Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat Melalui Proses Fermentasi Dari Kulit Nenas Dengan Kapasitas Produksi 9 Ton / Hari

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN
ASAM SITRAT MELALUI PROSES FERMENTASI
DARI KULIT NENAS
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 9 TON / HARI

TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

MHD.MAULANA ABDULLAH HSB
NIM : 080425030

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM SITRAT
DARI KULIT NENAS
DENGAN KAPASITAS 9 TON / HARI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Sarjana

OLEH :
MHD.MAULANA ABDULLAH HSB
080425030
Disetujui/Telah Diperiksa :
Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi
NIP : 19680820 199501 1 001

Dosen Penguji I

Ir. Netti Herlina, MT
ST. MT
NIP : 132 243 746
1 001

Ir. Netti Herlina, MT
NIP : 132 243 746

Dosen Penguji II

Dr. Ir. Iriany, Msi
NIP : 19640613 199003 2 001

Dosen Penguji III

M. Hendra S. Ginting,
NIP : 19700919 199903

Mengetahui,
Kordinator Tugas Akhir

Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi
NIP 19680820 199501 1 001

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 Asam Sitrat Melalui Proses Fermentasi dari
Kulit Nenas dengan Kapasitas 9 Ton/Hari. 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. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Ibu Ir. Renita Manurung MT, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak M. Hendra Syahputra Ginting, Sekretaris Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
6. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani
studi.
7. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan
bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik
Kimia.
8. Dan yang paling istimewa Orang tua Penulis Alm.Zulkarnain Hsb. BSc dan Tinur
Srg BA yang telah memberikan kasih sayang, kesabaran dan doa untuk membatu
Penulis memperjuang hidupnya. Hanya surga dunia dan akhirat yang pantas
untuk membalas jasa mereka. Semoga saya dapat mempersembahkannya buat
mereka.

Universitas Sumatera Utara

9. Keluarga penulis, Kakaku Nurmala Sari Hsb, Deli Sumiati Hsb, Aisah Iskandar
Hsb, Adikku Ismail Tasrik Hsb, Ibrahim Umar Hsb, Kholilah Kartini Hsb.
10. Teman-teman stambuk ’04 (Ari, Marlisa, Ismail, Teguh, Nala) tanpa terkecuali.
Thanks buat kebersamaan dan semangatnya.
11. Adi Noto dan Ismi Ika Wardhani sebagai partner penulis dalam penyelesaian
Tugas Akhir ini.
12. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut
memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
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, Juli 2010
Penulis,

Maulana Abd. Hasibuan
080425030

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI
Pabrik asam sitrat ini direncanakan memiliki kapasitas 9 ton/hari dan
beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi
ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah daerah KIM-II, Kecamatan Medan
Belawan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 76.000 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 280
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam sitrat, adalah:
a.

Modal Investasi

: Rp. 5.129.473.607.995,-

b.

Biaya Produksi

: Rp 8.310.574.960.971,-

c.

Hasil Penjualan

: Rp. 9.825.876.862.560.-

d.

Laba Bersih

: Rp 1.060.728.831.112,-

e.

Profit Margin

: 15 %

f.

Break Even Point

: 30,03 %

g.

Return on Investment : 20,67 %

h.

Return on Network

: 34,46 %

i.

Pay Out Time

: 4,396 tahun

j.

Internal Rate of Return : 30,847 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan asam sitrat layak untul didirikan

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Hal
KATA PENGANTAR ................................................................................................. i
INTISARI .................................................................................................................. iii
DAFTAR ISI .............................................................................................................. iv
DAFTAR TABEL ................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xii
BAB I

BAB II

PENDAHULUAN .................................................................................. I-1
1.1

Latar Belakang ............................................................................... I-2

1.2

Perumusan Masalah ....................................................................... I-2

1.3

Tujuan Pra Rancangan Pabrik ........................................................ I-2

1.4

Manfaat Pra Rancangan Pabrik ...................................................... I-2

TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... II-1
2.1

Sejarah .......................................................................................... II-1

2.2

Struktur Kimia dan Sifat-sifat Asam Sitrat .................................. II-3
2.2.1 Struktur Kimia Asam Sitrat................................................. II-3
2.2.2 Sifat-Sifat Asam Sitrat ........................................................ II-3

2.3

Kegunaan Asam Sitrat ................................................................ II-4

2.4

Limbah Kulit Nenas ..................................................................... II-5

2.5

Perlakuan Awal Bahan Baku ....................................................... II-7
2.5.1 Proses Pengecilan Ukuran Kulit Nenas .............................. II-7
2.5.2 Proses Pembiakan Aspergillus Niger .................................. II-7

2.6

Deskripsi Proses ........................................................................... II-7
2.6.1 Proses Fermentasi ............................................................... II-7
2.6.2 Proses Pemurnian ................................................................ II-8

2.7

Sifat-sifat Bahan Baku ................................................................. II-9
2.71. Air ...................................................................................... II-9
2.7.2 Glukosa ............................................................................... II-9
2.7.3 Ammonium Nitrat (NH4NO3) ........................................... II-10
2.7.4 Ammonium Sulfat (MgSO4) ............................................. II-11

Universitas Sumatera Utara

2.7.5 Kalium Klorida (KCl) ...................................................... II-11
2.7.6 Ammonium Klorida (NH4NO3) ........................................ II-12
2.7.7 Metanol (CH3OH) ............................................................. II-13
2.7.8 Aspergillus Niger .............................................................. II-13
BAB III

NERACA MASSA............................................................................... III-1
3.1

Tangki Mixer Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101) ................. III-1

3.2

Tangki Mixer Kalium Klorida, KCl(M-102) .............................. III-1

3.3

Tangki Mixer Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103) .................... III-1

3.4

Tangki Mixer Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104) .................. III-1

3.5

Fermenter (R-101)....................................................................... III-2

3.6

Filter Press-1 (H-101) ................................................................. III-2

3.7

Tangki Koagulasi (R-201) .......................................................... III-2

3.8

Filter Press II (H-201) ................................................................. III-3

3.9

Tangki Acidifier (R-202) ............................................................. III-3

3.10 Filter Press III (H-202) ................................................................ III-3
3.11 Tangki Purifier (R-203) .............................................................. III-3
3.12 Filter Press IV (H-203) ............................................................... III-4
3.13 Evaporator (E-201) ..................................................................... III-4
3.14 Centrifuge (H-204) ...................................................................... III-4
3.15 Dryer (E-203) .............................................................................. III-4
BAB IV

NERACA ENERGI ............................................................................. IV-1
4.1

Fermenter (R-101)....................................................................... IV-1

4.2

Tangki Koagulasi (R-201) .......................................................... IV-1

4.3

Tangki Acidifier (R-202) ............................................................. IV-2

4.4

Evaporator (E-201) ..................................................................... IV-2

4.5

Cooler (E-202) ............................................................................ IV-2

4.6

Dryer (E-204) .............................................................................. IV-2

BAB V

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

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .................... VI-1
6.1

Instrumentasi............................................................................... VI-1

6.2

Keselamatan Kerja ...................................................................... VI-9

6.3

Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Asam Sitrat ......... VI-10

Universitas Sumatera Utara

BAB VII UTILITAS.......................................................................................... VII-1
7.1

Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................ VII-1

7.2

Kebutuhan Air .......................................................................... VII-2

7.3

Pengolahan Air ......................................................................... VII-4
7.3.1 Pengendapan .................................................................... VII-5
7.3.2 Filtrasi .............................................................................. VII-5
7.3.3 Softening .......................................................................... VII-7
7.3.4 Daerasi ............................................................................. VII-8

BAB VIII

BAB IX

7.4

Kebutuhan Bahan Kimia.......................................................... VIII-8

7.5

Kebutuhan Listrik ..................................................................... VII-9

7.6

Kebutuhan Bahan Bakar ......................................................... VII-10

7.7

Unit Pengolahan Limbah ........................................................ VII-11

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................... VIII-1
8.1

Tinjauan Umum ....................................................................... VIII-1

8.2

Lokasi Pabrik ........................................................................... VIII-1

8.3

Tata Letak Pabrik ..................................................................... VIII-3

8.4

Perincian Luas Lahan Pabrik Pembuatan Asam Sitrat ............ VIII-4

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ................... IX-1
9.1

Pengertian Organisasi dan Manajemen ....................................... IX-1

9.2

Bentuk Badan Usaha ................................................................. IX-1

9.3

Bentuk Struktur Organisasi......................................................... IX-3
9.3.1 Bentuk Organisasi Garis .................................................... IX-3
9.3.2 Bentuk Organisasi Fungsional ........................................... IX-3
9.3.3 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ............................. IX-4
9.3.4 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ...................................... IX-4

BAB X

9.4

Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ........................ IX-5

9.5

Tenaga Kerja dan Jam Kerja....................................................... IX-8

9.6

Kesejahteraan Tenaga Kerja ..................................................... IX-12

ANALISA EKONOMI ........................................................................ X-1
10.1 Modal Investasi ............................................................................ X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap....................................................... X-2
10.1.2 Modal kerja ....................................................................... X-2

Universitas Sumatera Utara

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .............................. X-4
10.2.1 Biaya Tetap ....................................................................... X-4
10.2.2 Biaya Variabel .................................................................. X-5
10.3 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan,.................................................X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) ........................................................... X-5
10.4.2 Break Event Point (BEP) .................................................. X-6
10.4.3 Return Of Investment (ROI).............................................. X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) ........................................................ X-7
10.4.5 Return of Network (RON) ................................................. X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return .................................................... X-7
BAB XI

KESIMPULAN.................................................................................... XI-1

DAFTAR PUSTAKA

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI
Pabrik asam sitrat ini direncanakan memiliki kapasitas 9 ton/hari dan
beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi
ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah daerah KIM-II, Kecamatan Medan
Belawan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 76.000 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 280
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam sitrat, adalah:
a.

Modal Investasi

: Rp. 5.129.473.607.995,-

b.

Biaya Produksi

: Rp 8.310.574.960.971,-

c.

Hasil Penjualan

: Rp. 9.825.876.862.560.-

d.

Laba Bersih

: Rp 1.060.728.831.112,-

e.

Profit Margin

: 15 %

f.

Break Even Point

: 30,03 %

g.

Return on Investment : 20,67 %

h.

Return on Network

: 34,46 %

i.

Pay Out Time

: 4,396 tahun

j.

Internal Rate of Return : 30,847 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan asam sitrat layak untul didirikan

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengembangan sektor industri adalah salah satu bagian dari pembangunan
ekonomi jangka panjang yang ditujukan untuk menciptakan struktur ekonomi yang
lebih kuat dan berkesinambungan dengan melibatkan sektor agraria. Untuk itu
seluruh aspek industri baik sistem pengolahan, manajemen dan organisasi perlu
dimantapkan guna menunjang tumbuh kembangnya industri-industri lain sebagai
pemicu pertumbuhan ekonomi dan memperluas lapangan kerja.
Salah satu sektor industri yang patut dikembangkan adalah sektor industri
kimia pangan. Hal ini ditunjang oleh peningkatan jumlah penduduk yang relatif
pesat, sehingga permintaan akan produk kimia pangan semakin meningkat pula
seiring dengan pembangunan itu sendiri. Peningkatan produk pangan membawa
dampak positif pada sektor agraria yaitu semakin meningkatnya permintaan produk
agraria sebagai bahan baku utama. Produk kimia pangan antara lain asam-asam
organik, seperti Asam Laktat, Asam Sitrat, Asam Amino, Asam Fumarac, gula,
minyak goreng, susu, dan lain-lain. Asam Sitrat sendiri dikategorikan aman
digunakan pada makanan oleh semua badan pengawasan makanan nasional dan
internasional utama. Asam Sitrat (C6H8O7) merupakan asam organik lemah yang
ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini
merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai
penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, Asam
Sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus Asam Sitrat, yang penting dalam
metabolisme makhluk hidup, sehingga ditemukan pada hampir semua makhluk
hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan
dan sebagai antioksidan. (Wikipedia. 2008)
Pada perancangan pabrik ini, pembuatan Asam Sitrat dilakukan dengan
fermentasi kulit buah nenas yang mengandung Glukosa sebagai bahan baku terbaik
dengan menggunakan mikroorganisme (fungi) Aspergillus niger. Pada proses ini
akan diperoleh hasil samping Kalsium Sulfat (CaSO4) yang dapat dimanfaatkan
sebagai bahan baku pembuatan semen dan gypsum.
I-1
Universitas Sumatera Utara

Tabel 1.1 Kebutuhan (Demand) Asam Sitrat Ekspor (Januari-Desember 2007)
Negara Importir
Thailand
Singapura
India
Pakistan
Australia
New Caledonia

Kuantitas (Kg)
3.261.600
1.794
84.000
22.000
66.000
671

Nilai (USD)
2.680.828
4.817
73.903
21.280
59.464
800

(Sumber : Badan Pusat Statistik (BPS) Indonesia. 2008)

1.2 Perumusan Masalah
Untuk mengurangi ketergantungan impor Asam Sitrat maka diperlukan
kontribusi pabrik pembuatan Asam Sitrat melalui proses fermentasi kulit buah nenas.

1.3 Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan pabrik pembuatan Asam Sitrat melalui fermentasi kulit
buah nenas adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di
bidang rancang bangun, proses dan operasi teknik kimia sehingga dapat memberikan
gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan Asam Sitrat.

1.4 Manfaat
Asam Sitrat banyak digunakan oleh masyarakat terutama sebagai zat pemberi
cita rasa dan pengawet makanan dan minuman. Di sisi lain, buah nenas sebagai salah
satu tanaman favorit Indonesia juga banyak diminati masyarakat, namun kulit
buahnya kebanyakan menjadi limbah karena dianggap tidak bermanfaat, padahal di
dalamnya masih terdapat kandungan gula yang merupakan bahan baku pembuatan
Asam Sitrat. Oleh sebab itu, dibutuhkan adanya kajian mengenai pra rancangan
pabrik pembuatan Asam Sitrat sebagai alternatif lain penggunaan kulit buah nenas
secara maksimal. Selain itu, hal ini diupayakan dapat mengurangi tingkat impor
Indonesia terhadap Asam Sitrat sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri,
serta mendorong pertumbuhan industri kimia pangan lainnya. Manfaat lain yang
ingin dicapai adalah memperluas lapangan kerja dan memacu rakyat untuk
meningkatkan produksi dalam negeri yang akhirnya dapat meningkatkan
kesejahteraan rakyat.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah
Asam Sitrat diyakini ditemukan oleh alkimiawan Arab-Yemen (kelahiran
Iran) yang hidup pada abad ke-8, Jabir Ibnu Hayyan. Pada zaman pertengahan, para
ilmuwan Eropa membahas sifat asam sari buah lemon dan limau; hal tersebut tercatat
dalam Ensiklopedia Speculum Majus (Cermin Agung) dari abad ke-13 yang
dikumpulkan oleh Vincent dari Beauvais. Asam Sitrat pertama kali diisolasi pada
tahun 1784 oleh kimiawan Swedia, Carl Wilhelm Scheele, yang mengkristalkannya
dari sari buah lemon. Pembuatan Asam Sitrat skala industri dimulai pada tahun 1860,
terutama mengandalkan produksi jeruk dari Italia. Pada tahun 1893, C. Wehmer
menemukan bahwa kapang Penicillium dapat membentuk Asam Sitrat dari gula.
Namun demikian, pembuatan Asam Sitrat dengan mikroba secara industri tidaklah
nyata sampai Perang Dunia I mengacaukan ekspor jeruk dari Italia. Pada tahun 1917,
kimiawan pangan Amerika, James Currie menemukan bahwa galur tertentu kapang
Aspergillus niger dapat menghasilkan Asam Sitrat secara efisien, dan perusahaan
kimia Pfizer memulai produksi Asam Sitrat skala industri dengan cara tersebut dua
tahun kemudian. (Wikipedia. 2008)
Di alam, Asam Sitrat tersebar luas sebagai bahan penyusun rasa dari berbagai
macam buah-buahan (sitrun, nenas, pear, dan lain-lain). Asam Sitrat terdapat pada
berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang
dapat mencapai 8 % bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis
dan jeruk purut). Karena sifat-sifatnya yang tidak beracun, dapat mengikat logamlogam berat (besi maupun bukan besi), dan dapat menimbulkan rasa yang menarik,
Asam Sitrat banyak dimanfaatkan di dalam industri pengolahan alkyd resin. Asam
Sitrat alami juga banyak diproduksi di Sisilia, India Barat, Kalifornia, Hawaii, dan di
berbagai wilayah lainnya. Produksi Asam Sitrat dengan proses fermentasi diterapkan
secara besar-besaran dalam skala industri oleh Jerman pada awal abad ke-20 dan
sekarang hampir 90% dari seluruh produksi Asam Sitrat di Amerika Serikat
dihasilkan dengan cara fermentasi.

Universitas Sumatera Utara

2.2

Struktur Kimia dan Sifat-sifat Asam Sitrat

2.2.1 Struktur Kimia Asam Sitrat
Rumus kimia Asam Sitrat adalah C6H8O7 atau CH2(COOH)-COH(COOH)CH2(COOH), struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi1,2,3-propanatrikarboksilat. Keasaman Asam Sitrat didapatkan dari tiga gugus
karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion
yang dihasilkan adalah ion sitrat.

O

O

C

OH

OH

H

C

H

C

C

C

H

OH

H

O

C

OH

Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Sitrat

2.2.2 Sifat-sifat Asam Sitrat (C6H8O7)
(Wikipedia. 2008)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 192 gr/mol

2. Spesific gravity

: 1,54 (20°C)

3. Titik lebur

: 153°C

4. Titik didih

: 175°C

5. Kelarutan dalam air

: 207,7 gr/100 ml (25°C)

6. Pada titik didihnya asam sitrat terurai (terdekomposisi).
7. Berbentuk kristal berwarna putih, tidak berbau, dan memiliki rasa asam.

B. Sifat Kimia

Universitas Sumatera Utara

1. Kontak langsung (paparan) terhadap Asam Sitrat kering atau larutan dapat
menyebabkan iritasi kulit dan mata.
2. Mampu mengikat ion-ion logam sehingga dapat digunakan sebagai pengawet
dan penghilang kesadahan dalam air.
3. Keasaman Asam Sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil -COOH yang
dapat melepas proton dalam larutan.
4. Asam Sitrat dapat berupa kristal anhidrat yang bebas air atau berupa kristal
monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap molekulnya.
5. Bentuk anhidrat Asam Sitrat mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk
monohidrat didapatkan dari kristalisasi Asam Sitrat dalam air dingin.
6. Bentuk monohidrat Asam Sitrat dapat diubah menjadi bentuk anhidrat dengan
pemanasan pada suhu 70-75°C.
7. Jika dipanaskan di atas suhu 175°C akan terurai (terdekomposisi) dengan
melepaskan karbon dioksida (CO2) dan air (H2O).

2.3 Kegunaan Asam Sitrat
Penggunaan utama Asam Sitrat saat ini adalah sebagai zat pemberi cita rasa
dan pengawet makanan dan minuman, terutama minuman ringan. Kode Asam Sitrat
sebagai zat aditif makanan (E number) adalah E330. Sifat sitrat sebagai larutan
penyangga digunakan sebagai pengendali pH dalam larutan pembersih dalam rumah
tangga. Kemampuan Asam Sitrat untuk mengikat ion-ion logam menjadikannya
berguna sebagai bahan sabun dan deterjen. Dengan mengikat ion-ion logam pada air
sadah, Asam Sitrat akan memungkinkan sabun dan deterjen membentuk busa dan
berfungsi dengan baik tanpa penambahan zat penghilang kesadahan. Asam Sitrat
juga digunakan untuk memulihkan bahan penukar ion yang digunakan pada alat
penghilang kesadahan dengan menghilangkan ion-ion logam yang terakumulasi pada
bahan penukar ion tersebut sebagai kompleks sitrat. Asam Sitrat dapat pula
ditambahkan pada es krim untuk menjaga terpisahnya gelembung-gelembung lemak,
dan dalam resep makanan Asam Sitrat dapat digunakan sebagai pengganti sari jeruk.
Asam Sitrat dikategorikan aman digunakan pada makanan oleh semua badan
pengawasan makanan nasional dan internasional utama. (Wikipedia. 2008)

Universitas Sumatera Utara

2.4 Limbah Kulit Nenas
Nenas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah
(Ananas comosus L. Merr). Nenas berasal dari Brazil (Amerika Selatan) yang telah
didomestikan disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang Spanyol
membawa nenas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia, kemudian masuk ke
Indonesia pada abad ke-15 tepatnya tahun 1599. (Ashari. 1995)
Saat ini nenas banyak terdapat di Indonesia, mempunyai penyebaran yang
merata, dan sangat familiar bagi masyarakat Indonesia. Selain dikonsumsi sebagai
buah segar, nenas juga banyak digunakan sebagai konsumsi industri dan rumah
tangga. Di bidang industri, nenas digunakan dalam pembuatan sirup, essence
minuman fermentasi, selai dan keripik, sirup, serta buah dalam botol atau kaleng.
Berbagai macam pengolahan tersebut akan membutuhkan bahan baku nenas
dalam jumlah yang cukup besar dan tentu akan menghasilkan limbah dalam jumlah
yang besar juga. Namun limbah atau hasil ikutan (side product) nenas relatif hanya
dibuang begitu saja. Terutama bagian kulit, karena bagian ini tergolong bagian yang
tidak dapat dikonsumsi langsung sebagai buah segar. Namun, jika diamati bagian
limbah yang terbuang ini masih memiliki bagian yang mirip dengan bagian daging
buah, hanya saja bercampur dengan bagian yang tidak diinginkan.

Tabel 2.1 Kandungan Pada Kulit Buah Nenas/100 gram Berat Basah
Komposisi

Kadar (%)

Air
Serat kasar
Protein
Karbohidrat
Gula reduksi
(Sumber : Wijana, dkk. 1991)

80
21
4
17
13

Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi, maka kulit
nenas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bahan
kimia, salah satunya Asam Sitrat melalui proses fermentasi.

Universitas Sumatera Utara

(a)

(b)

Gambar 2.2 (a) Nenas dan (b) Limbah Kulit Nenas

Tabel 2.2 Produksi Limbah Kulit Nenas di Beberapa Daerah Indonesia
Propinsi

Limbah Nenas (Ton)

Jawa Barat
Riau
Jawa Timur
Sumatera Selatan
Sumatera Utara
Kepulauan Bangka Belitung
NTB
Jawa Tengah
Sulawesi Selatan
Kalimantan Tengah

14.927,2
12.390,9
12.391,0
10.728,6
5.731,8
3.852,8
1.713,8
1.632,7
610,9
517,6

Total

64.497,3

(Sumber : Badan Pusat Statistik (BPS) Indonesia. 2005)

Komposisi limbah nenas rata-rata mencapai 40 %, dimana sebesar 5 % adalah
bagian sisik (kulit). Misalnya, PT Damar Siput di Kabupaten Simalungun, Provinsi
Sumatera Utara, mengolah sebanyak 30 ton buah nenas segar tiap jam, dan
menghasilkan limbah sebanyak 50-65 % atau sebesar 15-19,5 ton. Dalam sehari
mesin pengolah sebenarnya mampu mengolah sebanyak 8 kali atau 240 ton nenas
dengan hasil limbah kulit nenas sebanyak 120-156 ton per hari. (Sianipar. 2006)

Universitas Sumatera Utara

2.5 Perlakuan Awal Bahan Baku
2.5.1 Proses Pengecilan Ukuran Kulit Nenas
Kulit Nenas yang diperoleh akan disimpan di gudang bahan baku (F-101)
Sebelum masuk ke Fermenter (R-101), kulit Nenas terlebih dahulu dicacah untuk
memperkecil dan menghomogenkan ukurannya menggunakan Rotary Cutter (CH101) yang dilengkapi dengan ayakan (penapis) berukuran ± 1 mm, hal ini bertujuan
untuk memperbesar luas permukaan kontak Aspergillus niger terhadap substrat (kulit
nenas). (Bernasconi. 1995)

2.5.2 Proses Pembiakan Aspergillus niger
Strain Aspergillus niger yang akan digunakan berasal dari kultur diperoleh
dari hasil pembiakan Aspergillus niger murni pada media agar miring. Hal ini
dilakukan untuk memperoleh jumlah mikroba yang sesuai dengan kapasitas
fermentasi, yaitu 2 % dari total medium.

2.6 Deskripsi Proses
Unit-unit operasi yang utama dari proses pembuatan Asam Sitrat adalah
proses fermentasi Glukosa dengan Aspergillus niger dan unit pemurnian Asam Sitrat
dari hasil fermentasi. (Tjokroadikoesoemo. 1993)

2.6.1 Proses Fermentasi
Proses fermentasi berlangsung selama 4 hari (96 jam). Bahan baku (kulit
nenas), nutrien, air, dan udara dialirkan ke dalam Fermenter (R-101). Selama proses
fermentasi berlangsung, medium selalu diaduk dengan kecepatan hingga 500 rpm,
pH dijaga 6,5 dan temperatur sekitar ± 30°C. Jumlah strain yang diinokulasikan
adalah 2 % dari total medium dan delapan jam setelah inokulasi ke dalam medium
ditambahkan Metanol (CH3OH) 3 % untuk memperoleh hasil yang lebih baik.
Reaksi :
3C6H12O6 + 2H2O + 9O2

Aspergillus niger

2C6H8O7 + C2H2O4 + 11H2O + 4CO2 + ½O2

Aspergillus niger dalam pertumbuhannya berhubungan langsung dengan zat
makanan yang terdapat dalam substrat, molekul yang terdapat disekeliling hifa dapat
langsung diserap ke dalam sel. Aspergillus niger dapat tumbuh pada kisaran suhu

Universitas Sumatera Utara

29ºC-37ºC (optimum) dan 6ºC-8ºC (minimum) serta memerlukan oksigen (O2) yang
cukup. Aspergillus niger dalam perkembangannya memerlukan nutrien/mineral
seperti Ammonium Nitrat (NH4NO3), Kalium Klorida (KCl), dan Magnesium Sulfat
(MgSO4) yang akan mempengaruhi produksi enzim Selulase yang dapat mengubah
komponen disakarida (C12H22O11) menjadi monosakarida (C6H12O6).

2.6.2 Proses Pemurnian
Hasil akhir dari Fermentor akan dialirkan ke Filter Press-1 (H-101) untuk
memisahkan Asam Sitrat (C6H8O7) dan Asam Oksalat (C2H2O4) yang dihasilkan dari
proses fermentasi dari beberapa limbah padat (impurities). Kemudian Asam Sitrat
diisolasi dari Asam Oksalat dengan penambahan Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2) di
dalam tangki Koagulasi (R-201), yang nantinya akan terbentuk senyawa Kalsium
Sitrat (Ca3(C6H5O7)2) dan endapan Kalsium Oksalat (CaC2O4). Kalsium Sitrat lalu
diumpankan ke Filter Press-2 (H-201) untuk memisahkannya dari senyawa Kalsium
Hidroksida yang tidak bereaksi.
Pada tangki Acidifier (R-202) senyawa Asam Sitrat yang terisolasi tersebut
diregenerasi melalui reaksi dengan penambahan Asam Sulfat (H2SO4) 98 %. Asam
Sitrat yang berhasil diregenerasikan lalu dipisahkan dari endapan Kalsium Sulfat
(CaSO4) yang terbentuk di Filter Press-3 (H-202). Larutan C6H8O7 dapat dimurnikan
dengan cara penambahan karbon aktif untuk mengikat senyawa H2SO4 yang tidak
bereaksi, kemudian impurities tersebut dipisahkan dengan Filter Press-4 (H-203).
Kandungan air berlebih pada campuran Asam Sitrat kemudian diuapkan
dengan Evaporator (E-201) sehingga diperolah larutan Asam Sitrat 75 %. Sebelum
tahap pemurnian selanjutnya, Asam Sitrat terlebih dahulu didinginkan dengan Cooler
(E-202), dimana pada tahap pendinginan ini fase kristalisasi akan mulai terjadi dan
melalui Sentrifugal Filter (H-204) kristal tersebut diendapkan. Kristal Asam Sitrat
lalu dikeringkan dengan Dryer (E-203) pada suhu 75°C sehingga diperoleh kristal
anhidrat dengan kemurnian 99 %. Selanjutnya kristal C6H8O7 dapat disimpan di
gudang produk (F-207) dan siap dipasarkan.

Universitas Sumatera Utara

2.7 Sifat-sifat Bahan Baku
2.7.1 Air (H2O)
(Perry. 1984)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 18,016 gr/mol

2. Indeks bias

: 1,3330

3. Spesific gravity

: 1 (cair)
: 0,915 (es)

4. Suhu lebur

: 0°C

5. Suhu didih

: 100°C

6. Kalor jenis

: 1 kal/gr°C

B. Sifat Kimia
1. Merupakan senyawa nonpolar karena memiliki pasangan elektron bebas.
2. Memiliki ikatan hidrogen yang lemah antara atom H+ dengan OH-.
3. Merupakan senyawa kivalen.
4. Tidak dapat larut dalam campuran minyak dan akan membentuk dua lapisan
cairan.
5. Sebagai senyawa elektrolit lemah akan mudah terionisasi (H+ dan OH-).
6. Tidak mengalami disosiasi yang kuat.karena memiliki konstanta ionisasi yang
kecil.

2.7.2 Glukosa (C6H12O6)
(Perry. 1984)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 180,18 gr/mol

2. Spesific gravity

: 1,544

3. Suhu lebur

: 146°C

4. Kelarutan dalam air

: 82 gr/100 ml (17,5°C)

5. Tidak mudah atau sedikit larut dalam alkohol.
6. Pada bentuk kristal monohidratnya berwarna putih.

Universitas Sumatera Utara

B. Sifat Kimia
1. Merupakan jenis senyawa kimia aldehida (mengandung gugus-CHO).
2. Memiliki isomer dextro-glukosa sehingga biasa disebut dekstrosa.
3. Merupakan heksosa monosakarida yang mengandung enam atom karbon.
4. Berupa kristal monohidrat pada suhu < 60°C dan anhidrat pada suhu > 60°C.
5. Secara kimiawi glukosa terikat dengan fruktosa dalam sukrosa.
6. Pada proses respirasi teroksidasi menjadi karbon dioksida, air, dan energi.

2.7.3 Ammonium Nitrat (NH4NO3)
(Kirk-Othmer. 1967)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 80,05 gr/mol

2. Spesific gravity

: 1,66

3. Suhu leleh

: 169,6°C

4. Suhu didih

: 210°C

5. Indeks bias

: 1,611

6. Sangat larut dalam ammonia (NH3)

B. Sifat Kimia
1. Terdiri atas dua jenis struktur molekul :
NH4NO3 (α) stabil pada –16oC – 32oC
NH4NO3 (β) stabil pada 32oC – 84oC
2. NH4NO3 merupakan zat yang dapat meledak (explosif), dan bila meledak
akan terurai menjadi :
NH4NO3

2N2 + 4H2O + O2

3. Pada suhu 200oC-260oC terdekomposisi menjadi Nitro Oksida yang bersifat
anestetik :
NH4NO3

N2O + 2H2O

4. Tergolong dalam senyawa elektrolit
5. Merupakan senyawa ionik.
6. Merupakan garam dari golongan asam kuat.

Universitas Sumatera Utara

2.7.4 Magnesium Sulfat (MgSO4)
(Kirk-Othmer. 1967)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 120,38 gr/mol

2. Spesific gravity

: 2,66

3. Suhu lebur

: 1185°C

4. Densitas

: 1,2922 gr/ml (30°C)

5. Tidak berwarna (bening) dan bentuk kristalnya rhombik
6. Sangat larut dalam golongan alkohol.

B. Sifat Kimia
1. Senyawanya cukup stabil, tidak mudah terbakar.
2. Merupakan senyawa elektrolit.
3. Merupakan pereaksi murni yang higroskopis.
4. Memiliki ikatan ionik.
5. Merupakan garam ber-pH netral karena berasal dari asam dan basa kuat.
6. Bentuk anhidratnya dapat digunakan sebagai drying agent.

2.7.5 Kalium Klorida (KCl)
(Kirk-Othmer. 1967)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 74,56 gr/mol

2. Spesific grafity

: 1,988

3. Suhu leleh

: 790oC

4. Suhu didih

: 1.500oC

5. Indeks bias

: 1,4904

6. Larut dalam golongan alkohol dan alkali.

B. Sifat Kimia
1. Merupakan senyawa ionik.
2. KCl bersifat elektrolit.

Universitas Sumatera Utara

3. Bereaksi dengan asam kuat seperti H2SO4

dengan menghasilkan Asam

Klorida :
2KCl + H2SO4

K2SO4 + 2HCl

4. Bereaksi dengan asam lemah seperti CH3COOH :
KCl + CH3COOH

CH3COOK + HCl

5. Bereaksi dengan H2O, CO2, dan Trimethylamine membentuk Kalium
Bikarbonat :
KCl + N(CH3)3 + H2O + CO2

KHCO3

+ N(CH3)3HCl

6. Bereaksi dengan Calcium Hidroksida :
2KCl + Ca(OH)2

2KOH + CaCl2

2.7.6 Ammonium Klorida (NH4Cl)
(Kirk-Othmer. 1967)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 53,50 gr/mol

2. Spesific gravity

: 1,53

3. Indeks bias

: 1,639

4. Suhu leleh

: 350°C

5. Suhu didih

: 520°C

6. Berwarna putih dan kristalnya berbentuk kubik.

B. Sifat Kimia
1. Merupakan senyawa yang cukup stabil.
2. Pada kontak langsung dapat menyebabkan iritasi kulit, mata, dan infeksi
pernafasan.
3. Bila teroksidasi dapat terdekomposisi menjadi hidrogen dan ammonia.
4. Dalam bentuk larutan bersifat asam lemah.
5. Dapat dihasilkan dengan mereaksikan Ammonia dan Asam Klorida melalui
proses kamar :
NH3 + HCl

NH4Cl

6. Biasa digunakan sebagai bahan perekat plywood.

Universitas Sumatera Utara

2.7.7 Metanol (CH3OH)
(Kirk-Othmer. 1967)
A. Sifat Fisika
1. Berat molekul

: 32,04 gr/mol

2. Spesific gravity

: 0,796 (20°C)

3. Suhu lebur

: –97,8°C

4. Suhu didih

: 64,7°C

5. Tekanan kritis

: 78,5 atm

6. Temperatur kritis

: 240°C

B. Sifat Kimia
1. Merupakan senyawa yang mudah menguap dan mudah terbakar.
2. Bersifat korosi terhadap beberapa logam termasuk aluminium.
3. Apabila teroksidasi akan membentuk karbon dioksida dan air.
4. Sulfonasi dengan Asam Sulfat membentuk Metanol Sulfat.
5. Biasa digunakan sebagai bahan aditif pada pembuatan alkohol industri.
6. Digunakan juga sebagai bahan bakar, pelarut dan bahan pendingin anti beku.

2.7.8 Aspergillus niger
(Wikipedia. 2008)
1. Berasal dari genus Aspergillus, kelas Eurotiomycetes, dan kerajaan Fungi.
2. Merupakan jenis mikroorganisme aerobik.
3. Tumbuh pada suhu 6°C - 8°C (minimum) dan 35°C - 37°C (optimum).
4. Memiliki bulu dasar berwarna putih atau kuning dan lapisan konidiosporanya
tebal serta halus berwarna coklat gelap kehitaman.
5. Kepala konodianya berukuran 3,5 - 5 mikron berwarna coklat kehitaman dan
berbentuk bulat hingga semibulat serta memiliki tonjolan pada permukaan.
6. Dinding selnya terdiri dari komponen karbohidrat dan glukosa (73 % - 83 %),
hexosamine (9 % - 13 %), lipid (2 % - 7 %), protein (0,5 % - 2,5 %), dan
fosfor (0,1 %).

Universitas Sumatera Utara

BAB III
NERACA MASSA
Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Kapasitas produksi : 9 ton/hari
: 375 kg/jam
Satuan proses

: kg/jam

3.1 Tangki Mixer-Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Ammonium Nitrat, NH4NO3 (M-101)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-4
Alur-5
Alur-6
NH4NO3
77,3440
–
77,3440
H2O
–
18,8644
18,8644
Total
96,2084
96,2084
3.2 Tangki Mixer-Kalium Klorida, KCl (M-102)
Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Kalium Klorida, KCl (M-102)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-7
Alur-8
Alur-9
KCl
72,0266
–
72,0266
H2O
–
480,1774
480,1774
Total
522,2040
522,2040
3.3 Tangki Mixer-Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103)
Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Magnesium Sulfat, MgSO4 (M-103)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-10
Alur-11
Alur-12
MgSO4
116,0160
–
116,0160
H2O
–
464,064
464,0640
Total
580,0800
580,0800
3.4 Tangki Mixer-Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104)
Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Tangki Mixer-Ammonium Klorida, NH4Cl (M-104)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-13
Alur-14
Alur-15
NH4Cl
51,7238
–
51,7238
H2O
–
27,2231
27,2231
Total
78,9469
III-1

Universitas Sumatera Utara

3.5 Fermenter (R-101)
Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Fermenter (R-101)
Komponen
C6H12O6
Impurities
NH4NO3
KCl
MgSO4
NH4Cl
CH3OH
H2O
Aspergillus
niger
O2
N2
CO2
C6H8O7
C2H2O4
Sel
tersuspensi
Total

Massa
Masuk
Alur-6
Alur-9
Alur-12 Alur-15 Alur-16 Alur-17
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
77,344
–
–
–
–
–
–
72,0266
–
–
–
–
–
–
116,016
–
–
–
–
–
–
51,7238
–
–
–
–
–
–
30,9376
–
18,8644 480,1774 464,064 27,2231 1000,3157 366,3663

Alur-2
549,5495
457,9579
–
–
–
–
–
824,5243

Alur-3
–
–
–
–
–
–
–
–

–

93,8702

–

–

–

–

–

–
–
–
–
–

–
–
–
–
–

–
–
–
–
–

–
–
–
–
–

–
–
–
–
–

–
–
–
–
–

–

–

–

–

–

1831,8317 93,8702

–
96,2084

Massa Keluar
Alur-18
–
–
–
–
–
–
–
–

Alur-19
–
–
–
–
–
–
–
–

–

–

–

–
–
–
–
–

–
–
–
–
–

315,5635
1187,1198
–
–
–

–

–

522,204 580,0800 78,9469 1031,2533 366,3663
6133,4441

52,5939
1187,1198
170,1568
–
–

–
1502,6833

–
1409,8705

3.6 Filter Press-1 (H-101)
Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Filter Press-1 (H-101)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-20
Alur-21
Alur-22
C6H12O6
27,4775
27,4775
–
457,9579
457,9579
–
Impurities
Sel tersuspensi
441,9182
441,9182
–
H2O
3337,9568
–
3337,9568
C6H8O7
371,2512
–
371,2512
C2H2O4
87,0120
–
87,0120
4723,5736
927,3536
3796,2200
Total
4723,5736
4723,5736
3.7 Tangki Koagulasi (R-201)
Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Tangki Koagulasi (R-201)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-22
Alur-23
Alur-24
Alur-25
C6H8O7
371,2512
–
–
–
C2H2O4
87,0120
–
–
–
H2O
3337,9568
–
–
3477,1760
Ca(OH)2
–
291,8963
–
5,7235
Ca3(C6H5O7)2
–
–
–
481,4664
CaC2O4
–
–
123,7504
–
3796,2200
291,8963
123,7504
3964,3659
Total
4088,1163
4088,1163

Universitas Sumatera Utara

Alur-20
27,4775
457,9579
–
–
–
–
–
3337,9568
–
–
–
–
371,2512
87,012
441,9182
4723,5736

3.8 Filter Press-2 (H-201)
Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Filter Press-2 (H-201)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-25
Alur-26
Alur-27
Ca3(C6H5O7)
481,4664
–
481,4664
H2O
3477,1760
–
3477,1760
Ca(OH)2
5,7235
5,7235
–
3964,3659
5,7235
3958,6424
Total
3964,3659
3964,3659
3.9 Tangki Acidifier (R-202)
Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Tangki Acidifier (R-202)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-27
Alur-28
Alur-29
Ca3(C6H5O7)
481,4664
–
–
H2O
3477,1760
5,8588
3483,0348
H2SO4
–
287,0807
2,8415
C6H8O7
–
–
371,2512
CaSO4
–
–
394,4544
3958,6424
292,9395
4251,5819
Total
4251,5819
4251,5819
3.10 Filter Press-3 (H-202)
Tabel 3.10 Neraca Massa Pada Filter Press-3 (H-202)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-29
Alur-30
Alur-31
H2O
3483,0348
–
3483,0348
C6H8O7
371,2512
–
371,2512
H2SO4
2,8415
–
2,8415
CaSO4
394,4544
394,4544
–
4251,5819
394,4544
3857,1275
Total
4251,5819
4251,5819
3.11 Tangki Purifier (R-203)
Tabel 3.11 Neraca Massa Pada Tangki Purifier (R-203)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-31
Alur-32
Alur-33
H2O
3483,0348
–
3483,0348
C6H8O7
371,2512
–
371,2512
H2SO4
2,8415
–
2,8415
Karbon aktif
–
3,9781
3,9781
3857,1275
3,9781
3861,1056
Total
3861,1056
3861,1056

Universitas Sumatera Utara

3.12 Filter Press-4 (H-203)
Tabel 3.12 Neraca Massa Pada Filter Press-4 (H-203)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-33
Alur-34
Alur-35
H2O
3483,0348
–
3483,0348
C6H8O7
371,2512
–
371,2512
H2SO4
2,8415
2,8415
–
Karbon aktif
3,9781
3,9781
–
3861,1056
6,8196
3854,2860
Total
3861,1056
3861,1056
3.13 Evaporator (E-201)
Tabel 3.13 Neraca Massa Pada Evaporator (E-201)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-35
Alur-36
Alur-37
H2O
3483,0348
2612,2761
870,7587
C6H8O7
371,2512
–
371,2512
3854,2860
2612,2761
1242,0099
Total
3854,2860
3854,2860
3.14 Centrifuge (H-204)
Tabel 3.14 Neraca Massa Pada Centrifuge (H-204)
Massa Masuk
Massa Keluar
Komponen
Alur-38
Alur-39
Alur-40
H2O
870,7587
833,2290
37,5297
C6H8O7
371,2512
0,0371
371,2141
1242,0099
833,2661
408,7438
Total
1242,0099
1242,0099
3.15 Dryer (E-203)
Tabel 3.15 Neraca Massa Pada Dryer (E-203)
Massa Masuk
Komponen
Alur-40
Alur-41
H2O
37,5297
–
C6H8O7
371,2500
–
O2
–
315,5635
N2
–
1187,9972
408,7797
1503,5607
Total
1912,3404

Massa Keluar
Alur-42
Alur-43
33,7767
3,7530
–
371,2500
315,5635
–
1187,9972
–
1537,3374
375,003
1912,3404

Universitas Sumatera Utara

UDARA
STEAM
AIR PENDINGIN
Atmosfer

AIR PROSES

Atmosfer

1
2

F- 101

17

19
41

42

CH- 101

FC

E- 203
F- 102

35

PC

TC

PC

F- 207

3
TC

FC

5

4

6
FC

F- 103

H- 204
L- 101
8

7
FC

LC

9

43
PC

FC

12

TC

15

FC

FC

11

10
FC

LC

FC

LC

FC

FC

LC

FC
27 Pompa1NI11.594.43111.594.431

31

28

32

36

FC

14

FC

F- 205

40

R- 101

R- 202

FC

F- 206

39

E- 201
FC

TC

R- 203

L- 202

M- 104

L- 211
33

18

L- 104

PIC

24

25

FC

PIC

PIC

PIC

H- 101
FC

TC

LC

LC

FC

M- 103

13

J- 104

FC

R- 201

22

16
23

L- 103

J- 103

LC

M- 102
L- 102

J- 102

PC

M- 101

LC

J- 101

FC

PC

F- 204
H- 202

FC

H- 201

FC

FC

H- 203

TC

FC

FC

F- 104

20
L- 106

L- 105

37

29

21

L- 201

26

L- 203

L- 205

30

L- 206

L- 207

34

L- 208

L- 209

38
E- 202

L- 210
F- 203

F- 201

J- 201
FC

J- 202
LIMBAH CAIR

F- 202

AIR PENDINGIN BEKAS
L- 204

KONDENSAT

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Suhu referensi

: 25°C

Satuan proses

: kkal/jam

4.1 Fermenter (R-101)
Tabel 4.1 Neraca Energi Fermenter (R-101)
Komponen
Panas Masuk
C6H12O6
949,7864
563,2882
Impurities
NH4NO3
92,2327
KCl
34,9617
MgSO4
77,4407
NH4Cl
60,2375
CH3OH
56,2631
H2O
9533,5072
162,2359
Aspergillus niger
O2
184,4153
N2
864,6981
Panas reaksi
1188288,6590
CO2
–
C6H8O7
–
C2H2O4
–
Sel tersuspensi
–
Air pendingin
–
Total
1200867,7258

Panas Keluar
79,1489
938,8137
–
–
–
–
–
16671,4252
–
51,2265
1441,1634
–
173,2196
931,0980
120,9467
1272,9454
1179187,7384
1200867,7258

4.2 Tangki Koagulasi (R-201)
Tabel 4.2 Neraca Energi Tangki Koagulasi (R-201)
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
H2O
16671,4252
329968,3551
–
C6H8O7
931,0980
C2H2O4
120,9467
–
Ca(OH)2
253,2492
157,2474
Panas reaksi
–
604318,4494
Ca3(C6H5O7)2
–
12468,5354
–
CaC2O4
3349,3665
932285,2347
–
Steam
Total
950261,9538
950261,9538
IV-1

Universitas Sumatera Utara

4.3 Tangki Acidifier (R-202)
Tabel 4.3 Neraca Energi Tangki Acidifier (R-202)
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
H2O
329997,6169
173960,1731
Ca3(C6H5O7)2
12468,5354
–
H2SO4
487,0324
48,2060
Panas reaksi
359775,2840
–
C6H8O7
–
9310,9801
CaSO4
–
3380,4742
Air pendingin
–
516028,6353
Total
702728,4687
702728,4687
4.4 Evaporator (E-201)
Tabel 4.4 Neraca Energi Evaporator (E-201)
Komponen
Panas Masuk
H2O(g)
–
H2O(l)
173960,1731
C6H8O7
9310,9801
Panas penguapan
–
1398652,9184
Steam
Total
1581924,0716

Panas Keluar
92102,3246
65235,0649
13966,4701
1410620,2120
–
1581924,0716

4.5 Cooler (E-202)
Tabel 4.5 Neraca Energi Cooler (E-202)
Komponen
Panas Masuk
H2O
65235,0649
C6H8O7
13966,4701
Air pendingin
–
Total
79201,5350

Panas Keluar
869,8009
186,2196
78145,5145
79201,5350

4.6 Dryer (E-203)
Tabel 4.6 Neraca Energi Dryer (E-204)
Komponen
Panas Masuk
O2(g)
184,4153
N2(g)
865,3372
H2O(g)
–
H2O(l)
37,4884
C6H8O7
186,2010
Panas penguapan
–
45253,6534
Steam
Total
46527,0953

Panas Keluar
3073,5885
14422,2860
793,9213
187,4436
9310,0496
18739,8063
–
46527,0953

Universitas Sumatera Utara

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
Spesifikasi peralatan meliputi nama, kode, fungsi, kapasitas, dimensi, jenis,
bahan, dan jumlah unit yang digunakan. Spesifikasi tersebut ditentukan berdasarkan
kapasitas dan kondisi operasinya.

5.1 Gudang Kulit Nenas
Kode

: F-101

Fungsi

: menyimpan bahan baku kulit Nenas selama 2 hari

Bahan konstruksi : beton
Kondisi ruang

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 118,829 m3

Panjang

: 29,853 m

Lebar

: 2,9853 m

Tinggi

:4m

Jumlah

: 1 unit

5.2 Rotary Cutter
Kode

: CH-101

Fungsi

: memperkecil dan menyeragamkan ukuran kulit Nenas

Jenis

: rotary knife cutter

Bahan konstruksi : commercial steel
Kondisi operasi

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 32,6779 m3

Jumlah pisau

: 8 pisau putar dan 2 pisau diam

Bahan pisau

: stainless steel

Ukuran penapis

: 1 mm

Kecepatan putar : 200 rpm
Daya motor

: 2 hp

Jumlah

: 3 unit

V-1
Universitas Sumatera Utara

5.3 Tangki Aspergillus niger
Kode

: F-102

Fungsi

: menyimpan strain Aspergillus niger selama 2 hari

Bentuk

: silinder tegak, alas datar, tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel, SA-283, grade-C
Kondisi ruang

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 5,0457 m3

Diameter

: 1,5682 m

Tinggi

: 2,4830 m

Ketebalan dinding :
Jumlah

3

16

inchi

: 1 unit

5.4 Gudang Nutrien
Kode

: F-103

Fungsi

: menyimpan bahan baku nutrien selama 5 bulan (150 hari)

Bahan konstruksi : beton
Kondisi ruang

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 685,584 m3

Panjang

: 26,1836 m

Lebar

: 6,5449 m

Tinggi

:4m

Jumlah

: 1 unit

5.5 Pneumatic Conveyer-Ammonium Nitrat (NH4NO3)
Kode

: J-101

Fungsi

: mengangkut NH4NO3 dari gudang bahan baku ke tangki M-101

Jenis

: pneumatic conveyer

Bahan konstruksi : commercial steel
Kapasitas

: 0,045 m3/jam

Diameter pipa

: 1,5 inchi

Panjang pipa

: 50 ft

Daya motor

: 2 hp

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

: 1 unit

5.6 Tangki Mixer-Ammonium Nitrat (NH4NO3)
Kode

: M-101

Fungsi

: melarutkan NH4NO3 dengan H2O

Bentuk

: silinder tegak, alas datar, tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel, SA-283, grade-C
Kondisi operasi

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 0,0767 m3

Diameter

: 0,3885 m

Tinggi

: 0,6151 m

Ketebalan dinding :

3

16

inchi

Jenis pengaduk

: turbin enam daun terbuka (six blade open turbine)

Sekat (baffle)

: 4 buah

Daya motor

: 0,3 hp

Jumlah

: 1 unit

5.7 Pompa Pada Tangki Mixer-Ammonium Nitrat (NH4NO3)
Kode

: L-102

Fungsi

: mengalirkan larutan NH4NO3 ke fermenter

Jenis

: pompa sentrifugal (centrifugal pump)

Bahan konstruksi : commercial steel
Kondisi operasi

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 0,0639 m3/jam

Diameter pipa

: 0,302 inchi

Panjang pipa

: 55,6700 ft

Daya pompa

: 0,3 hp

Jumlah

: 1 unit

Universitas Sumatera Utara

5.8 Pneumatic Conveyer-Kalium Klorida (KCl)
Kode

: J-102

Fungsi

: mengangkut KCl dari gudang bahan baku ke tangki M-102

Jenis

: pneumatic conveyer

Bahan konstruksi : commercial steel
Kapasitas

: 0,0363 m3/jam

Diameter pipa

: 1,5 inchi

Panjang pipa

: 50 ft

Daya motor

: 2 hp

Jumlah

: 1 unit

5.9 Tangki Mixer-Kalium Klorida (KCl)
Kode

: M-102

Fungsi

: melarutkan KCl dengan H2O

Bentuk

: silinder tegak, alas datar, tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel, SA-283, grade-C
Kondisi operasi

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Kapasitas

: 0,6222 m3

Diameter

: 0,7806 m

Tinggi

: 1,2360 m

Ketebalan dinding :

3

16

inchi

Jenis pengaduk

: turbin enam daun terbuka (six blade open turbine)

Sekat (baffle)

: 4 buah

Daya motor

: 0,3 hp

Jumlah

: 1 unit

5.10 Pompa Pada Tangki Mixer-Kalium Klorida (KCl)
Kode

: L-103

Fungsi

: mengalirkan larutan KCl ke fermenter

Jenis

: pompa sentrifugal (centrifugal pump)

Bahan konstruksi : commercial steel
Kondisi operasi

: tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 28°C

Universitas Sumatera Utara

Kapasitas

: 0,5184 m3/jam

Diameter pipa

: