Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Kapasitas 90.000 kL/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ETANOL DARI UBI KAYU
DENGAN KAPASITAS 90.000 kL/TAHUN

TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

RENDY RAMADHAN SYAHPUTRA
080405068

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra
Rancangan Pabrik Pembuatan Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Kapasitas 90.000
kL/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang
sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Halimatuddahliana ST, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Farida Hanum ST, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik
Kimia FT USU.
5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.
6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan
bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik
Kimia.
7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan
motivasi dan semangat kepada penulis.
8. Teman seperjuangan Edwin Fauzi sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
9. Teman-teman angkatan ’08 dan adik-adik junior angkatan ’09 dan ’10.
10. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut
memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan
ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang
sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini
dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan,

April 2011

Penulis,

Rendy Ramadhan Syahputra
080405068

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Pra rancangan pabrik pembuatan etanol ini dilatarbelakangi karena tersedianya
bahan baku yang melimpah untuk memproduksi etanol dimana kebutuhan dalam negeri
yang belum mencukupi. Etanol diperoleh melalui reaksi glukosa dengan saccharomyces
cerevisiae di dalam fermentor pada kondisi anaerob dengan suhu 30oC dengan
penambahan nutrisi (NH4)2SO4 dan pH diatur menjadi 5 dengan penambahan H2SO4.
Pabrik pembuatan etanol ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 90.000
kL/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di
kota Luwuk Sulawesi Tengah persisnya di dekat Sungai Lobu, dengan luas areal 7850

m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 147 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem
garis.




















Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Etanol ini adalah sebagai berikut:
Modal Investasi

: Rp 567.637.870.221,-

Biaya Produksi

: Rp 916.577.632.567,-

Hasil Penjualan

: Rp 1.064.999.992.320,-

Laba Bersih

: Rp 103.376.173.568,-

Profit Margin

: 13,87 %

Break Even Point

: 30,30 %

Return on Investment

: 18,21 %

Return on Network

: 30,35 %

Pay Out Time

: 5,4 tahun

Internal Rate of Return

: 21,88 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan
Etanol dari Ubi Kayu ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Hal
KATA PENGANTAR .......................................................................................

i

INTISARI ..........................................................................................................

iii

DAFTAR ISI......................................................................................................

iv

DAFTAR TABEL ..............................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii
BAB I

PENDAHULUAN .............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang............................................................................ I-1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................... I-2
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ..................................................... I-2
1.3 Maksud Pra Rancangan Pabrik .................................................... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... II-1
2.1 Ubi Kayu .................................................................................... II-1
2.2 Etanol ........................................................................................ II-3

2.3 Kegunaan Etanol......................................................................... II-9
2.4 Deskripsi Proses ......................................................................... II-9
BAB III NERACA MASSA ............................................................................. III-1
BAB IV NERACA PANAS .............................................................................. IV-1
BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN ........................................................... V-1

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ..................... VI-1
6.1 Instrumentasi .............................................................................. VI-1
6.2 Ruangan Pengendali (Control Room) .......................................... VI-8
6.3 Keselamatan Kerja ...................................................................... VI-8
BAB VII UTILITAS ....................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Air ........................................................................... VII-1
7.1.1 Screening .........................................................................
7.1.2 Pengendapan....................................................................
7.1.3 Klarifikasi........................................................................
7.1.4 Filtrasi .............................................................................
7.1.5 Demineralisasi .................................................................

Universitas Sumatera Utara

7.1.6 Deaerator .........................................................................
7.2 Kebutuhan Listrik ...................................................................... VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Bakar ........................................................ . VII-9
7.4 Spesifikasi Peralatan Utilitas ................................................... .VII-10
7.5 Unit Pengolahan Limbah ......................................................... VII-10
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ........................................................................... VIII-1
8.2 Lay Out Pabrik ......................................................................... VIII-2
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................ IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ..................................................
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional .........................................
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ....................................
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ...........................
9.2 Manajemen Perusahaan............................................................ IX-1
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................... IX-2
9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ..................... IX-3
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) .........................

9.4.2 Direktur ..........................................................................
9.4.3 Sekretaris ........................................................................
9.4.4 Manajer Pemasaran .........................................................
9.4.5 Manajer Keuangan ..........................................................
9.4.6 Manajer Personalia ..........................................................
9.4.7 Manajer Produksi ............................................................
9.4.8 Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan .........................
9.4.9 Kepala Bagian Pembukuan dan perpajakan .....................
9.4.10 Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas .......................
9.4.11 Kepala Bagian Mesin dan Listrik...................................
9.4.12 Kepala Bagian Proses ....................................................

9.5 Sistem Kerja ............................................................................ IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan............................... IX-10

Universitas Sumatera Utara

9.7 Sistem Penggajian....................................................................
9.8 Kesejahteraan Karyawan..........................................................
BAB X ANALISA EKONOMI .....................................................................

X-1

10.1 Modal Investasi .......................................................................

X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)............................
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ...........................

X-4

10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) ......................................
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ....................
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ...................................................

X-5

10.4 Bonus Perusahaan ....................................................................

X-5

10.5 Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan ..............................................

X-5

10.6 Analisa Aspek Ekonomi...........................................................

X-5

10.6.1 Profit Margin (PM) .......................................................
10.6.2 Break Even Point (BEP) ................................................
10.6.3 Return on Investment (ROI)...........................................
10.6.4 Pay Out Time (POT) .....................................................
10.6.5 Return on Network (RON) .............................................
10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ........................................
BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................

xiv

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ................................ LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS .................................. LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .............. LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
UTILITAS ......................................................................... LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ............................... LE-1

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1.1 Data produksi ubi kayu di Sulawesi - Tengah ........................................ II-2
Tabel 2.1 Komposisi unsur nutrisi ubi kayu (per 100 gram) ................................. III-1
Tabel 3.1 Neraca Massa Bak Pencuci (BP-01) ..................................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pemasak (TP-01) ............................................... III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa Fermentor (TF-01) ........................................................ III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Rotary Drum Vacum Filter (RDVF-01) ......................... III-3
Tabel 3.5 Neraca Menara Destilasi (MD-01) ....................................................... III-3
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pemasak (TP-01) ....................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Cooler (CO-01) ..................................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Fermentor (TF-01) ................................................ IV-2
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Kondensor (CD-01) .............................................. IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Reboiler (RB-01) .................................................. IV-2
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada pra rancangan pabrik pembuatan
etanol .................................................................................................. VI-2
Tabel 7.1 Kebutuhan air pendingin pada berbagai alat ......................................VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Uap sebagai media pemanas pada berbagai alat ...............VII- 2
Tabel.7.3 Sifat fisika Air Sungai Lobu .............................................................. VII- 3
Tabel.7.4 Kandungan bahan kimia dalam Air Sungai Lobu .............................. VII- 3
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik .............................................................. VII- 4
Tabel 7.6 Kelebihan dan keterbatasan pengolahan air limbah dengan kolam stabilisasi

Tabel 8.1 Perincian Luas Lokasi Pabrik ............................................................. IX-8
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ............................................................ LA-3
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ................................................. LA-4
Tabel 9.3 Gaji Karyawan ................................................................................... LA-6
Tabel LA.1 Neraca Massa Bak Pencuci (BP-01) ................................................ LA-7
Tabel LA.2 Neraca Massa Tangki Pemasak (TP-01) ........................................ LA-10
Tabel LA.3 Neraca Massa Fermentor (TF-01) ................................................. LA-12
Tabel LA.4 Neraca Massa Rotary Drum Vacum Filter (RDVF-01) .................. LA-13

Universitas Sumatera Utara

Tabel LA.5 Neraca Menara Destilasi (MD-01) ................................................ LA-14
Tabel LB.1 Neraca Panas Tangki Pemasak (TP-01) ........................................... LB-3
Tabel LB.2 Neraca Panas Cooler (CO-01) ........................................................ LB- 4
Tabel LB.3 Neraca Panas Fermentor (TF-01) .................................................... LB-4
Tabel LB.4.3 Neraca Energi Pada Kondensor (CD-01)... .................................... LB-5
Tabel LB.4.4 Neraca Energi Pada Reboiler (RB-01) .......................................... LB-6
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ............................. LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift .................................................. LE-3
Tabel LE.3 Daftar Harga Peralatan Proses ....................................................... LE-6
Tabel LE.4 Daftar Harga Alat Utilitas .............................................................. LE-7
Tabel LE.5 Daftar Harga Peralatan yang Dibuat Di tempat ............................ LE-10
Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi ........................................................... LE-13
Tabel LE.7 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-15
Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas .................................................................... LE-17
Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-18
Tabel LE.10 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000
.................................................................................................... LE-19
Tabel LE.11 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 . LE-27
Tabel L.E 12 Data Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR) ...................................

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.2 Flowsheet Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etanol...................... II-12
Gambar 7.1 Proses pengolahan limbah ........................................................... VII-31
Gambar 7.2 Gambar 7.2 Bermacam konfigurasi kolam stabilisasi .............................
Gambar 7.3 Diagram Alir Proses Pengolahan Air
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etanol...............................................
Gambar 8.1 Tata letak Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Etanol .................... VIII-5
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
Etanol ........................................................................................... IX-11
Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm
(dilihat dari atas) .............................................................. ........... LD-1
Gambar LD.2 Sketsa perancangan pengaduk .................................................. LD-15
Gambar LD.3 Sketsa perancangan sand filter ................................................. LD-31
Gambar LD.4 Siklus unit pendinginan ........................................................................
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Sebuah Tangki.........................................LE-5
Gambar LE.2 Skema Break Even Point Etanol Dari Ubi Kayu Dengan Kapasitas 90.000
kL/tahun

............................................................. ……….LE-28

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Pra rancangan pabrik pembuatan etanol ini dilatarbelakangi karena tersedianya
bahan baku yang melimpah untuk memproduksi etanol dimana kebutuhan dalam negeri
yang belum mencukupi. Etanol diperoleh melalui reaksi glukosa dengan saccharomyces
cerevisiae di dalam fermentor pada kondisi anaerob dengan suhu 30oC dengan
penambahan nutrisi (NH4)2SO4 dan pH diatur menjadi 5 dengan penambahan H2SO4.
Pabrik pembuatan etanol ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 90.000
kL/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di
kota Luwuk Sulawesi Tengah persisnya di dekat Sungai Lobu, dengan luas areal 7850
m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 147 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem
garis.




















Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Etanol ini adalah sebagai berikut:
Modal Investasi

: Rp 567.637.870.221,-

Biaya Produksi

: Rp 916.577.632.567,-

Hasil Penjualan

: Rp 1.064.999.992.320,-

Laba Bersih

: Rp 103.376.173.568,-

Profit Margin

: 13,87 %

Break Even Point

: 30,30 %

Return on Investment

: 18,21 %

Return on Network

: 30,35 %

Pay Out Time

: 5,4 tahun

Internal Rate of Return

: 21,88 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan
Etanol dari Ubi Kayu ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Masa depan tanaman ubi kayu akan semakin baik. Perhatian yang diberikan
kepada tanaman ini terutama oleh para ahli ekonomi, pangan, pakan, dan penduduk
semakin meningkat dari tahun ketahun. Bersamaan dengan hal tersebut, semakin
meningkat pula aktivitas-aktivitas industri pengolahan dengan ubi kayu sebagai bahan
baku utamanya. Diantara usaha-usaha industri tersebut dapat disebutkan : pabrik-pabrik
sirup glukosa, alkohol, asam sitrat, dan lain-lain.
Etanol (etil alkohol) telah dikenal orang sejak awal peradaban manusia. Secara
tidak sengaja bahan ini dihasilkan dari peragian spontan bahan-bahan yang mengandung
gula, dan berangsur-angsur orang berusaha mengendalikan peragian tersebut sehingga
diperoleh alkohol. Cara memisahkan alkohol pertama kali dilakukan oleh bangsa Mesir,
kemudian oleh orang Arab dikembangkan dengan “seni” destilasi antara abad ke-7 dan
ke-12 masehi (Anonim, 2010).
Meskipun pengetahuan tentang alkohol dan bagaimana cara memisahkannya
sudah lama sekali berkembang, namun perkembangan teknologi dan peralatannya
ternyata sangat lambat. Baru pada tahun 1808 untuk pertama kalinya dibangun pabrik
penyulingan dengan sistem kontinyu di Prancis oleh Cellier dan Blumenthal. Sedangkan
pembuatan etanol dengan bahan baku ubi kayu telah dikembangkan di Brazil antara
tahun 1932-1945 dengan mendirikan tiga pabrik (Anonim, 2011).
Etanol merupakan salah satu produk dengan proses penyulingan, berupa cairan
yang mempunyai warna jernih dengan bau khas alkohol. Dalam kehidupan sehari-hari
yang dimaksud dengan alkohol adalah Ethyl Alkohol atau Etanol dengan rumus molekul
C2H5OH yang banyak dibutuhkan dibidang farmasi kedokteran, kosmetik, bumbu rokok
dan minuman juga digunakan sebagai bahan bakar. Sebelum dimanfaatkan sebagai bahan
bakar, Etanol hasil destilasi tersebut terlebih dahulu didehidrasi secara kimia. Kegunaan
dibidang industri antara lain sebagai solvent, baik itu zat organik maupun zat anorganik.

Produksi ubi kayu mempunyai pangsa pasar yang relatif besar di dalam dan luar
negeri. Hal ini dapat dibuktikan bahwa pada tahun 2009 tepatnya Palu, Sulawesi Tengah
mampu menghasilkan ubi kayu sebesar 10135 ton. Di Indonesia etanol memeiliki pangsa

Universitas Sumatera Utara

pasar yang cukup besar karena memiliki banyak manfaat. Untuk sekarang ini produksi etanol di
Indonesia cukup tinggi, seperti yang terlihat pada Tabel 1.1 berikut :

Tabel 1.1 Data Produksi Etanol dari Ubi Kayu Secara Nasional
No

Tahun

Produksi (kL/tahun )

1

2003

71.099

2

2004

82.947

3

2005

85.338

4

2006

86.242

5

2007

91.735

6

2008

100.638

Sumber : BPS Indonesia, 2010
Dari data tersebut memperlihatkan terjadinya peningkatan dari tahun ke tahun
pada produksi etanol.
1.2 Perumusan Masalah

Sehubungan dengan meningkatnya produksi ubi kayu serta tingginya kebutuhan
akan etanol setiap tahun, maka diperlukan suatu usaha untuk memanfaatkan etanol
tersebut dengan mendirikan pabrik etanol. Indonesia memiliki peluang untuk
memproduksi etanol dalam pemenuhan kebutuhan dalam negeri. Untuk tujuan tersebut,
maka perlu adanya pra-rancangan pabrik etanol dari ubi kayu.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan etanol dari ubi kayu adalah untuk
menerapkan disiplin ilmu teknik kimia, khususnya dibidang prarancangan, proses,
operasi teknik kimia dan evaluasi ekonomi pabrik sehingga akan memberikan gambaran
kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan etanol.

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik etanol dapat bermanfaat untuk informasi awal bagi para
investor yang akan mendirikan pabrik tersebut. Karena dengan adanya pabrik tersebut,

Universitas Sumatera Utara

dapat mengurangi tingkat impor Indonesia terhadap etanol. Disamping itu, juga untuk
memanfaatkan sumber daya alam Indonesia dan memberikan nilai tambah pada bahan
baku. Manfaat lain yang ingin dicapai dengan didirikannya pabrik ini adalah akan
terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam
negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ubi Kayu
Pada pra rancangan pabrik ini bahan baku yang digunakan adalah ubi kayu. Ubi
kayu (Manihot Esculenta Crant) termasuk dalam kelas Eupharbiaceace, dapat ditanam
pada daerah tropis dan tumbuh di dataran rendah sampai ketinggian 1,5 km diatas
permukaan laut.
Keistimewaan ubi kayu ialah karena dapat tumbuh pada daerah-daerah yang
curah hujannya rendah dan penyebarannya tidak merata. Bahkan dapat tumbuh pada
daerah yang berpasir kecuali pada tanah yang dangkal dan berbatu. Pada tanah yang
mempunyai kesuburan tinggi akan tumbuh dengan subur, namun demikian sangat
ditentukan oleh keseimbangan unsur hara dalam tanah.
Varietas ubi kayu yang sering ditanam di Sulawesi Tengah adalah (Nursinta,2009) :
-

Adira 1, yang banyak digunakan sebagai konsumsi rumah tangga.

-

Valensa, selain untuk dikonsumsi juga dijadikan gaplek.

-

Gading, sama dengan valensa selain untuk dikonsumsi juga dijadikan gaplek.

Komposisi yang terkandung dalam ubi kayu dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.1 Komposisi unsur nutrisi ubi kayu (per 100 gram)
No

Senyawa

Kadar

1

Air

62,5 gram

2

Niasin

6 mg

3

Thiamin

0,6 mg

4

Vitamin C

30 mg

5

Besi

0,7 mg

6

Kalsium

33,0 mg

7

Lemak

0,3 gram

8

Protein

1,2 gram

9

Karbohidrat

34,7 gram

10

Energi

146,00 kal

Sumber : Tjokroadikoesoemo, 1985

Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa ubi kayu mempunyai komposisi

Universitas Sumatera Utara

kimia yang terpenting yaitu : tapioka sebesar 25,20 %, air 51,40 % dan ampas sekitar
23,40% (Anonim, 2009).
2.2 Etanol
Etanol dapat dipandang sebagai derivarat yang mempunyai gugus OH atau air
yang salah satu atom H-nya diganti oleh alkali
CnH2n +1(OH)

CnH2n+1(OH)

Alkali

Alkohol

Dalam pengertian sehari-hari yang dikenal sebagai alkohol adalah etanol atau
etil alkohol ( C2H5OH)
Dalam industri umumnya dikenal cara pembuatan etanol yakni (Nursinta, 2009) :
1. Pembuatan etanol secara sintesa
2. Pembuatan etanol secara fermentasi zat-zat yang mengandung gula
a. Pembuatan etanol secara sintesa
Pada cara ini dikenal beberapa proses, yaitu :
1. Hidrolisa alkil halogenida
Reaksi : Rx +

NOH

R (OH)

+

HX

Reaksi ini dapat terjadi jika RX senyawa tersier
CH3
Reaksi : CH3 – C – Cl

CH3
+ NOH

CH3 – C – OH + HCl

CH3

CH3

Karena reaksi menghasilkan asam, maka agar reaksi berjalan baik ke kanan
maka harus diberi basa. Tetapi reaksi dengan pengaruh basa kuat akan menjadi
oletin, jadi tidak akan terdapat etanol. Hanya satu macam basa yang dapat
dipakai, dalam hal ini AgOH.
Reaksi : R – CH2 – X + AgOH

R – CH2OH + AgX

Tetapi senyawa pereaksi ini mahal, sehingga reaksinya tidak banyak dipakai.

2.Hidrasi alkena
Reaksi :

– C = C – + H2SO4

–C–C–
H HOSO3

– C – C – + H2O
H OSO3H

– C – C – + HOSO3H
H OH

Universitas Sumatera Utara

Alkohol
Pada suhu rendah, etanol mudah bereaksi dengan H2SO4 (Nursinta, 2009)
3.Reduksi senyawa karbonil
Gugus karbonil : C = O ini terdapat dalam : aldehid dan keton asam organik,
ester.
1) R – C = O + H2

R – CH2 – OH

H
Aldehid

Alkohol primer

Atau : CH3 – C = O + H2

CH3 – CH2 – OH

H
2)

R – C = O + H2

R – CH – OH

R1

R1

Keton

Alkohol sekunder

Atau : C2H5 – C = O + CH2

C2H5 – CH – OH

CH3

CH3

b. Pembuatan etanol secara fermentasi dari zat-zat yang mengandung gula (Nursinta,
2009)
Fermentasi adalah peristiwa perubahan kimia atau peruraian yang terjadi dalam
bahan-bahan organik, yang disebabkan oleh kegiatan mikroba (mikroorganik).
Menurut Gay Lusac, secara sederhana proses fermentasi alkohol dari bahan
baku yang mengandung gula (glukosa) dapat dilukiskan dalam reaksi seperti berikut :
C6H12O6

2CO2

+ 2C2H5OH

Bahan dasar untuk membuat etanol dapat dibagi menjadi tiga tipe :

• Bahan baku mengandung sukrosa antara lain : gula tebu, gula diet, molases
(tetes tebu) dan cairan buah.

• Bahan dasar mengandung pati antara lain :
1. Padi-padian : jagung, gandum, beras dan ubi kayu
2. Ubi-ubian : kentang, ketela rambat dan ubi kayu

• Bahan dasar yang mengandung selulosa antara lain : kayu, sulfite waster liquor
Pada intinya bahan dasar yang dipilih yang paling murah, mudah didapat dan
cukup tersedia. Proses fermentasi ketiga bahan baku tersebut pada prinsipnya sama,
hanya berbeda pada proses pendahuluan.

Universitas Sumatera Utara

Faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses fermentasi antara lain (Nursinta,2009) :
1. Pembuatan bahan fermentasi
Konsentrasi gula yang baik berkisar antara 14 – 18 %, sehingga konsentrasi
larutan gula diatur sekitar 14 %. Karena bila kadar gula tinggi atau melebihi akan
menghambat proses fermentasi alkohol. Waktu fermentasi dapat berlangsung
selama 36 – 48 jam. Kadang dalam ruang fermentasi masih terdapat gula sisa dan
ini dapat difermentasi kembali. Namun jika kadar gula yang sisa rendah maka
dapat menyebabkan proses kurang efisien karena kerugian ruang fermentasi,
sehingga menyebabkan biaya produksi meningkat. Kadar gula yang umum
digunakan adalah 17%.
2. Penambahan nutrien
Bahan makanan yang perlu ditambahkan adalah nitrogen dalam bentuk natrium
sulfat. Penambahan ini sangat tergantung pada jumlah atau kadar bahan dasar
dalam larutan gula.
3. Suhu fermentor
Selama fermentasi berlangsung suhu harus berada pada suhu optimum yakni
sekitar 30 – 33oC, jika suhu lebih rendah hasil etanol akan rendah.
Kalau suhu lebih tinggi banyak etanol akan menguap.
4. Waktur fermentasi
Waktu fermentasi tergantung dari suhu, konsentrasi gula, mikroba, inhibitor dan
pH waktu yang direkomendasikan adalah berkisar antara 48 - 60 jam.
Sebagai indikator bahwa proses fermentasi telah berakhir adalah dengan gas CO2
yang keluar, sedangkan kadar gulanya dapat diketahui dengan analisa kadar
gulanya.
c.

Sifat-sifat etanol
Beberapa sifat etanol adalah sebagai berikut :

• Berbentuk zat cair berwarna seperti air dan dapat bercampur dengan air dalam
semua perbandingan. Pada campuran etanol dan air, maka terjadi konstraksi
dimana volume campuran lebih kecil dari pada jumlah volume komponennya
(Wikipedia, 2010).

• Mudah terbakar dengan warna nyala biru.

• Mempunyai bau yang menusuk.

Universitas Sumatera Utara

• Lebih mudah menguap bila dibandingkan dengan air.

• Merupakan zat pelarut yang baik untuk kebanyakan senyawa organik.

• Berat molekul : 46

• Specific gravity 1,60 – 1,80 etanol 96 %.

• Kekentalan pada 200C : 0,0122 poise.
2.3 Kegunaan Etanol

Beberapa kegunaan dari etanol sebagai berikut :
1

Di dalam laboratorium maupun didalam teknik, etanol dipakai sebagai zat
pelarut, bahan pembakar atau zat asal untuk pembuatan preparat fermentasi dan
sebagainya.

2

Dalam dunia kesehatan etanol dipakai sebagai desinfektan

2.4 Deskripsi Proses
Bahan baku ubi kayu diangkut dari gudang menggunakan belt conveyor ( BC01), ke bak pencucian (BP-01). Kemudian ubi kayu yang telah bersih tersebut diangkut
menggunakan Belt Conveyor ( BC-02 ) ke Crusher (CR) untuk dihancurkan dengan
ukuran 45-50 mm. Selanjutnya dengan menggunakan Screw Conveyor ( SC-01) ke Raw
Mill (RM) untuk dihaluskan kembali dengan ukuran produk keluar Raw Mill mempunyai
kehalusan 170 mesh, kemudian diangkut dengan menggunakan screw conveyor (SC-02)
ke tangki pemasak (TP-01). Pemasakan pada suhu 90oC bertujuan membebaskan butirbutir pati yang masih terikat pada senyawa-senyawa lignoselulosa dari umbi.
Dalam

proses

pemasakan,

butir-butir

tersebut

mengembang

karena

mengabsorbsi air, selanjutnya terpisah dan membentuk seperti bubur yang mengandung
glukosa 14 % dengan reaksi sebagai berikut :
(C6H10O5)n + n H2O
(pati)

nC6H12O6
(glukosa 14 %)

Bubur hasil pemasakan kemudian dipompa menuju Cooler (CO-01) yang
bertujuan untuk menurunkan suhu hingga 300C, selanjutnya bubur kemudian dimasukkan
ke dalam tangki Fermentor (TF-01) dimana terjadi proses fermentasi yaitu untuk
mengubah glukosa menjadi etanol dengan menggunakan saccharomyces cerevisiae,
bahan nutrisi yang digunakan pada fermentasi adalah (NH4)2SO4 dan pH diatur menjadi 5
dengan penambahan H2SO4. Untuk terjadinya fermentasi alkohol, maka dibutuhkan
kondisi anaerob untuk mengubah ubi kayu menjadi alkohol dan menghasilkan produk

Universitas Sumatera Utara

berupa etanol, CO2 dan air. Pada proses fermentasi ini diperlukan temperatur 30oC
dengan reaksi sebagai berikut :
(C6H12O6) 

2 C2H5OH + 2 CO2
saccharomyces cerevisiae

(glukosa)

(etanol)

Hasil fermentasi tersebut diangkut ke Rotary Drum Vakum Filter (RDVF-01) dengan
temperatur 30oC dan tekanan 1 atm yang bertujuan untuk pemisahan campuran etanol
dan air dari endapan berupa ampas dan saccharomyces cerevisiae, dimana ampas dan
saccharomyces cerevisiae tersebut dimasukkan ke dalam bak penampungan ampas (BP02).
Kemudian etanol dan air dialirkan masuk ke dalam kolom destilasi (MD-01),
untuk memisahkan etanol. Titik didih etanol murni adalah 78oC sedangkan air adalah
100oC (kondisi standar). Produk bawah dialirkan kembali melalui reboiler (RB-01) yang
berupa etanol dan air untuk digunakan kembali pada proses destilasi, sedangkan produk
atas yang melalui unit kondensasi (CD-01) akan dihasilkan etanol dengan konsentrasi 96
% dan dimasukkan ke dalam tangki penampungan produk (TP-04) dan hasil bawah pada
proses destilasi yang tidak mengandung alkohol dan air dialirkan ke UPL (Unit
Pengolahan Limbah).

Universitas Sumatera Utara

STEAM

AIR PRNDINGIN

AIR PROSES

5
P-03

TP-03

2

TP-04
7
PH control

4

P-05

TP-02

SC-02

CD-01

Li

TP-06
RM

Cassava

SC-01
RB-01

TP-01

BC-02

TP-05

P-02
G-110

TF-01

FC

BC-01

3

P-04

CR-01

1

P-06
P-01
Li

MD-01
RDVF

UPL

6
BP-01
CO-01

BP-02

3

AIR BEKAS

AIR KONDESAT

Universitas Sumatera Utara

BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan etanol dengan kapasitas
produksi 90.000 kL/tahun adalah sebagai berikut :
Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu kerja pertahun : 330 hari
Satuan operasi

: kg/jam

Kapasitas per jam

: 8964,6464 kg/jam

3.1 Bak Pencuci (BP-01)
Tabel 3.1 Neraca Massa Bak Pencuci (BP-01)
Komponen
Glukosa
Pati
Air
Ampas
Kotoran
Total

Masuk (kg/jam)
Alur 1
Alur 2
3833,920
3019,212
2324,314
11981
2803,554
11,981
11992,981
11981
23973,981

Keluar (kg/jam)
Alur 3
Alur 4
3833,92
3019,212
11981
2324,314
2803,554
11,981
11992,981
11981
23973,981

3.2 Tangki Pemasak (TP-01)
Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pemasak (TP-01)
Komponen
Glukosa
Pati
Air
Ampas
Total

Masuk (kg/jam)
Alur 4
Alur 5
3833,920
3019,212
2324,314
23962
2803,554
11981
23962
35943

Keluar (kg/jam)
Alur 6
3833,920
3019,212
26286,314
2803,554
35943
35943

Universitas Sumatera Utara

3.3 Fermentor (TF-01)
Tabel 3.3 Neraca Massa Fermentor (TF-01)
Komponen
Glukosa
Pati
Air
Ampas
Etanol
CO2
Saccharomyces
Cerevisae
(NH4)2SO4
H2SO4
Total

Masuk (kg/jam)
Alur 6
Alur 7
3833,920
3019,212
26286,314
2803,554
-

-

1506,01
120,48
120,48
35943 1746,9726
37689,9726

Keluar (kg/jam)
Alur 8
Alur 9
38,3392
452,882
26001,1662
2803,554
3527,2046
1686,9248
1686,9248

1746,9726
36003,0478
37689,9726

3.4 Rotary Drum Vacum Filter (RDVF-01)
Tabel 3.4 Neraca Massa Rotary Drum Vacum Filter (RDVF-01)
Komponen
Glukosa
Etanol
Air
Pati
Ampas
Saccharomyces
Cerevisae
Total

Masuk
(kg/jam)
Alur 9
38,3392
3527,2046
26001,1662
452,8820
2803,5540
1746,9726
34570,1186
34570,1186

Keluar (kg/jam)
Alur 10
2600,1166
2803,5540
1746,9726
7150,6432

Alur 11
38,3392
3527,2046
23401,0490
452,8820
27419,4748
34570,1186

Universitas Sumatera Utara

3.5 Menara Destilasi (MD-01)
Tabel 3.5 Neraca Massa Menara Destilasi (MD-01)
Komponen
Glukosa
Etanol
Air
Pati
Total

Masuk
(kg/jam)
Alur 11
38,3392
3527,2046
23401,0490
452,8820
27419,4748
27419,4748

Keluar (kg/jam)
Alur 12
3386,1164
141,0881
3527,2046

Alur 13
38,3392
141,0881
23712,8429
23892,2702
27419,4748

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA PANAS
Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25 oC

4.1 Tangki Pemasak (TP-01)
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pemasak (TP-01)
Panas Masuk (kJ/jam)
Qin

= 79708,39

QSteam

= 2514030,73

Total

= 2593739,12

4.2

Panas Keluar (kJ/jam)
Qout

=

2593739,12

Total

=

2593739,12

Cooler (CO-01)
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Cooler (CO-01)
Panas Masuk (kJ / jam)
Panas Keluar (kJ / jam)
Qin

= 2593739,12
-

Total

4.3

= 2593739,12

Qout

=

79807,34

Qs

=

2513931,78

Total

=

2593739,12

Fermentor (TF-01)
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Fermentor (TF-01)
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Komponen
Pati
Etanol
Glukosa
Air
Ampas
CO2
Jumlah

6. Panas reaksi 25oC
7. Panas diserap air pendingin
Total

Panas (kJ/jam)
Panas Masuk
Panas Keluar
27776,75
4166,51
15343,34
14377,2
143,77
131431,57
130005,83
25932,87
25932,87
16025,78
199518,39
191618,1
14066,78
213585,17

21967,07
213585,17

Universitas Sumatera Utara

4.4
Menara Destilasi (MD-01)
4.3.1 Kondensor ( CD-01 )
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Kondensor (CD-01)
Panas masuk
Panas keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
Umpan
784905
Produk

-

26817,65735

Air pendingin

-

758087,3427

Total

784905

784905

4.3.2 Reboiler (RB-01)
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Reboiler (RB-01)
Panas masuk
Panas keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
Umpan
325805,9363
Produk

-

2656038,527

Steam

2330232,591

-

Total

2656038,527

2656038,527

Universitas Sumatera Utara

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang (G-111)
Fungsi

: Tempat untuk menyimpan bahan baku ubi kayu.

Bentuk

: Prisma tegak segi empat.

Bahan konstruksi

: Dinding beton dan atap seng.

Data kondisi operasi

: - Temperatur : 30 oC
- Tekanan

Laju alir massa
Kondisi fisik

: 1 atm

= 11981 kg/jam
:

Tinggi gudang = 3,969928 m
Panjang gudang = 2t = 2 x 3,969928 m = 7,93 m
Lebar gudang = Panjang gudang = 7,93 m

5.2 Belt Conveyor (BC – 01)
Fungsi

: Mengangkat ubi kayu dari gudang ke bak pencucian

Jenis

: Flat Belt on Continous Flow

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Kondisi Operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku

: 11981 kg/jam

Jumlah alat

: 1 (satu) buah

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30 °C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik

:

Kecepatan Belt

= 200 ft/menit

Lebar Belt

= 14 ft = 4,2 m

Panjang Belt

= 20 ft = 6 m

Tinggi Belt

= 6,84 ft

Daya motor

= 2,5 Hp

Universitas Sumatera Utara

5.3 Bak Pencuci (BP – 01)
Fungsi

: Untuk mencuci ubi kayu dengan air

Type

: Bak persegi empat

Laju alir bahan baku

: 11981 kg/jam

Ukuran Bak pencuci

:

Tinggi (T)

= 4m

L (lebar)

= 2,34 m

P (panjang)

= 3,51 m

5.4 Crusher
Fungsi

: Untuk memotong atau memperkecil ukuran ubi kayu.

Jenis

: Rotary knife cutter

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku

: 11981 kg/jam

Jumlah alat

: 1 (satu) buah

Kondisi operasi

:

- Temperatur : 25 °C
- Tekanan
Kondisi fisik

: 3 atm
:

Panjang pisau

= 21 cm

Bahan konstruksi

= Stainless steel

Kecepatan putaran

= 920 rpm

Power

= 5 Hp

Jumlah cutter

= 5 buah

5.5 Screw Conveyor (SC – 01)
Fungsi

: Sebagai alat pengangkut ubi kayu menuju raw mill.

Jenis

: Rotary Vane Feeder

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku : 11981 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Spesifikasi :
- Diameter pipa

= 2,5 inchi

- Diameter shaft

= 2 inchi

- Diameter pengumpan

= 9 inchi

- Panjang maksimum

= 75 ft

- Pusat gantungan

= 10 ft

- Kecepatan motor

= 55 rpm

- Daya motor

= 3,75 Hp

5.6 Raw Mill
Fungsi

:

Menggiling ubi kayu menjadi halus

Berdasarkan Tabel 12.6 Perry, 1997 diperoleh ukuran Raw Mill sebagai berikut :
- Kapasits kerja

=

11,981 ton/jam

- Panjang

=

3 ft

- Lebar

=

2 ft

- Ball load

=

1000 lb

- Kecepatan

=

33 rpm

- Power motor

=

7,5 Hp

5.7 Screw Conveyor (SC – 02)
Fungsi

: Sebagai alat pengangkut ubi kayu menuju tangki
pemasak.

Jenis

: Rotary Vane Feeder

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Laju alir bahan baku : 11981 kg/jam
Jumlah alat

: 1 (satu) buah

Spesifikasi :
- Diameter pipa

= 2,5 inchi

- Diameter shaft

= 2 inchi

- Diameter pengumpan

= 9 inchi

- Panjang maksimum

= 75 ft

Universitas Sumatera Utara

- Pusat gantungan

= 10 ft

- Kecepatan motor

= 55 rpm

- Daya motor

= 3,75 Hp

5.8 Tangki Pemasak (TP – 01)
Fungsi

= Memasak ubi kayu supaya diperoleh bubur pati

Kapasitas (M)

= 35943 kg/jam

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: carbon steel SA-285 grade A

Jumlah

: 1 unit

Volume

: 30,65 m3

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi:
- Temperatur

: 90 °C

- Tekanan operasi

: 1 atm

Kondisi fisik :
- Tinggi tutup atas : 17,6589 in
- Tebal

: 3/16 in

- Diameter

: 3,13 m

- Tinggi total

: 5,243 m

- Tebal jacket

: 0,5 in

- Diameter luar jacket : 53,8816 in

5.9 Pompa Tangki Pemasak (PO– 01)
Fungsi

= Untuk memompa bahan pada tangki pemasak ke cooler

Kapasitas (M)

= 35943 kg/jam = 22,01 lb/detik

ρcampuran

= 1172,4939 kg/m3 = 72,1988 lb/ft

3

Bahan Konstruksi : commercial steel
Kondisi fisik :
Nominal size pipa

= 4 in

Schedule

= 40 in

Universitas Sumatera Utara

Inside diameter (D) = 4,026 in

= 0,3355 ft

Outside diameter

= 0,375 ft

= 4,50 in
2

Luas permukaan (A) = 12,7 m
Daya pompa

= 0,0882 ft

= 0,6 Hp

5.10 Cooler (CO – 01)
Fungsi

= Untuk mendinginkan larutan sebelum masuk tangki fermentasi

Type

= Shell and tube HE

Kapasitas

= 35943

kg
jam

= 79240,75

1b

jam

Diameter tube

: 1 in

Jenis tube

: 14 BWG

Panjang tube

: 16 ft

Pitch (PT)

: 1 in square pitch

Diameter shell

: 19,25 in

5.11 Pompa Cooler (PO– 02)
Fungsi

= Untuk memompa bahan dari cooler ke fermentor

Kapasitas (M)

= 35943 kg/jam = 22,01 lb/detik

ρcampuran

= 1172,4939 kg/m3 = 72,1988 lb/ft

3

Bahan Konstruksi : commercial steel
Kondisi fisik :
Nominal size pipa

= 4 in

Schedule

= 40 in

Inside diameter (D) = 4,026 in

= 0,3355 ft

Outside diameter

= 0,375 ft

= 4,50 in

Luas permukaan (A) = 12,7 m2
Daya pompa

= 0,0882 ft

= 0,6 Hp

5.12 Fermentor (TF-01)
Fungsi

= Sebagai tempat terjadi fermentasi

Kapasitas (W) = 37689,9726 Kg jam

Universitas Sumatera Utara

Densitas ( ρ ) = 1265,078 kg/ m3 = 78,978 lb/ft3
Waktu tinggal = 24 jam
Bahan

: carbon steel, SA 240 grade C

Diameter

: 2,951 m

Tinggi

: 4,4265 m

Tebal shell

: 0,15 in

Tinggi tutup

: 18,4033 in

Daya pengaduk

: 4,61 Hp

Daya motor penggerak : 5,76 Hp
Volume jaket

: 0,056 m3

Tebal jaket

: 1,01 m

5.13 Tangki Penyimpan Saccharomyces Cerevisae (TP – 02)
Fungsi

: Untuk menyimpan Saccharomyces Cerevisae yang masuk ke
fermentor.

Tipe

: Tangki silinder vertikal dengan tutup atas standar dishead
head dan tutup bawah plat datar.

Kapasitas (M)

: 1506,0117 kg/jam = 3320,1533 lb/jam

Densitas (ρ)

: 50,3334 lb/ft3

Bahan

: carbon steel SA 240 grade M

Kondisi fisik

:

Diameter

: 4,01 m

Tebal shell

: 0,16 in

Tebal plat datar

: 1,6 in

Tinggi total

: 394,68 in

5.14 Tangki Penyimpan (NH4)2SO4 (TP – 03)
Fungsi

: Untuk menyimpan (NH4)2SO4 yang masuk ke fermentor.

Tipe

: Tangki silinder vertikal dengan tutup atas standar dishead
head dan tutup bawah plat datar.

Kapasitas (M)

: 120,48 kg/jam = 265,61 lb/jam

Densitas (ρ)

: 110,435 lb/ft3

Universitas Sumatera Utara

Bahan

: carbon steel SA 240 grade M

Kondisi fisik :
Diameter

: 1,338 m

Tebal shell

: 0,13 in

Tebal plat datar

: 0,26 in

Tinggi total

: 131,5 in

5.15 Tangki Penyimpan H2SO4 (TP – 04)
Fungsi

: Untuk menyimpan H2SO4 yang masuk ke fermentor.

Tipe

: Tangki silinder vertikal dengan tutup atas standar dishead
head dan tutup bawah plat datar.

Kapasitas (M)

: 120,48 kg/jam = 265,61 lb/jam

Densitas (ρ)

: 110,493 lb/ft3

Bahan

: carbon steel SA 240 grade M

Kondisi fisik :
Diameter

: 1,338 m

Tebal shell

: 0,13 in

Tebal plat datar

: 0,26 in

Tinggi total

: 131,5 in

5.16 Pompa H2SO4 (PO– 03)
Fungsi

= Untuk memompa H2SO4 ke fermentor

Kapasitas (M)

= 120,48 kg/jam = 0,0737 lb/detik

ρcampuran

= 1834 kg/m3 = 114,493 lb/ft3

Bahan Konstruksi : commercial steel
Nominal size pipa

= 4 in

Schedule

= 40 in

Inside diameter (D) = 4,026 in

= 0,3355 ft

Outside diameter

= 0,375 ft

= 4,50 in

Luas permukaan (A) = 12,7 m2
Daya pompa

= 0,0882 ft2

: 0,74 Hp

Universitas Sumatera Utara

5.17 Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF-01)
Fungsi

: Untuk memisahkan partikel padat dan cair.

Kapasitas

: 34570,1186 kg/jam = 76214,065 lb/jam

Kondisi fisik :
- Panjang drum

= 20 ft

- Diameter

= 10 ft

- Luas permukaan = 620 ft2
- PowerRDVF

= 3,875 hp

5.18 Pompa Rotary Drum Vacuum Filter (PO– 04)
Fungsi

= Untuk memompa bahan pada Rotary Drum Vacuum Filter ke
kolom destilasi

Kapasitas (M)

= 27419,4748 kg/jam = 16,79 lb/detik

ρcampuran

= 979,134 kg/m3 = 61,127 lb/ft3

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Kondisi fisik ;
Nominal size pipa

= 4 in

Schedule

= 40 in

Inside diameter (D) = 4,026 in

= 0,3355 ft

Outside diameter

= 0,375 ft

= 4,50 in

Luas permukaan (A) = 12,7 m2
Daya pompa

= 0,0882 ft

= 0,3 Hp

5.19 Bak Penampungan Ampas (BP – 02)
Fungsi

: Tempat penampungan ampas ubi kayu dari RDVF

Tipe

: Persegi

Spesifikasi :
- Tinggi bak

:3m

- Panjang bak
- Lebar

: 10,6 m
: 5,3 m

Universitas Sumatera Utara

5.20 Menara Destilasi (MD-01)
Fungsi

: Untuk memisahkan etanol dengan air

Type

: Dow Cap Tray Tower

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade A
Jumlah

: 1 unit

Jumlah piring

: 37 piring

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 99,75 °C

- Tekanan

: 1 atm

5.21 Pompa Destilasi (PO– 05)
Fungsi

= Untuk memompa bahan ke kolom destilasi

Kapasitas (M)

= 27419,4748 kg/jam = 16,791 lb/detik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Daya motor

: 0,49 Hp

5.22 Kondensor (CD – 01)
Fungsi

: Untuk mendinginkan kembali hasil bottom destilasi

Type

: Shell and tube HE

Kapasitas

: 3527,2046 kg/jam = 9720,24 lbm/jam

Jumlah

: 1 unit

Diameter tube

: 0,75 in

Jenis tube

: 14 BWG

Panjang tube

: 16 ft

Pitch (PT)

: 11/4 in square pitch

Jumlah tube

: 74

Diameter shell

: 39 in

Universitas Sumatera Utara

5.23 Tangki Penampung Produk (TP-06)
Fungsi

: Untuk menampung produk etanol yang keluar dari kolom
destilasi.

Tipe

: Tangki silinder vertikal dengan tutup atas standar dishead
head dan tutup bawah plat datar

Kondisi

: Temperatur 30oC
tekanan 1 atm

Kapasitas

: 8964,6464 kg/jam = 19763,459 lb/jam

Kondisi fisik :
-

Diameter

: 6,57 m

-

Tinggi

: 8,56 m

-

Tebal shell

: 0,19 in

5.24 Reboiler (RB – 01)
Fungsi

: Menguapkan sebagian cairan hasil bawah untuk dijadikan
pemanas pada kolom destilasi.

Tipe

: Ketle reboiler

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 23892,2702 kg/jam

Diameter tube

: 1½ in

Jenis tube

: 18 BWG

Panjang tube

: 16 ft

Pitch (PT)

: 1 in pitch triangular

Jumlah tube

: 30

Diameter shell

: 8 in

Universitas Sumatera Utara

BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Sebagai sebuah pabrik demi kelayakan proses kerja yang akan dilakukan maka
keberadaan dari pada instrumen-instrumen kerja mutlak dibutuhkan. Dengan instrumen
yang memadai maka kerja yang dilakukan pada bagian-bagian pabrik dapat dikontrol
dengan baik sehingga memungkinkan adanya keluaran mutu yang baik.
Instrumen digunakan untuk mengetahui kondisi selama operasi berlangsung, selain
itu juga berfungsi untuk mengatur atau menentukan harga-harga variabel proses baik
secara normal maupun kontrol otomatis. Operasi dimaksud untuk memperoleh produk
yang baik bagi pabrik yang sesuai dengan perencanaan yang telah diperhitungkan,
sehingga dibutuhkan alat kontrol atau semi otomatis serta beberapa kontrol normal.
Untuk pengaturan secara normal biasanya pada alat tersebut diberi instrument
penunjuk atau penentu saja, sedangkan pengontrol secara otomatis diperlukan beberapa
instrumen, yakni (Nursinta, 2009) :
a. Elemen pengontrol
Adalah berfungsi untuk menunjukkan perubahan dari variabel yang dimiliki oleh
elemen proses kemudian diukur oleh pengukur.
b. Elemen pengontrol akhir
Adalah elemen yang perubahan variabelnya secara berkala, sehingga variabel yang
diukur tetap berada dalam range yang diinginkan
c. Primer Elemen
Adalah elemen yang mengalami perubahan hanya dari variabel yang diukur.
d. Elemen pengukur
Adalah elemen yang menerima output dari elemen primer yang melakukan
pengukuran termasuk juga peralatan penunjuk (indikator) peralatan pencatat
(rekorder)
Dengan adanya peralatan kontrol tersebut dapat diharapkan :
- Dengan cepat dapat diketahui gangguan yang tidak diinginkan
- Membantu mempermudah mengoprasikan alat
- Lebih menjamin efisiensi dan keselamatan kerja
Faktor-faktor yang diperlukan dalam pemilihan instrumen adalah sebagai barikut :

Universitas Sumatera Utara

1. Level elemen instrumen
2. Range yang dibutuhkan untuk pengukuran
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksi serta instrumen pada kondisi proses
Alat-alat yang digunakan untuk mengukur, mencatat, mengoreksi dan mengadakan
perubahan terhadap beberapa variabel proses adalah sesuai dengan keperluan masingmasing.
Instrumen yang dipergunakan pada perancangan pabrik etanol sebagai berikut
(Nursinta, 2009) :
1. Alat yang dapat menunjukkan variabel proses yang diinginkan pada suatu titik
tertentu, variabel yang dimaksud adalah temperatur, tekanan, level (tinggi
permukaan) dan aliran (flow). Notasi alat yang digunakan untuk instrumentasi
tersebut adalah :
Pi = tekanan indikator
Ti = temperatur indikator
Fi = flow indikator
Li = level indikator
2. Alat yang digunakan untuk mencatat dan mengontrol pada suatu titik tertentu.
Variabel ini terdiri dari level dan aliran. Notasi dari alat-alat ini dapat diberikan
sebagai berikut :
Lc = level control
Fc = flow control
3. Alat yang dapat mengontrol atau pun mengendalikan variabel pada suatu titik
tertentu. Alat ini dapat memberikan suatu tanda yang dikontrol. Variabel yang
dimaksud ini adalah temperatur. Notasinya dapat diberikan sebagai berikut :
TCA = Temperatur Controller Alarm/tanda bahaya
Alat control yang terpasang digunakan seperti yang terlihat pada diagram alir Pra
Rancangan Pabrik Etanol dengan bahan baku ubi kayu (Nursinta, 2009).
Air pendingin/
steam
TC

Bahan
keluar

Bahan
masuk

LI

Air
pendingin bekas/
Kondensat bekas

cooler / kondensor

Universitas Sumatera Utara

Tangki bahan / produk

PC

TI

TC

Reboiler

Kolom destilasi
FC

Pompa

Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Etanol
Jenis

No

Nama alat

1

Pompa

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

2

Tangki cairan

LI

Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki,
Mengontrol tekanan dalam tangki

3

Kondenser dan Cooler

TC

Mengontrol suhu dalam alat

TI

Menunjukkan temperatur dalam kolom
distilasi

LC

Mengontrol tinggi cairan dalam kolom
distilasi

PC

Mengontrol tekanan dalam kolom
distilasi

4

Kolom destilasi

instrumen

Kegunaan

5

Reboiler

TC

Mengontrol suhu dalam distilasi

6

Steam generator

FC

Mengontrol laju alir

Unive