Kebutuhan Uap Steam Kebutuhan bahan kimia Kebutuhan Listrik Kebutuhan Bahan Bakar

BAB VII UTILITAS

Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan minuman yoghurt ini adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan uap Steam 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan listrik 5. Kebutuhan bahan bakar

7.1. Kebutuhan Uap Steam

Dalam pabrik, uap digunakan sebagai media pemanas pada silo biji untuk mengurangi kandungan air pada biji yang akan dipecah dan pada alat shell cyclone untuk mengurangi kandungan air pada cangkang sebelum diumpankan ke boiler . Kebutuhan uap pada tangki rebusan yaitu 592,214 kgjam. Total kebutuhan steam adalah = 592,214 kgjam. Tambahan untuk kebocoran dan lain-lain diambil faktor keamanan diambil sebesar 25 Perry, 1997, maka: Untuk faktor keamanan diambil 20 = 20 x 592,214 kgjam = 118,443 kgjam. Jadi, total steam yang dibutuhkan = 592,214 + 118,443 = 710,657 kgjam. Diperkirakan 80 kondensat dapat dipergunakan lagi Evans, 1978 VII-1 Universitas Sumatera Utara Kondensat yang digunakan kembali = 80 x 710,657 kgjam = 568,526 kgjam. Kebutuhan air tambahan untuk umpan boiler = 20 x 568,526 kgjam = 142,131 kgjam.

7.2. Kebutuhan Air

• Air untuk umpan boiler = 710,657 + 142,788 = 852,788 kgjam • Air domestik diperkirakan 10 literjam.orang x 150 karyawan = 1500 kgjam. • Air proses untuk proses untuk pencucian dan tangki rebus = 4800 kgjam. • Air panas untuk perendaman dan ketel adukan = 31.164 kgjam. Sehingga total kebutuhan air adalah = 37.131,788 kgjam. Sumur air untuk pabrik pembuatan minuman yogurt adalah berasal dari sumur bor. Kualitas sumur bor didasarkan atas analisa hasil sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina seperti tabel 7.1 berikut: Tabel 7.1. Kualitas sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina Parameter Satuan Kadar PH - 5,7 Alumina Al 2 O 3 mgL 20,00 Silika SiO 3 mgL 56,45 Kalsium CaO mgL 5,85 Magnesium MgO mgL 3,45 Klorida Cl mgL 0,33 Sulfat SO 2 mgL 0,38 Universitas Sumatera Utara Besi FeO 3 mgL 9,50 Kandungan organik mgL 1,45 Sumber: PKS PTPN IV Kebun Adolina, 1999. Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air yang merupakan tempat pengolahan air sumur bor. Pengolahan air pada pabrik ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu: 1. Pengendapan 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Deminiralisasi 5. Daerasi

7.2.1. Pengendapan

Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada bak pengendapan, partikel-partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap secara gravitasi, sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya. Diameter padat dalam air berkisar antara 10 -4 m Alaerts, 1984. Untuk membunuh kuman-kuman dalam air dilakukan proses klorinasi yaitu dengan mereaksikan air dengan klor. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit CaClO 2  Kebutuhan air domestik = 315 kgjam .  Kaporit yang digunakan mengandung 70 klorin Alaerts, 1984.  Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Alaerts, 1984. Universitas Sumatera Utara  Kebutuhan kaporit = 000 . 000 . 1 7 , 315 2 x x = 0,001 kgjam

7.2.2. Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari bak pengendapan dialirkan ke bak clarifier setelah diinjeksikan larutan alum Al 2 SO 4 3 dan soda abu Na 2 CO 3 , dimana alum Al 2 SO 4 3 berfungsi sebagai koagulan dan Na 2 CO 3 berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Setelah pencampuran, sambil dilakukan pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier secara gravitasi dan air jernih akan keluar melimpah yang selanjutnya masuk ke penyaring pasir sand filter untuk penyaringan. Pemakaian alum Al 2 SO 4 3 hingga 50 ppm terhadap air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum Al 2 SO 4 3 dan soda abu Na 2 CO 3  Total kebutuhan air = 37.131,788 kgjam adalah 1 : 0,54 Baron, 1982.  Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10 -6 = 1,856 kgjam. x 37.131,788 kgjam  Larutan soda abu yang dibutuhkan = 0,54 x 50.10 -6 = 1,003 kgjam. x 37.131,788 kgjam Universitas Sumatera Utara

7.2.3. Filtrasi

Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Pada proses filtrasi digunakan penyaring pasir sand filter yang terdiri dari 3 lapisan, yaitu Hammer, 1996: • Lapisan I terdiri dari pasir hijau green sand setinggi 24 in • Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12 in • Lapisan III terdiri dari gravel setinggi 7 in Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik back washing. Dari sand filter , air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air umpan ketel, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses demineralisasi dan deaerasi.

7.2.4. Demineralisasi

Air untuk umpan ketel harus murni yang bebas dari garam-garam terlarut, untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut: • Menghilangkan kation-kation Ca 2+ , Mg • Menghilangkan anion-anion SO 2+ 4 2- , CO 3 2- , Cl Alat-alat demineralisasi dibagi atas: - a Kation Exchanger Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran Universitas Sumatera Utara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-225. Reaksi yang terjadi: 2H + R + Ca 2+ Ca 2+ R 2 + 2H 2H + + R + Mg 2+ Mg 2+ R 2 + 2H + Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 Ca dengan reaksi sebagai berikut: 2+ R 2 + 2H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H + Mg R + R 2 + 2H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H b Anion Exchanger + Anion exchanger berfungsi untuk mengikat atau menyerap anion-anion yang terlarut dalam air seperti SO 4 2- , Cl - , dan CO 3 akan diikat oleh resin yang bersifat basa dengan merek R-Dowex, sehingga resin akan melepas ion OH - 2R-OH + SO Persamaan reaksi yang terjadi dalam anion exchanger adalah: 4 2- R 2 SO 4 + 2OH R-OH + Cl - - RCl + OH Perhitungan Kesadahan Kation - Air sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina mengandung kation Ca, Mg dan Fe, masing-masing: 5,85 ppm; 3,45 ppm; dan 9,5 ppm. 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan kation = 5,8 + 3,45 + 9,5 = 18,8 ppm x ppm 17,1 grgal 1 = 1,0994 grgal Jumlah air yang diolah = 852,788 kgjam Universitas Sumatera Utara = 3 3 galm 264,17 x kgm 995,68 kgjam 852,788 = 226,258 galjam Kesadahan air total = 1,0994 grgal x 226,258 galjam x 24 jamhari = 5.969,953 grhari = 5,969 kghari Volume exchanger yang digunakan kapasitas = 7,7 Kgrainft 3 3 grain 3 grain t 0,4989kgf K kg 0,0648 x kg ft K 7,7 = …Nalco,1979 Berarti kapasitas exchanger = Volume kation exchanger = EC total kesadahan = kghari 0,4989 kghari 5,969 = 852,788 ft 3 hari Direncanakan menggunakan resin 0,1 ft     air kesadahan total EC x re sin 3 Jumlah air yang diolah = x jumlah umpan boiler =     kghari 5,969 kgft 0,4989 x ft 0,1 3 3 x 852,788 kgjam x 24 jamhari = 171,066 kg. Waktu regenerasi = boiler umpan air diolah yang air = kgjam 852,788 kg 171,066 = 0,2 jam Untuk regenerasi digunakan 6 lb H 2 SO 4 ft 3 ………………Nalco, 1979 Maka kebutuhan H 2 SO 4 = 6 lbft 3 11,964 ft 3 hari1 hari24 jam1 kg2,2046 lb Universitas Sumatera Utara = 1,357 kgjam Perhitungan Kesadahan Anion Air sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina mengandung anion Cl dan SO 2 ppm gal gr 1 , 17 1 , masing-masing 0,33 ppm dan 0,38 ppm. 1 grgal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = 0,33 + 0,38 ppm =0,71 ppm x = 0,0415 grgal Jumlah air yang diolah = 852,788 kgjam = 3 kgm 995,68 kgjam 852,788 x 264,17 galm 3 = 226,258 galjam Kesadahan air total = 0,0415 grgal x 226,258 galjam x 24 jamhari = 225,352 grhari = 0,225 kghari. Volume exchanger digunakan memiliki kapasitas = 12 K grain ft 3 grain 3 grain K kg 0,0648 x kg ft K 12 …Nalco, 1979 Berarti kapasitas exchanger = = 0,7776 kgft hari ft 0,289 kgft 0,7776 kghari 0,225 EC total kesadahan 3 3 = = 3 Volume anion excnanger = Direncanakan menggunakan resin 0,1 ft     air kesadahan total EC x re sin 3 Jumlah air yang diolah = x jumlah umpan boiler =     hari kg ft kg x ft 225 , 7776 , 1 , 3 3 x 852,788 kgjam x 24 jamhari = 7.073,365 kg Universitas Sumatera Utara Waktu regenerasi = jam 13,64 kgjam 518,4 kg 7.073,365 boiler umpan air diolah yang air = = = 14 jam Untuk regenerasi digunakan 5 lb NaOHft 3 ………….Nalco, 1979 Maka kebutuhan NaOH = 5 lbft 3 0,289 ft 3 hari1 hari24 jam1 kg2,2046 lb = 0,027 kgjam

7.2.5. Deaerasi

Daerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar uap anion exchnager sebelum dikirim sebagai umpan ketel. Air hasil demeneralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke daerator. Pada proses daerator ini, air dipanaskan hingga suhu 90 1. Al C hingga gas yang terlarut dalam air dapat dihilangkan. Pemanasan ini juga berfungsi untuk mencegah perbedaan suhu yang besar dengan air umpan ketel sehingga beban ketel dapat dikurangi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam daerator.

7.3. Kebutuhan bahan kimia

Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan yoghurt dari kacang kedelai ini sebagai berikut: 2 SO 4 3 2. Na = 1,856 kgjam 2 CO 3 3. Kaporit = 0,001 kgjam = 1,003 kgjam 4. H 2 SO 4 5. NaOH = 0,027 kgjam = 1,357 kgjam Universitas Sumatera Utara

7.4. Kebutuhan Listrik

Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit proses = 1017,3397 kW 2. Unit utilitas = 5,595 kW 3. Ruang kontrol dan laboratorium = 14,914 kW 4. Penerangan dan kantor = 14,914 kW 5. Bengkel = 29,828 kW 6. Perumahan = 22,371 kW Total kebutuhan listrik = 1017,339 + 5,595 + 14,914 + 14,914 + 29,828 + 22,371 = 1104,971 kW Untuk cadangan diambil 20 maka: Listrik yang diperlukan = 1,2 x 1104,971 kW = 1325,965 kW Untuk memenuhi kebutuhan listrik pada power plant digunakan 3 unit diesel engine generatting set 2 operasi dan 1 stand by. Efisiensi generator 80, maka: Daya output generator = 1325,965 kW0,8 = 1657,456 kW…Desphande, 1985 Untuk perancangan dipakai diesel generator AC, 1700 kW.

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar

Bahan bakar generator Nilai Bahan bakar solar = 19.860 Btulbm Densitas bahan bakar solar = 0,89 kgL Daya generator yang dihasilkan = 1657,456 kW x kW 1 Btudet 0,9478 Universitas Sumatera Utara = 1570,936 Btudet x 3600 detjam = 5.622.369,6 Btujam Jumlah bahan bakar solar = Btulbm 19.860 Btujam 6 5.655.369, = 284,7618 lbmjam x 0,454 kglbm = 129,282 kgjam Kebutuhan solar = kgL 0,89 kgjam 129,282 = 145,26 Ljam = 3486,24 Literhari

7.6. Pencemaran yang terjadi dan cara penanggulangannya