Perhitungan neraca energi pada pembuatan biodiesel dari minyak biji nyamplung terbagi menjadi enam tahap yaitu proses pengeringan dan pengepresan
biji E
1
dan E
2
, degumming pemanasan dan pengadukan E
3
, pencucian E
4
dan pengeringan E
5
, esterifikasi Esterifikasi satu E
6
dan Esterifikasi dua E
7
, transesterifikasi pemanasan dan pengadukan E
8
, pencucian E
9
dan pengeringan E
10
. Energi pada tahap degumming digunakan untuk menaikkan suhu minyak dan mempertahankan suhu minyak selama proses degumming dan energi pada
proses pencucian dan pengeringan minyak setelah degumming digunakan untuk menaikan suhu air pencuci dan menguapkan sisa air yang ada pada minyak. Energi
pada proses esterifikasi dan transesterifikasi digunakan untuk menaikan suhu reaktan dan untuk reaksi pembentukan metil ester. Energi pada proses pencucian
dan pengeringan biodiesel digunakan untuk menaikkan suhu air pencuci dan menguapkan sisa air pada biodiesel. Perhitungan energi yang diperlukan untuk
proses pembuatan biodiesel dapat dilihat pada Lampiran 19. Proses pembuatan biodiesel dengan basis 1000 g minyak nyamplung sehingga dihasilkan biodiesel
834 g diperlukan energi 1623536,2 J terdiri dari atas kebutuhan energi untuk proses pengeringan inti 331412 J, proses degumming 572.554,0 J,
proses esterifikasi satu 184.299,3 J dan proses esterifikasi dua 134166,6 J.
4.3.2 Simulasi Model Proses
Menurut Seider et al. 1999 simulasi model dilakukan dalam perancangan setelah melakukan integrasi proses dan sebelum melakukan analisis kelayakan
rancangan yang dihasilkan. Dijelaskan pula bahwa terdapat tiga alternatif kegiatan setelah perancang melakukan integrasi proses yaitu kreasi data dasar yang rinci
create a detailed database, simulasi model dan pengetesan skala pilot plant. Pada penelitian ini dipilih simulasi model karena verifikasi data laboratorium
masih menggunakan skala peralatan 10 liter jauh lebih kecil dibandingkan dengan skala pilot plant ± 100 liter. Simulasi model dilakukan karena penting untuk
menguji perubahan-perubahan parametrik proses Seider et al. 1999. Disamping itu simulasi model dilakukan karena pengetesan pilot plant memerlukan biaya yang
mahal. Simulasi proses dapat memperlihatkan flowsheet proses detail rinci
disertai dengan neraca massa dan energi dan daftar peralatan. Neraca massa ditunjukkan pada setiap aliran, dilengkapi dengan suhu, tekanan dan komposisi
aliran dan properties lain yang cocok. Simulasi proses produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung pada penelitian ini disusun menggunakan program
HYSYS. Simulasi proses disusun dengan menggunakan basis perhitungan minyak nyamplung hasil degumming sebesar 1000 kgjam. Kesalahan yang disebabkan
oleh perbedaan basis perhitungan neraca massa minyak hasil degumming antara 876 gram dengan 1000 kg diasumsikan tidak ada karena dalam perhitungan neraca
massa telah menggunakan data kinetika reaksi dan telah divalidasi. Simulasi model proses hanya dilakukan pada tahapan esterifikasi dan transesterifikasi yang
menjadi fokus pada penelitian ini. Data yang diperlukan untuk membuat simulasi program HYSYS ini adalah
data hasil percobaan laboratorium meliputi: data kondisi proses khususnya tekanan dan suhu, kondisi spesifik dari reaktan berat molekul, titik didih, densitas dan
kapasitas panas Cp, data konversi tiap-tiap proses, dan data kinetika reaksi khususnya tetapan laju reaksi. Hasil simulasi proses produksi biodiesel dari
minyak biji nyamplung melalui tahap esterifikasi dan transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 40.
Simulasi produksi biodiesel dengan HYSYS melalui proses esterifikasi dan transesterifikasi dilakukan juga oleh Zhang et al. 2003 dengan menggunakan
bahan baku minyak bekas dengan kadar asam lemak bebas 6. Simulasi pada produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung penelitian ini dilakukan dengan
esterifikasi dua kali kemudian dilanjutkan dengan transesterifikasi dan akhirnya dilakukan pencucian dan pengeringan. Esterifikasi pertama dengan ester reactor A
dengan aliran masuk dua yaitu aliran asam oleat dan metanol. Aliran asam oleat merupakan minyak yang akan diesterifikasi dan aliran metanol merupakan
perpaduan antara metanol baru dan metanol resirkulasi. Esterifikasi kedua dengan ester reactor B dengan aliran masuk dua yaitu under fraction E
1
dan aliran metanol. Aliran under fraction E
1
merupakan minyak yang telah diesterifikasi pertama dan akan diesterifikasi kedua dan aliran metanol merupakan perpaduan antara metanol
baru dan metanol resirkulasi. Hasil esterifikasi dua adalah est liq fraction 2 yang akan ditransesterifikasi. Terdapat dua aliran yang masuk dalam trans ester reactor
yaitu aliran metanol dan Under fraction E 2. Aliran metanol merupakan perpaduan antara metanol baru dan metanol resirkulasi dan aliran Under fraction E 2
merupakan minyak yang telah diesterifikasi ke dua. Aliran keluar dari trans ester reactor
adalah trans liq fraction yang terdiri atas fraksi berat yaitu gliserol kotor dan fraksi ringan yaitu biodiesel kotor. Gliserol kotor mengandung metanol yang
akan didistilasi. Metil ester selanjutnya dicuci dan dikeringkan masing-masing menggunakan washing colum dan dying vacum.
Simulasi produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung dengan program HYSYS dilengkapi dengan neraca massa dan neraca energi yang ditampilkan
dibawah plug flow diagram PFD. Neraca massa yang ditampilkan pada simulasi proses ini sama dengan sama dengan data pada diagram alir kuantitatif pada bagian
integrasi proses. Berdasarkan hasil simulasi menunjukkan bahwa dari 1000 kgjam minyak nyamplung yang telah dilakukan degumming dengan komposisi asam
lemak bebas sebagai asam oleat 267,6 kgjam dan trigliserida sebagai triolein 735kgjam akan dihasilkan biodiesel 885,6 kgjam. Biodiesel yang dihasilkan dari
simulasi HYSYS sedikit lebih tinggi dari pada diagram alir kuantitatif yaitu 869,2 kgjam karena dalam simulasi ini diasumsikan tidak ada triolein yang hilang selama
proses esterifikasi satu dan dua. Keuntungan dari simulasidengan program HYSYS adalah didapatkan kondisi operasi masing-masing reactor dan energi yang
dibutuhkannya. Simulasi proses di atas masih terbatas pada proses esterifikasi dan
transesterifikasi, oleh karena itu sesuai dengan Seider et al. 1999 bahwa simulasi proses merupakan proses rinci sampai dengan spesifikasi peralatan maka disusun
Process Enginering Flow Diagram PEFD seperti ditunjukkan pada Gambar 41.
Pembuatan PFFD didasarkan pada simulasi HYSYS yang telah dibahas pada bagian sebelumnya. Penyusunan PFFD merupakan tahap awal dari analisis
ekonomi sehingga disusun menyeluruh dimulai dari proses penggudangan bahan baku sampai dengan proses penampungan biodiesel dan gliserol. Berdasarkan
diagram alir kualitatif dan kuantitatif disusun dari percobaan laboratorium selanjutnya disusun Process Enginering Flow Diagram PEFD dilengkapi dengan
daftar peralatan yang diperlukan dalam produksi biodiesel.
155 Gambar 40 Simulasi proses produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung melalui proses esterifikasi dan transesterifikasi
Gambar 41 Process Engineering Flow Diagram PEFD produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung.
1. Gudang bahan baku
2. Mesin pengupas kulit
3. Mesin pengering
4. Pengepres dan penyaring
5. Tangki timbun minyak
6. Reaktor degumming
7. Tangki pencampur metanol dan HCl
8. Reaktor esterifikasi
9. Tangki penampung minyak hasil esterifikasi
10. Tangki pencampur metanol dan NaOH
11. Reaktor transesterifikasi
12. Tangki pemisah gliserol dan biodiesel
13. Distilator metanol esterifikasi
14. Distilator metanol transesterifikasi
15. Tangki pencuci dan pengering biodiesel
16. Tangki timbun biodiesel
17. Tangki timbun gliserol
18. Generator
19. Boiler
4.3.3 Optimasi Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung
