PERANCANGAN DESTILATOR BIOETANOL DARI TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 latar Belakang
Energi fosil ( energi yang tak terbarukan) khususnya minyak bumi
semakin meneipis.Ketergantungan negara –negara di dunia merupakan faktor
utama semakin menipisnya cadangan minyak bumi.hal ini desebabkan
meningkatnya jau ekonomi dan pertumbuhan penduduk sejalan dengan
menigkatnya komsumsi energi .Selain itu juga disebabkan oleh meningkatnya
jumlah kendaraan
transportasi
dan
semakin banyaknya
pabrik
sehingga
mengakibatkan cadangan minyak bumi semakin menipis. Terbatasnya sumber
energi fosil menyebabkan perlunya pengembangan energi terbarukan dan
konservasi energi yang disebut pengembangan energi hijau. Yang dimaksud
dengan energi terbarukan di sini adalah energi non-fosil yang berasal dari alam
dan dapat diperbaharui. Bila dikelola dengan baik, sumber daya itu tidak akan
habis.
Di Indonesia pemanfaatan energi terbarukan dapat digolongkan dalam
tiga kategori, yang pertama adalah energi yang sudah dikembangkan secara
komersial, seperti biomassa, panas bumi dan tenaga air. Yang kedua, energi yang
sudah dikembangkan tetapi masih secara terbatas, yaitu energi surya dan energi
angin, dan yang terakhir, energi yang sudah dikembangkan, tetapi baru sampai
pada tahap penelitian, misalnya energi pasang surut. Salah satu sumber energi
alternatif adalah energi biomassa yang berasal dari bahan organik dan sangat
beragam jenisnya. Sumber energi biomassa dapat berasal dari tanaman
1
2
perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau bahkan sampah. Energi dari
biomassa dapat digunakan untuk menghasilkan panas, membuat bahan bakar dan
membangkitkan listrik. Teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah
dikembangkan terdiri dari pembakaran langsung dan konversi biomassa menjadi
bahan bakar.
Jika ditelaah lebih jauh, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil
setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni:
1. Menipisnya cadangan minyak bumi yang diketahui (bila tanpa temuan
sumur minyak baru)
2. Kenaikan/ketidakstabilan harga akibat laju permintaan terhadap minyak
lebih besar dibandingkan minyak yang diproduksi.
3. Polusi yang mengakibatkan terjadinya gas rumah kaca (terutama CO2)
akibat pembakaran bahan bakar fosil
Bioetanol merupakan alternatif penyedia energi yang merupakan senyawa
alkohol dan dapat diperoleh melalui proses fermentasi biomassa dengan bantuan
mikroorganisme. Pemanfaatan
etanol
lebih
ramah lingkungan
bila
dibandingkan dengan pemakaian premium. Etanol memilki angka oktan 117
yang berarti lebih tinggi daripada premium yang hanya 87 – 88. Penggunaan
etanol murni akan menghasilkan CO2 13 % lebih rendah dibanding premium
dan emisi CO dan UHC pada pemakaian etanol
juga
lebih
sedikit
dari
premium. ( Ratna Juwita)
Bahan baku pembuatan bioetanol dapat berupa ubi kayu, jagung, ubi jalar,
dan tebu. Semuanya merupakan tanaman penghasil karbohidrat yang sangat
3
mudah ditemukan di Indonesia karena iklim dan keadaan tanah Indonesia yang
mendukung pertumbuhan tanaman tersebut.Di Indonesia, pemanfaatan tebu
belum dilaksanakan secara maksimal. Tebu kebanyakan dimanfaatkan untuk
pembuatan gula karena produksi tebu hanya dilakukan sesuai kebutuhan dan
permintaan pasar. Oleh karena itu, perlu dilakukan diversifikasi produk dari
tebu salah satunya adalah mengolah hasil samping tebu menjadi bioetanol.
Tetes tebu atau istilah ilmiahnya molasses adalah produk sisa pada proses
pembuatan gula. Tetes diperoleh dari hasil pemisahan sirop low grade dimana
gula dalam sirop tersebut tidak dapat dikristalkan lagi karena mengandung
glukosa dan fruktosa. Pada sebuah pemrosesan gula, tetes tebu yang dihasilkan
sekitar 5 – 6 %. Walaupun masih mengandung gula, tetes sangat tidak layak untuk
dikonsumsi
karena
mengandung
kotoran-kotoran
bukan
gula,
yang
membahayakan kesehatan. Namun tets tebu masih memiliki nilai ekonomis yang
tinggi hal ini disebabkan kandungan gulanya yang tinggi sekitar 52 persen,
sehingga memungkinkan dijadikan bahan baku pembutan etanol. Berdasarkan
kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga tingkatan yaitu :
1. Grade industri (teknikal) dengan kadar alkohol 90 % – 94 % .
2. Netral dengan kadar alkohol 96 % – 99,5 %, umumnya digunakan
untuk minuman keras atau bahan baku farmasi.
3. Grade bahan bakar dengan kadar alkohol 99,5 % - 100 % .
(https://www.academia.edu/7248691/Membuat_Bioetanol_dari_Tetes)
Oleh karena itu perlu di rancang sebuah alat distilasi yang berfungsi untuk
memisahkan etanol dalam cairan hasil fermentasi. Alat distilasi ini bersifat
4
konvensional supaya dapat dimanfaatkan masyarakat untuk menciptakan etanol
dari bahan baku hasil fermentasi tetes tebu ( molasse) .
Menurut pertimbangan-pertimbangan di atas dapat di jadikan landasan
penyusunan “ Perancangan Destilator Etanol Dari Bahan Tetes Tebu
(molasse) ”. Sehingga nantinya alat distilasi ini bisa bermanfaat dengan baik bagi
masyarakat.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang di tuliskan di atas maka dapat di ambil rumusan
masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menentukan kapasitas minimum tabung pemanas untuk
distilasi ?
2. Bagaimana menentukan kebutuhan panas penyulingan/distilasi ?
1.3 Tujuan Perancangan
Berdasarkan rumusan masalah di atas dapat di simpulkan tujuan perancangan ini
adalah :
1. Mendapatkan dimensi dan gambar dari alat distilasi etanol kapasitas 5
liter/jam.
2. Untuk mengetahui jumlah kebutuhan panas penyulingan/distilasi.
1.4 Manfaat Perancangan
Adapun manfaat perancangan alat ini adalah sebagai berikut :
5
Diharapkan Dapat berguna bagi masyarakat yang ingin membuka usaha
dengan skala kecil tentang distilasi etanol (khususnya masyarakat yang berada
di sekitar pabrik gula yang berada di glenmore).
1.5 Batasan Masalah
1. Tidak membahas tentang komposisi kimia dari fermentasi molasse.
2. Bahan bakar yang digunanka serbuk gergaji.
3. Tabung pemanas menggunakan palat stenless steel
4. Tidak menghitung
pemuaian pada beer fermentasi secara mendetai,
karena ada koefisien yang tidak diketahui.
5. Kondensor yang digunakan jenis kondensor coil (spiral) menggunakan
pipa tembaga type K dan tidak menghiting secara mendetail.
6. Pipa saluar uap menggunakan pipa tembaga type K.
7. Dalam perancangan tidak meghitung kebutuhan bahan bakar,pompa
air,bantalan,termosat, dan tidak menghitung biaya produksi.
8. Tidak menghitung efisiensi waktu pengisian bahan baku kedalam ketel
pemananas.
9. Hanya sekedar perancangan, tidak melakukan penelitian dan pembuatan
alat.
6
PERANCANGAN DESTILATOR BIOETANOL DARI
TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM
Disusun Oleh:
GURUH DWI BAHTIAR
09510052
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
i
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, puji syukur kami panjatkat kepada
ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dapat
menyelesaikan skipsi ini dengan judul “PERANCANGAN DESTILATOR
BIOETANOL DARI TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM”. Adapun maksud
penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sarjana teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa
ringan dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini
telah diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut
disampaikan kepada :
1. Ayahanda Suwito Setyobudi dan Ibunda Sudanik, yang selalu
memberikan bantuan materil maupun non materil, mendo`akan,
mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. Adik ku
Della, Pisza yang menjadi inspirasi.
2. Bapak Ir. Sudarman, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan
bimbingan
serta
arahan
secara
intensif
selama
penyusunan skripsi ini dilakukan.
3. Ibu Dra.Rr Heni Hardaryati, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang
telah memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya
skripsi ini.
vi
4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Bapak/Ibu Dosen, TU Jurusan Teknik Mesin, Lab Mesin yang telah
bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara
langsung maupun tidak langsung.
6. Keluarga Besar yang selalu memberikan semangat dan doa`nya selama
penempuhan studi.
7. Nasrul an Nafiq, Mochamad Billal dan Jony Wahyudi yg setia
menemani dan member support saya dalam pengerjaan tugas akhir.
8. Tema-tema teknik mesin angkatan 2009 .
9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas
bantuan selama ini.
Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh
sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan
untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat
rahim-Nya kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan
pembaca.
Malang, 22 Januari 2015
Guruh Dwi Bahtiar
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
POSTER ............................................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ............................................................... iii
BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR ........................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................ vi
ABSTRAK .......................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xu
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvi
BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................
4
1.3 Tujuan Perancangan ..........................................................................
4
1.4Manfaat Perancangan .........................................................................
4
1.5 Batasan Masalah................................................................................
5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................
3
2.1 Tetes Tebu .........................................................................................
6
2.2 Pengertian Umun (etanol) .................................................................
6
viii
2.3 Pengertian Distilasi ...........................................................................
8
2.4 Prinsip Kerja Destilator ..................................................................... 11
2.5 Proses Pembuatan Etanol .................................................................. 12
2.6 Perpindahan Panas ............................................................................ 14
2.7 Dimensi Tabung Destilator ............................................................... 20
2.8 Proses Rambat Panas Alat Distilasi .................................................. 22
2.9 Penguapan Etanol .............................................................................. 23
2.10 Uap Yang Mengalir Lewat Dalam Pipa Kondensor ....................... 24
2.11 Menentukan Perpindahan Panas Konveksi Dalam Pipa ................. 26
2.12 Menentukan Kondisi Aliran Lawan Arah Pada Kondensor ............ 26
2.13 Menentukan Panjang Pipa Kondensor ............................................ 27
BAB III METODELOGI PERANCANGAN ..................................................... 29
3.1 Tinjauan Umum ............................................................................... 29
BAB IV PERHITUNGAN .................................................................................. 32
4.1 Data Teknis ...................................................................................... 32
4.1.1 Perhitungan Ukuran Minimum Tabung Pemanas .................... 32
4.2 Perancangan Dimensi Tabung pemanas............................................ 33
4.2.1 Ketel Pemanas ......................................................................... 33
4.2.2 Tutup Tabung Pemanas ........................................................... 34
4.3 Perancangan Dimensi Tabung Penampung Etanol ........................... 36
4.3.1 Perhitungan Minimum Tabung Penampungan Etanol ............ 36
4.3.1.1 Tabung Penampung Etanol .................................................. 37
ix
4.4 Perhitungan Proses Rambat Panas .................................................... 37
4.5 Laju aliran Uap .................................................................................. 38
4.6Perhitungan Tegangan Pada Ketel ..................................................... 39
4.6.1 Tekanan Akibat Beban ............................................................ 39
4.6.2 Tekanan Uap Akibat Temperatur ............................................ 40
4.6.3 Tegangan Radial Yang Bekerja Pada Sisi-Sisi Ketel .............. 41
4.7 Perencanaan Kondensor .................................................................... 41
4.7.1 Aliran Dalam Pipa ................................................................... 42
4.7.2 Luas Aliran Dalam Pipa .......................................................... 43
4.7.3 Aliran Air di luar Pipa ............................................................. 44
4.8 Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan ....................................... 46
4.9 Perhitungan Tegangan Pada Dinding Pipa ........................................ 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 49
5.1 Kesimpulan........................................................................................ 49
5.2 Saran .................................................................................................. 50
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 51
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Konversi Bahan Baku ............................................................` 12
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Pembuatan Bioetanol ..............................................13
Gambar 2.2 Bagian penunjuk arah aliran Kalor ......................................16
Gambar 2.3 Konduksi Kalor Satu Dimensi ............................................17
Gambar 2.4 Perpindahan Kalor Konveksi Dan Sudut Plat ....................18
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan .................................................31
Gambar 4.1 Tabung Pemanas .................................................................34
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel ukuran pipa tembaga type K
Lampiran 2 Tabel sifat-sifat air
Lampiran 3 Tabel sifat sifat udara
Lampiran 4 Tabel berat jenis etanol
Lampiran 5 Ganbar destilator
Lampiran 6 Gambar Ass Tungku
Lampiran 7 Gambar Ass Tungku
Lampiran 8 Gambar Ass Ketel Pemanas
Lampiran 9 Gambar Part Ketel Pemanas
Lampiran 10 Gambar Part Tutup Ketel
Lampiran 11 Gambar Ass Kondensor
Lampiran 12 Gambar Part Tabung kondensor Dan Tabung Penampung
Lampiran 13 Gambar Pipa Tembaga Tipe K
Lampiran 14 Gambar Bantalan
Lampiran 15 Gambar Part Tambahan
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Suryanto, dkk. 2004.kimia 3B. Jakarta: grasindo,2004
Juwita, Ratna 2012. Studi Produksi Alkohol Dari Tetes Tebu, 2012
Humphrey, L Jimmy ,Keller II, E george.1997.Separation Proccess
Technologi. USA: MC Graw Hill, 1997
Holman J.P, Jasjfi.E .1994. Perpindahan Kalor Edisi ke Enam. Jakarta :
Erlangga, 1994
Tamrin Drs, Dkk. 2003. Rahasia Penerapan Rumus-Rumus Fisika SMP.
Surabaya : Gitamedia Press, 2003
https://www.academia.edu/7248691/Membuat_Bioetanol_dari_Tetes
;
diakses 03-07-2013
http://rumus-online.blogspot.com/2010/05/rumus-matematika-rumusvolume-limas.html ; diakses 03-07-2013
http://klikbelajar.com/umum/pengertian-kalor-dan-perambatannya/
;
diakses 04-07-2013
http://ridwanaz.com/umum/alam/pengertian-kalor-dan-macam-macamcara-perpindahan-panas/; diakses 03-07-2013
http://rolanrusli.com/destilasi ; diakses 04-07-2012
http://ndarucs.blogspot.com/2010/02/distilasi.html ; diakses 04-07-2012
http://www.htysite.com/bio%20etanol%2002.htm ; diakses 04-07-2012
http://id.scribd.com ; diakses 04-07-2012
http://id.wikipedia.org/wiki/Lingkaran ; diakses 04-07-2012
http://www.slideshare.net/hermanibrahim1/penghitungan-yield-etanol;
diakses 04-07-2012
xiv
PENDAHULUAN
1.1 latar Belakang
Energi fosil ( energi yang tak terbarukan) khususnya minyak bumi
semakin meneipis.Ketergantungan negara –negara di dunia merupakan faktor
utama semakin menipisnya cadangan minyak bumi.hal ini desebabkan
meningkatnya jau ekonomi dan pertumbuhan penduduk sejalan dengan
menigkatnya komsumsi energi .Selain itu juga disebabkan oleh meningkatnya
jumlah kendaraan
transportasi
dan
semakin banyaknya
pabrik
sehingga
mengakibatkan cadangan minyak bumi semakin menipis. Terbatasnya sumber
energi fosil menyebabkan perlunya pengembangan energi terbarukan dan
konservasi energi yang disebut pengembangan energi hijau. Yang dimaksud
dengan energi terbarukan di sini adalah energi non-fosil yang berasal dari alam
dan dapat diperbaharui. Bila dikelola dengan baik, sumber daya itu tidak akan
habis.
Di Indonesia pemanfaatan energi terbarukan dapat digolongkan dalam
tiga kategori, yang pertama adalah energi yang sudah dikembangkan secara
komersial, seperti biomassa, panas bumi dan tenaga air. Yang kedua, energi yang
sudah dikembangkan tetapi masih secara terbatas, yaitu energi surya dan energi
angin, dan yang terakhir, energi yang sudah dikembangkan, tetapi baru sampai
pada tahap penelitian, misalnya energi pasang surut. Salah satu sumber energi
alternatif adalah energi biomassa yang berasal dari bahan organik dan sangat
beragam jenisnya. Sumber energi biomassa dapat berasal dari tanaman
1
2
perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau bahkan sampah. Energi dari
biomassa dapat digunakan untuk menghasilkan panas, membuat bahan bakar dan
membangkitkan listrik. Teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah
dikembangkan terdiri dari pembakaran langsung dan konversi biomassa menjadi
bahan bakar.
Jika ditelaah lebih jauh, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil
setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni:
1. Menipisnya cadangan minyak bumi yang diketahui (bila tanpa temuan
sumur minyak baru)
2. Kenaikan/ketidakstabilan harga akibat laju permintaan terhadap minyak
lebih besar dibandingkan minyak yang diproduksi.
3. Polusi yang mengakibatkan terjadinya gas rumah kaca (terutama CO2)
akibat pembakaran bahan bakar fosil
Bioetanol merupakan alternatif penyedia energi yang merupakan senyawa
alkohol dan dapat diperoleh melalui proses fermentasi biomassa dengan bantuan
mikroorganisme. Pemanfaatan
etanol
lebih
ramah lingkungan
bila
dibandingkan dengan pemakaian premium. Etanol memilki angka oktan 117
yang berarti lebih tinggi daripada premium yang hanya 87 – 88. Penggunaan
etanol murni akan menghasilkan CO2 13 % lebih rendah dibanding premium
dan emisi CO dan UHC pada pemakaian etanol
juga
lebih
sedikit
dari
premium. ( Ratna Juwita)
Bahan baku pembuatan bioetanol dapat berupa ubi kayu, jagung, ubi jalar,
dan tebu. Semuanya merupakan tanaman penghasil karbohidrat yang sangat
3
mudah ditemukan di Indonesia karena iklim dan keadaan tanah Indonesia yang
mendukung pertumbuhan tanaman tersebut.Di Indonesia, pemanfaatan tebu
belum dilaksanakan secara maksimal. Tebu kebanyakan dimanfaatkan untuk
pembuatan gula karena produksi tebu hanya dilakukan sesuai kebutuhan dan
permintaan pasar. Oleh karena itu, perlu dilakukan diversifikasi produk dari
tebu salah satunya adalah mengolah hasil samping tebu menjadi bioetanol.
Tetes tebu atau istilah ilmiahnya molasses adalah produk sisa pada proses
pembuatan gula. Tetes diperoleh dari hasil pemisahan sirop low grade dimana
gula dalam sirop tersebut tidak dapat dikristalkan lagi karena mengandung
glukosa dan fruktosa. Pada sebuah pemrosesan gula, tetes tebu yang dihasilkan
sekitar 5 – 6 %. Walaupun masih mengandung gula, tetes sangat tidak layak untuk
dikonsumsi
karena
mengandung
kotoran-kotoran
bukan
gula,
yang
membahayakan kesehatan. Namun tets tebu masih memiliki nilai ekonomis yang
tinggi hal ini disebabkan kandungan gulanya yang tinggi sekitar 52 persen,
sehingga memungkinkan dijadikan bahan baku pembutan etanol. Berdasarkan
kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga tingkatan yaitu :
1. Grade industri (teknikal) dengan kadar alkohol 90 % – 94 % .
2. Netral dengan kadar alkohol 96 % – 99,5 %, umumnya digunakan
untuk minuman keras atau bahan baku farmasi.
3. Grade bahan bakar dengan kadar alkohol 99,5 % - 100 % .
(https://www.academia.edu/7248691/Membuat_Bioetanol_dari_Tetes)
Oleh karena itu perlu di rancang sebuah alat distilasi yang berfungsi untuk
memisahkan etanol dalam cairan hasil fermentasi. Alat distilasi ini bersifat
4
konvensional supaya dapat dimanfaatkan masyarakat untuk menciptakan etanol
dari bahan baku hasil fermentasi tetes tebu ( molasse) .
Menurut pertimbangan-pertimbangan di atas dapat di jadikan landasan
penyusunan “ Perancangan Destilator Etanol Dari Bahan Tetes Tebu
(molasse) ”. Sehingga nantinya alat distilasi ini bisa bermanfaat dengan baik bagi
masyarakat.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang di tuliskan di atas maka dapat di ambil rumusan
masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menentukan kapasitas minimum tabung pemanas untuk
distilasi ?
2. Bagaimana menentukan kebutuhan panas penyulingan/distilasi ?
1.3 Tujuan Perancangan
Berdasarkan rumusan masalah di atas dapat di simpulkan tujuan perancangan ini
adalah :
1. Mendapatkan dimensi dan gambar dari alat distilasi etanol kapasitas 5
liter/jam.
2. Untuk mengetahui jumlah kebutuhan panas penyulingan/distilasi.
1.4 Manfaat Perancangan
Adapun manfaat perancangan alat ini adalah sebagai berikut :
5
Diharapkan Dapat berguna bagi masyarakat yang ingin membuka usaha
dengan skala kecil tentang distilasi etanol (khususnya masyarakat yang berada
di sekitar pabrik gula yang berada di glenmore).
1.5 Batasan Masalah
1. Tidak membahas tentang komposisi kimia dari fermentasi molasse.
2. Bahan bakar yang digunanka serbuk gergaji.
3. Tabung pemanas menggunakan palat stenless steel
4. Tidak menghitung
pemuaian pada beer fermentasi secara mendetai,
karena ada koefisien yang tidak diketahui.
5. Kondensor yang digunakan jenis kondensor coil (spiral) menggunakan
pipa tembaga type K dan tidak menghiting secara mendetail.
6. Pipa saluar uap menggunakan pipa tembaga type K.
7. Dalam perancangan tidak meghitung kebutuhan bahan bakar,pompa
air,bantalan,termosat, dan tidak menghitung biaya produksi.
8. Tidak menghitung efisiensi waktu pengisian bahan baku kedalam ketel
pemananas.
9. Hanya sekedar perancangan, tidak melakukan penelitian dan pembuatan
alat.
6
PERANCANGAN DESTILATOR BIOETANOL DARI
TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM
Disusun Oleh:
GURUH DWI BAHTIAR
09510052
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
i
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, puji syukur kami panjatkat kepada
ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dapat
menyelesaikan skipsi ini dengan judul “PERANCANGAN DESTILATOR
BIOETANOL DARI TETES TEBU KAPASITAS 5 LITER/JAM”. Adapun maksud
penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sarjana teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa
ringan dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini
telah diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut
disampaikan kepada :
1. Ayahanda Suwito Setyobudi dan Ibunda Sudanik, yang selalu
memberikan bantuan materil maupun non materil, mendo`akan,
mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. Adik ku
Della, Pisza yang menjadi inspirasi.
2. Bapak Ir. Sudarman, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan
bimbingan
serta
arahan
secara
intensif
selama
penyusunan skripsi ini dilakukan.
3. Ibu Dra.Rr Heni Hardaryati, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang
telah memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya
skripsi ini.
vi
4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Bapak/Ibu Dosen, TU Jurusan Teknik Mesin, Lab Mesin yang telah
bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara
langsung maupun tidak langsung.
6. Keluarga Besar yang selalu memberikan semangat dan doa`nya selama
penempuhan studi.
7. Nasrul an Nafiq, Mochamad Billal dan Jony Wahyudi yg setia
menemani dan member support saya dalam pengerjaan tugas akhir.
8. Tema-tema teknik mesin angkatan 2009 .
9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas
bantuan selama ini.
Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh
sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan
untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat
rahim-Nya kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan
pembaca.
Malang, 22 Januari 2015
Guruh Dwi Bahtiar
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
POSTER ............................................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ............................................................... iii
BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR ........................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................ vi
ABSTRAK .......................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xu
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvi
BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................
4
1.3 Tujuan Perancangan ..........................................................................
4
1.4Manfaat Perancangan .........................................................................
4
1.5 Batasan Masalah................................................................................
5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................
3
2.1 Tetes Tebu .........................................................................................
6
2.2 Pengertian Umun (etanol) .................................................................
6
viii
2.3 Pengertian Distilasi ...........................................................................
8
2.4 Prinsip Kerja Destilator ..................................................................... 11
2.5 Proses Pembuatan Etanol .................................................................. 12
2.6 Perpindahan Panas ............................................................................ 14
2.7 Dimensi Tabung Destilator ............................................................... 20
2.8 Proses Rambat Panas Alat Distilasi .................................................. 22
2.9 Penguapan Etanol .............................................................................. 23
2.10 Uap Yang Mengalir Lewat Dalam Pipa Kondensor ....................... 24
2.11 Menentukan Perpindahan Panas Konveksi Dalam Pipa ................. 26
2.12 Menentukan Kondisi Aliran Lawan Arah Pada Kondensor ............ 26
2.13 Menentukan Panjang Pipa Kondensor ............................................ 27
BAB III METODELOGI PERANCANGAN ..................................................... 29
3.1 Tinjauan Umum ............................................................................... 29
BAB IV PERHITUNGAN .................................................................................. 32
4.1 Data Teknis ...................................................................................... 32
4.1.1 Perhitungan Ukuran Minimum Tabung Pemanas .................... 32
4.2 Perancangan Dimensi Tabung pemanas............................................ 33
4.2.1 Ketel Pemanas ......................................................................... 33
4.2.2 Tutup Tabung Pemanas ........................................................... 34
4.3 Perancangan Dimensi Tabung Penampung Etanol ........................... 36
4.3.1 Perhitungan Minimum Tabung Penampungan Etanol ............ 36
4.3.1.1 Tabung Penampung Etanol .................................................. 37
ix
4.4 Perhitungan Proses Rambat Panas .................................................... 37
4.5 Laju aliran Uap .................................................................................. 38
4.6Perhitungan Tegangan Pada Ketel ..................................................... 39
4.6.1 Tekanan Akibat Beban ............................................................ 39
4.6.2 Tekanan Uap Akibat Temperatur ............................................ 40
4.6.3 Tegangan Radial Yang Bekerja Pada Sisi-Sisi Ketel .............. 41
4.7 Perencanaan Kondensor .................................................................... 41
4.7.1 Aliran Dalam Pipa ................................................................... 42
4.7.2 Luas Aliran Dalam Pipa .......................................................... 43
4.7.3 Aliran Air di luar Pipa ............................................................. 44
4.8 Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan ....................................... 46
4.9 Perhitungan Tegangan Pada Dinding Pipa ........................................ 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 49
5.1 Kesimpulan........................................................................................ 49
5.2 Saran .................................................................................................. 50
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 51
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Konversi Bahan Baku ............................................................` 12
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Pembuatan Bioetanol ..............................................13
Gambar 2.2 Bagian penunjuk arah aliran Kalor ......................................16
Gambar 2.3 Konduksi Kalor Satu Dimensi ............................................17
Gambar 2.4 Perpindahan Kalor Konveksi Dan Sudut Plat ....................18
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan .................................................31
Gambar 4.1 Tabung Pemanas .................................................................34
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel ukuran pipa tembaga type K
Lampiran 2 Tabel sifat-sifat air
Lampiran 3 Tabel sifat sifat udara
Lampiran 4 Tabel berat jenis etanol
Lampiran 5 Ganbar destilator
Lampiran 6 Gambar Ass Tungku
Lampiran 7 Gambar Ass Tungku
Lampiran 8 Gambar Ass Ketel Pemanas
Lampiran 9 Gambar Part Ketel Pemanas
Lampiran 10 Gambar Part Tutup Ketel
Lampiran 11 Gambar Ass Kondensor
Lampiran 12 Gambar Part Tabung kondensor Dan Tabung Penampung
Lampiran 13 Gambar Pipa Tembaga Tipe K
Lampiran 14 Gambar Bantalan
Lampiran 15 Gambar Part Tambahan
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Suryanto, dkk. 2004.kimia 3B. Jakarta: grasindo,2004
Juwita, Ratna 2012. Studi Produksi Alkohol Dari Tetes Tebu, 2012
Humphrey, L Jimmy ,Keller II, E george.1997.Separation Proccess
Technologi. USA: MC Graw Hill, 1997
Holman J.P, Jasjfi.E .1994. Perpindahan Kalor Edisi ke Enam. Jakarta :
Erlangga, 1994
Tamrin Drs, Dkk. 2003. Rahasia Penerapan Rumus-Rumus Fisika SMP.
Surabaya : Gitamedia Press, 2003
https://www.academia.edu/7248691/Membuat_Bioetanol_dari_Tetes
;
diakses 03-07-2013
http://rumus-online.blogspot.com/2010/05/rumus-matematika-rumusvolume-limas.html ; diakses 03-07-2013
http://klikbelajar.com/umum/pengertian-kalor-dan-perambatannya/
;
diakses 04-07-2013
http://ridwanaz.com/umum/alam/pengertian-kalor-dan-macam-macamcara-perpindahan-panas/; diakses 03-07-2013
http://rolanrusli.com/destilasi ; diakses 04-07-2012
http://ndarucs.blogspot.com/2010/02/distilasi.html ; diakses 04-07-2012
http://www.htysite.com/bio%20etanol%2002.htm ; diakses 04-07-2012
http://id.scribd.com ; diakses 04-07-2012
http://id.wikipedia.org/wiki/Lingkaran ; diakses 04-07-2012
http://www.slideshare.net/hermanibrahim1/penghitungan-yield-etanol;
diakses 04-07-2012
xiv