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 tangki perebus untuk merebus kernel kedelai sebelum dipress. Kebutuhan uap pada tangki
rebusan yaitu 791,604 kgjam. Total kebutuhan steam adalah = 791,604 kgjam. Tambahan untuk kebocoran dan lain-lain diambil faktor keamanan diambil
sebesar 20 Perry, 1997, maka: Untuk faktor keamanan diambil 20 = 20 x 791,604 kgjam = 158,320 kgjam.
Jadi, total steam yang dibutuhkan = 791,604 + 158,320 = 949,924 kgjam.
Diperkirakan 80 kondensat dapat dipergunakan lagi Evans, 1978 Kondensat yang digunakan kembali = 80 x 949,924 kgjam
= 759,939 kgjam. Kebutuhan air tambahan untuk umpan boiler = 20 x 759,939 kgjam
= 189,984 kgjam.
7.2. Kebutuhan Air
• Air untuk umpan boiler = 949,924 + 189,984 = 1.139,908 kgjam • Air domestik diperkirakan 9 literjam.orang x 175 karyawan = 1600 kgjam.
• Air proses untuk proses untuk pencucian dan tangki rebus = 7.680 kgjam.
VII-1
Universitas Sumatera Utara
• Air panas untuk perendaman dan ketel adukan = 33.120 kgjam. Sehingga total kebutuhan air adalah = 1.139,908 + 1600 + 7680 + 33.120
= 43.539,908 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
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
Universitas Sumatera Utara
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 = 1600 kgjam .
Kaporit yang digunakan mengandung 70 klorin Alaerts, 1984. Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air Alaerts, 1984.
Kebutuhan kaporit =
000 .
000 .
1 7
, 1600
2 x
x
= 0,004 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 = 43.539,908 kgjam
adalah 1 : 0,54 Baron, 1982. Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10
-6
= 2,176 kgjam. x 43.539,908 kgjam
Larutan soda abu yang dibutuhkan = 0,54 x 50.10
-6
= 1,176 kgjam. x 43.539,908 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
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
+
Universitas Sumatera Utara
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
= 1.139,908 kgjam =
3 3
galm 264,17
x kgm
995,68 kgjam
1.139,908
= 302,436 galjam Kesadahan air total
= 1,0994 grgal x 302,436 galjam x 24 jamhari = 7.979,955 grhari = 7,979 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 7,979
= 1139,965 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
Universitas Sumatera Utara
=
kghari
7,979 kgft
0,4989 x
ft 0,1
3 3
x 1139,965 kgjam x 24 jamhari = 228,672 kg.
Waktu regenerasi =
boiler umpan
air diolah
yang air
= kgjam
1139,965 kg
228,672
= 0,2 jam Untuk regenerasi digunakan 6 lb H
2
SO
4
ft
3
………………Nalco, 1979 Maka kebutuhan H
2
SO
4
= 6lbft
3
1139,965ft
3
Perhitungan Kesadahan Anion
hari1 hari24jam1kg2,2046 lb
=129,965 kgjam
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 = 1139,965 kgjam =
3
kgm 995,68
kgjam 1139,965
x 264,17 galm
3
= 302,451 galjam Kesadahan air total = 0,0415 grgal x 302,451 galjam x 24 jamhari
= 301,241 grhari = 0,301 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
0,387 kgft
0,7776 kghari
0,301 EC
total kesadahan
3 3
= =
3
Volume anion excnanger = Direncanakan menggunakan resin 0,1 ft
3
Universitas Sumatera Utara
Jumlah air yang diolah =
air
kesadahan total
EC x
re sin
x jumlah umpan boiler
=
hari
kg ft
kg x
ft 301
, 7776
, 1
,
3 3
x 1139,965 kgjam x 24 jamhari = 7.067,934 kg
Waktu regenerasi =
jam 6,2
kgjam 518,4
kg 7.067,934
boiler umpan
air diolah
yang air
= =
Untuk regenerasi digunakan 5 lb NaOHft
3
………….Nalco, 1979 Maka kebutuhan NaOH = 5 lbft
3
0,387 ft
3
hari1 hari24 jam1 kg2,2046 lb = 0,0365 kgjam
7.2.5. Deaerasi
Daerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar
uap anion exchnager sebelum dikirim sbagai 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 = 2,176 kgjam
2
CO
3
3. Kaporit = 0,004 kgjam
= 1,176 kgjam
4. H
2
SO
4
5. NaOH = 0,0365 kgjam
= 129,271 kgjam
Universitas Sumatera Utara
7.4. Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit proses
= 1029,766 Hp x
Hp 1,34102
1Kw
= 767,897 Hp
2. Unit utilitas = 32,4975 Hp x
Hp 1,34102
1Kw
= 24,233 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 = 767,897 + 24,233 + 14,914 + 14,914 + 29,828 + 22,371 = 874,158 kW
Untuk cadangan diambil 20 maka: Listrik yang diperlukan = 1,2 x 874,158 kW = 1048,989 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 = 1048,989 kW0,8 = 1311,236 kW…Desphande, 1985 Untuk perancangan dipakai diesel generator AC, 1350 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
= 1311,236 kW x kW
1 Btudet
0,9478
= 1242,789 Btudet x 3600 detjam = 4.474.042,131 Btujam
Jumlah bahan bakar solar =
Btulbm 19.860
Btujam 131
4.474.042,
= 225,279 lbmjam x 0,454 kglbm = 102,276 kgjam
Universitas Sumatera Utara
Kebutuhan solar =
kgL 0,89
kgjam 102,276
= 114,917 Ljam = 2758,023 Literhari
Bahan bakar tangki Air Panas digunakan solar
Nilai Bahan bakar solar = 19.860 Btulbm
Densitas bahan bakar solar = 0,89 kgL
Daya generator yang dihasilkan = 2656,697 kW x
kW 1
Btudet 0,9478
= 2518,018 Btudet x 3600 detjam = 9064865,883 Btujam
Jumlah bahan bakar solar =
Btulbm 19.860
Btujam 3
9064865,88
= 517,992 lbmjam x 0,454 kglbm = 235,168 kgjam
Kebutuhan solar =
kgL 0,89
kgjam 235,168
= 264,233 Ljam = 6.351,608 Literhari
7.6. Unit Pengolahan Limbah