonomi :
- Modal investasi : Rp. 532.104.875.902,- - Biaya produksi : Rp. 480.618.325.902,- - Hasil penjualan : Rp. 705.148.290.000,- - Laba bersih : Rp. 157.187.224.869.- - Profit Margin (PM) : 31,84 %
- Break Even Point (BEP) : 49,64 % - Return on Investment (ROI) : 29,54 % - Pay Out Time (POT) : 3,4 Tahun - Internal Rate of Return (IRR) : 46,47 %
(4)
DAFTAR PUSTAKA
Alearts, 1987, “Fundamental of Chemical Readtion Engineering”, Mc Graw Hill, Boston
Badan Pusat Statistik, “Statistik Perdagangan Luar Negeri”, 2003 Bernasconi.G, 1995, “teknologi Kimia”, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Backrusthader, 1973, “Theory and Design of Paper Machines”, Tara Book Agency, Varanacy
Brownell, L.E. & Young, E.H., 1959, “Process Equipment Design”, Wiley Eastern Ltd., New Delhi
Davidson, L Robert, 1980, “Handbook of Water Soluble Gums and Resins”, Mc Graw Hill Book Company, New York
Eckenfelder, 2000, “Industrial Water Pollution Control”, third edition, McGraw Hill Book Company, Boston
Fauzi. Y, 2002, “Kelapa Sawit, Budidaya Pemanfaatan Hasil dan Limbah, Analisis Usaha dan Pemasaran”, Penerbit Penebar Swadaya, Jakarta
Fengel.D and G Wegener, 1995, “Kayu”, Gajah Mada University Press, Yogyakarta Fogler, 1992, “Structural Design and Chemical Plant Engineering”, 6th edition,
Mc Graw Hill, 1987, New York
Foust, A.S., 1980, “Principle of Unit Operation”, John Wiley & Sons, London Geankoplis, C.J., 1983, “Transport Process and Unit Operations”, second edition,
(5)
Gumbira S, 1996, “Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit”, cetakan 1, Trubus Agriwijaya, Ungaran
Hypertext Transport Protocol//www.iscu.ac.uk/water/ Hypertext Transport Protocol//www.pinkmonkey.com
Hypertext Transport Protocol//www.umweltbunesamt.at/fileadmint/site/umwetthe men/chemikalien/hpvc
Kaseke. U, 1998, “Hand Book for Pulp and Paper Technologist”, 4th printing, Montreal Quecec, Canada
Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfer”, McGraw Hill International Book Company, New York
Labban, 1971, “Equipment Motors Design of Industries”, Gulf Publishing Company, Texas
Lyman, W.J., 1982, “Handbook of Chemical Property Estimation Methods”, McGraw Hill Inc., Amerika
McCabe, W.L., Smith, J.C. & Harriott, P., 1990, “Operasi Teknik Kimia”, jilid 2, edisi keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta
Meiners. K, Kreiten and Joike.H, 1984, “Silesia Confiseria Manual No.3, The New Book for The Confectionary Industry”, Volume 2, Gajah Mada University Press, Yogyakarta
Metcalf & Eddy, 2003, “Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse”, McGraw Hill Book Company, New York
Merck Index, 2005
Nalco,1979 “The Nalco Water Handbook”, McGraw Hill Book Company, New York
Perry, R.H. & Green, D.W., 1997, “Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, seventh edition, volume 1, McGraw Hill Book Company, New York
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D. & West, R.E., 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineers”, 5th edition, McGraw Hill Book Company, New York
(6)
Sjostrom, 1995, “Kimia Kayu, Dasar-Dasar Penggunaan:, Edisi ke-2, Gajah Mada University Press, Yogyakarta
Soehardjo.H, 1996, “Vademecum, Kelapa Sawit”, PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero), Bah Jambi – Pematang Siantar
Smith, J.M,1983, Introduction to Chemical Engineering Process Thermodinamics”, 3rd edition. McGraw Hill Book Company, New York Ulrich, G.D, 1984, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and