PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI BIJI JAGUNG DENGAN PROSES HIDROLISA ENZIM.

PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI BIJI JAGUNG DENGAN PROSES

HIDROLISA ENZIM

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

LUANA ERVIANA

NPM. 0931010053

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

2013

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI BIJI JAGUNG DENGAN

PROSES HIDROLISA ENZIM

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Kimia

Oleh :

LUANA ERVIANA

0931010053

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

2013

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI BIJI JAGUNG DENGAN

PROSES HIDROLISA ENZIM

Oleh :

LUANA ERVIANA

0931010053

Surabaya, 17 Mei 2013

Disetujui untuk diajukan dalam Ujian Lisan

Dosen Pembimbing

Ir. C.PUJIASTUTI,MT

NIP. 19600504 198703 1 001

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

ii

---Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan

Proses Hidrolisa Enzim” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang

berasal dari beberapa literature, data – data, dan internet.

Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunya Tugas Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono,MT , selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati,MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN

“Veteran” Jawa Timur

3. Bapak Ir. C.Pujiastuti,MT , selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir 4. Dosen-dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun saya harapkan dalam sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Indusri Jurusan Teknik Kimia.

Surabaya, Mei 2013

Penyusun

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

iii

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

KATA PENGANTAR ii

INTISARI iv

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR ISI viii

BAB I PENDAHULUAN I-1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1

BAB III NERACA MASSA III-1

BAB IV NERACA PANAS IV-1

BAB V SPESIFIKASI ALAT V-1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA VI-1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII-1

BAB VIII UTILITAS VIII-1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX-1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN X-1

BAB XI ANALISA EKONOMI XI-1

BAB XII KESIMPULAN DAN SARAN XII-1

DAFTAR PUSTAKA

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

INTISARI

Perencanaan Pabrik sirup glukosa ini dimaksudkan untuk menambah jumlah produksi sirup glukosa untuk mencukupi kebutuhan konsumen serta merupakan lapangan pekerjaan.

Rencana lokasi pendirian pabrik ini di daerah driyorejo gresik jawa timur dengan perencanaan sebagai berikut:

1. Kapasitas produksi : 60.000 ton

2. Bentuk perusahaan : Perseroan Terbatas 3. Sistem dan organisasi : Garis dan Staff

4. Sistem produksi : batch

5. Waktu operasi : 330 hari/tahun

6. Bahan dasar : biji jagung

7. Jumlah tenaga kerja : 150 orang

Analisa Ekonomi :

 Massa konstruksi : 2 tahun

 Umur pabrik : 10 tahun

 Fixed Capital Investment (FCI) : Rp 138,835,594,242

 Working Capital Investment (WCI) : Rp. 6,065,862,895

 Total Capital Investment (TCI) : Rp 144,901,457,137

 Biaya Bahan Baku : Rp 127,903,168,800

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

 Biaya Utilitas : Rp. 25,067,187,872

 Biaya Produksi Total : Rp. 822,571,988,882

 Hasil Penjualan Produk : Rp 240,000,189,317

 Internal Rate of Return : 20%

 Rate of Investment : 35%

 Pay Out Period : 3 tahun,5 bulan

 Break Even Point (BEP) : 33.31%

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

I - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa Dari Biji Jagung Dengan Proses Hidolisa Enzim

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Umumnya kita mengenal gula yang dihasilkan dari tebu sehingga disebut gula tebu. Padahal gula juga bisa dibuat dari bahan berpati seperti tapioca, umbi-umbian, sagu, atau jagung, dalam bentuk sirup glukosa. Rasa serta kemanisan gula pati juga hampir sama dengan gula tebu atau sukrosa.

Glukosa merupakan bahan kimia yang mempunyai rumus C6H12O6,

Berwarna putih, berasa manis, dan tidak berbau.

Pada umumnya produk glukosa dikonsumsi oleh industry makanan dan minuman seperti industry kembang gula, biscuit, sirup, serta es krim. Selain itu glukosa juga banyak dibutuhkan dalam industry farmasi, antara lain untuk pembuatan larutan infuse, serta untuk pembuatan tablet-tablet sebagai lapisan luar sehingga berasa manis. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa kegunaan glukosa sangatlah kompleks.

Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dan semakin

meningkatnya kesejahteraan pendudukan tersebut mengakibatkan semakin tingginya konsumsi masyarakat terhadap barang-barang kebutuhan pokok seperti makanan dan minuman. Hal ini mendorong semakin berkembangnya industry makanan dan minuman di dalam negeri dimana industry ini membutuhkan glukosa sebagai bahan pemanis, maka menyebabkan kebutuhan akan glukosa semakin besar.

Selain itu tingginya impor gula sebagai akibat dari meningkatnya kebutuhan gula di dalam negeri dari tahun ke tahun memberikan peluang yang

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

2

besar untuk diproduksinya glukosa sebagai bahan pemanis pengganti gula (sukrosa)

Bahan baku yang digunakan dalam perancangan pabrik glukosa ini adalah biji jagung. Dipilihnya jagung sebagai bahan baku, terutama karena kandungan patinya yang cukup tinggi. Selain itu juga karena potensi produksinya yang tinggi di Indonesia.

Dapat dilihat dalam data berikut, potensi produksi jagung di Indonesia dari tahun 2000-2004 :

Table 1.1 Produksi Glukosa Di Indonesia Dari Tahun 2007-2011

Tahun Produksi (ton)

2007 10.780

2008 13.890

2009 21.870

2010 24.560

2011 33.581

(Data Disperindag ,2007)

Dengan memanfaatkan jagung sebagai bahan baku pembuatan sirup

glukosa maka selain dapat menambah nilai guna jagung, sedikit saja kita juga telah berusaha meningkatkan taraf hidup para petani jagung.

Bila usaha pembuatan glukosa dari jagung ini berkembang maka bisa berdampak berkurangnya impor gula pasir. Harapan lebih luas dapat memasok industry makanan dan minuman. Namun sebagai catatan bahwa program ini tidak akan menggeser petani tebu karena gula pasir mempunyai segmen tersendiri.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3

Maksudnya untuk beberapa minuman, gula pasir tidak bisa tergantikan oleh jenis gula yang lain misalnya untuk minuman teh dan kopi.

I.2. Kegunaan Produk

Penggunaan glukosa yang pokok adalah sebagai bahan pemanis, antara lain pada industry makanan seperti permen atau kembang gula, minuman, biscuit, icecream, dan sebagainya. Pada pembuatan ice cream, glukosa dapat meningkatkan kehalusan tekstur dan menekan titik beku. Untuk kue, dapat menjaga kue tetap segar dalam wajtu yang lama dan dapat mengurangi keretakan kue. Untuk permen, glukosa lebih disenangi karena dapat mencegah kerusakan mikrobiologis dan memperbaiki tekstur. (www.pustaka-deptan.go.id).

I.3. Spesifikasi Bahan Baku

I.3.1. Bahan Baku Utama

Biji jagung sebagai bahan baku utama utama dalam pembuatan sirup glukosa memiliki komposisi sebagai berikut :

(Ockerman, Herbert W)

I.3.2. Bahan Pembantu

a. Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2)

Berat molekul : 74,096 g/mol

Komposisi Kadar (%)

Air 11

Protein 9

Lemak 4

Pati 73

Abu 1

Serat 2

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

4

Bentuk : serbuk putih

Densitas : 2,24 g/cm3

Kelarutan dalam air (Ksp) : 4,68 x 10-6

Titik leleh : 580 °C

Kapasitas panas : 1,18095 J/g °C

b. Asam klorida (HCl)

Nama lain : Asam Muriat

Berat molekul : 36,458 g/mol

Bentuk : cairan bening tidak berwarna

Densitas : 1,18 g/cm3

Kelarutan : sangat larut dalam air

Titik leleh : -26 °C (247 K) untuk HCl 38%

Titik didih : 26 °C (321 K) untuk HCl 38%

Viskositas : 1,9 mPa.s (pada 25 °C) untuk HCl 31,5%

c. α-amylase

- Merupakan enzim yang berperan dalam proses hidrolisa pati.

- Merupakan hasil isolasi dari bakteri (bacillus substilis atau bacillus licheniformis)

- Ph optimum = 6,0 – 6,5

- Suhu optimum = 95 °C

- Tidak dapat bekerja tanpa adanya calcium. d. Glukoamylase

- Merupakan enzim yang berperan dalam proses hidrolisa pati.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Pendahuluan --- I -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

5

- Merupakan hasil isolasi dari fungi (aspergillus niger atau rhizopus delemar)

- pH optimum = 4,0 – 5,0

- suhu optimum = 60 °C

- waktu reaksi = 48-96 jam

I.4. Spesifikasi Produk

Glukosa sebagai produk mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

Nama lain : dekstrosa

Nama molekul : C6H12O6

Rumus bangun :

Berat molekul : 180,156 g/mol

Densitas : 1,54 g/cm3

Titik leleh : 146 °C untuk α-D-glucose

150 °C untuk β-D-glucose

CH2OH

C H H

O

OH

C

OH

OH H

C

H

C C

H OH

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

II - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam – Macam Proses

Terdapat tiga proses yang bisa dilakukan untuk menghidrolisa pati sehingga mengasilkan glukosa, yaitu :

1. Hidrolisa asam

2. Hidrolisa asam – enzim 3. Hidrolisa enzim

(Kirk Othmer 3th Ed., Vol.22, p.502).

II.1.1 Hidrolisa Asam

Proses hidrolisa pati dengan katalis asam ditemukan pertama kali oleh Kirchoff pada tahun 1812. Sampai tahun 1938 tidak banyak kemajuan yang dicapai, kecuali sedikit kenaikan derajat konversi yang dinyatakan dengan Dekstrosa Ekuivalen (DE). Hasil hidrolisis dengan asam terbatas kandungan dekstrosa dan kemanisannya serta konversi di atas DE 55 menghasilkan sirup yang mengandung rasa agak pahit.

II.1.2. Hidrolisa Asam-Enzim

Hidrolisa dengan kombinasi sistem asam dan enzim ditemukan pada tahun 1940 oleh Langlois dan Dale. Pada proses ini mula-mula pati dihidrolisis dengan asam sampai DE 55, Kemudian hidrolisis dilanjutkan dengan memakai enzim amilolitik sampai DE 61-65. Produk ini lebih manis, tidak mengandung rasa pahit, serta tidak lekas mengkristal. (tjokroadikoesoemo,P.Soebijanto, 1986).

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

2

II.1.3. Hidrolisa enzim

Hidrolisa dengan menggunakan katalis enzim menghasilkan DE yang sangat tinggi, karena kinerja enzim yang spesifik, artinya setiap jenis enzim hanya menjadi katalisator untuk satu reaksi atau satu tipe reaksi sehingga dapat mencegah adanya reaksi samping.

Proses hidrolisis dengan memakai enzim glukoamylase diperkenalkan ke pasaran pertama kalinya pada tahun 1950 an. Enzim tersebut dapat menghidrolisis pati sampai mencapai DE 95 – 98 dengan kandungan dekstrosa sebanyak 93 – 95%. Dibandingkan dengan produk-produk hidrolisis sebelumnya. Produk ini lebih manis. (tjokroadikoesoemo,P.Soebijanto, 1986). proses pengolahan biji jagung menjadi sirup glukosa dengan hidrolisa enzim dapat digambarkan sebagai berikut :

Roll Mill

REAKTOR 1 REAKTOR II REAKTOR III MIXING

FILTRASI ION EXCHANGER

EVAPORATOR GLUKOSA

CORN

HCl WATER (Ca(OH)2) α-amylase Glukoamilase HCl

Cake Filtrate

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3

II.2. Pemilihan Proses

Untuk mendapatkan pabrik yang efisien dengan proses terbaik, perlu dilakukan seleksi proses dari beberapa proses yang ada. Seleksi tersebut didasarkan pada aspek teknis dan aspek ekonomis.

Dari kedua proses hidrolisa yang utama (hidrolisa asam dan hidrolisa enzim) terhadap pati dapat dibandingkan sebagai berikut :

Kondisi Hidrolisa asam Hidrolisa enzim

Reactor :

- Tekanan (atm)

- Suhu °C

- pH

- DE yang bisa

dicapai

3

2,3 55

1

4 – 4,5 95 - 98

(tjokroadikoesoemo,P.Soebijanto, 1986).

Proses hidrolisa enzim jika dibandingkan dengan hidrolisa asam mempunyai kelebihan sebagai berikut :

1. Dapat mencapai DE yang sangat tinggi yaitu sekitar 95 – 98 sehingga rasanya lebih manis. Sedangkan pada proses hidrolisa asam, konversi di atas DE 55 menghasilkan sirup yang mengandung banyak zat warna dan mempunyai rasa agak pahit.

2. Biaya energi lebih rendah karena suhu dalam reactor lebih rendah.

120 – 135 60

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

4 3. Tidak terjadi masalah korosi karena pH lebih tinggi.

Berdasarkan pertimbangan – pertimbangan di atas maka dalam hidrolisa pati menjadi sirup glukosa digunakan proses hidrolisa enzim.

II.3. Uraian Proses

Proses hidrolisa pati meliputi 3 tahap, yang tahap likuifikasi, tahap sakarifikasi, dan tahap penyelesaian.

II.3.1. Tahapan Likuifikasi

Liquifikasi adalah tahap pencairan pati serta hidrolisis pati secara parsial

dengan menggunakan enzim α-amylase. (www.cassavabiz.org).

Pati yang dibutuhkan untuk produksi diperoleh dari pati jagung, yaitu berupa tepung jagung. Dari penyimpanan, biji jagung diangkut dengan belt conveyor menuju bucket levator yang mengangkut biji jagung menuju roil mill untuk digiling menjadi tepung jagung.

Tepung jagung dibentuk menjadi bubu pati (slurry pati) dengan

penambahan air sampai mengandung 30 -35 % bahan kering.

(www.cassavabiz.org). ke dalam slurry juga dibubuhkan kofaktor yang berupa Ca(OH)2. (Godfrey, Tony, 2nd Ed., p.346). Penambahan Ca(OH)2 ini dilakukan

sampai kadar kapur di dalam slurry = 60 ppm.

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

5 optimum yaitu 6,0 - 6,5. (Kirk Othmer 3th Ed., Vol.22, p.502) dengan penambahan HCl.

Slurry kemudian dipanaskan sampai suhu 95 °C, selanjutnya dipompa ke reactor untuk dilakukan proses likuifikasi dengan menambahkan enzim α-amylase sebanyak 0,6 - 1 L/ton bahan kering. (Godfrey, Tony, 2nd Ed., p.346). Suhu 95 °C dipertahankan selama 1 – 2 jam. (Kirk Othmer 3th Ed., Vol.22, p.502).

II.3.2. Tahap Sakarifikasi

Slurry hasil tahap likuifikasi didinginkan sampai suhu 60°C, dan dipompa ke reactor berikutnya untuk dihidrolisa lebih lanjut (sakarifikasi) dengan bantuan enzim glukoamylase sehingga menghasilkan glukosa dengan konversi sebesar 96%. (tjokroadikoesoemo,P.Soebijanto, 1986). pH diatur sehingga mencapai 4,0–4,5. (Kirk Othmer 3th Ed., Vol.22, p.503) dengan menambahkan HCl. Proses sakarifikasi ini berlangsung selama 72 jam. (Considine, Douglas M, 1982).

II.3.3. Tahap Penyelesaian

Pada tahap penyelesaian dilakukan proses pemucatan, penyaringan, dan penguapan. Pemucatan bertujuan untuk menghilangkan bau, warna dan kotoran, serta menghentikan aktivitas enzim. Absorbenbyang digunakan adalah karbon aktif sebanyak 0,1 % bahan kering. (tjokroadikoesoemo,P.Soebijanto, 1986).

Penyaringan bertujuan untuk memisahkan karbon aktif yang tertinggal, dan kotoran yang belum terserap oleh karbon aktif. Hasil penyaringan kemudian dilewatkan pada kolom berisi resin penukar ion untuk memisahkan ion-ion logam

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

6 yang tak diinginkan pada sirup glukosa yang dihasilkan. Proses terakhir adalah penguapan yang dilakukan untuk mendapatkan sirup glukosa dengan kadar 50-55% berat. (Kirk Othmer 3th Ed., Vol.22, p.503).

III - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 60.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

1. Hammer Mill ( C-120 )

komposisi bahan masuk (kg) komposisi bahan keluar (kg)

A. Dari Hammer Mill A. Menuju Mixer :

Air = Air =

Protein = Protein =

Pati = Pati =

Lemak = Lemak =

Serat = Serat =

Abu = Abu =

Total = Total =

592.1443 592.1443 484.4817 484.4817 3929.6849 3929.6849 215.3252 215.3252 107.6626 107.6626 53.8313 53.8313 5383 5383

2. Mixer ( M-220 )

komposisi bahan masuk (kg) komposisi bahan keluar (kg) A. dari Screen Roll Mill A. keluar menuju tangki Liquifikasi

Air = Air =

Protein = Protein =

Pati = Pati =

lemak = lemak =

Serat = Serat =

Abu = Abu =

Ca(OH)2 = CaCl2 =

Total = HCl =

B. Dari air proses

Air =

C. dari tangki HCl 37 %

HCl 37 % =

Total = Total =

5384.430 0.092 8305.4006 3.7145 13693.5446 13693.5446 107.6626 107.663 53.8313 53.831 1.2995 1.949 484.4817 484.482 3929.6849 3929.685 215.3252 215.325 592.1443 8900.517

Neraca Massa --- III -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

2

3. Reaktor Liquifikasi ( R-320 )

komposisi bahan masuk (kg) komposisi bahan keluar (kg)

Air = Air =

Protein = Protein =

Pati = Pati =

lemak = lemak =

Serat = Serat =

Abu = Abu =

= =

α Amylase = α Amylase =

HCl = Glukosa =

HCl =

Total = Total =

0.0924 654.9475

0.0924

13696.4192 13696.4192

CaCl₂ 1.9493 CaCl₂ 1.9493

2.8746 2.8746 215.3252 215.3252 107.6626 107.6626 53.8313 53.8313 8900.5172 8835.0225 484.4817 484.4817 3929.6849 3340.2322

4. Reaktor Sakarifikasi ( R-420 )

Komposisi bahan masuk (kg) Komposisi bahan keluar (kg) A. Dari tangki Liquifikasi A. Menuju ke Tangki karbon aktif

Air = Air =

Protein = Protein =

Pati = sisa Pati =

lemak = lemak =

Serat = Serat =

Abu = Abu =

CaCl₂ = CaCl₂ =

α Amylase = α Amylase =

Glukosa = Glukosa =

HCl = HCl =

B. Dari Tangki Glukoamilase Glukoamilase = Glukoamilase =

C. Dari Tangki HCl HCl 37 % =

Total = Total =

5.0418 5.0418 36.0877 13737.5488 13737.5488 2.8746 2.8746 654.9475 4217.8618 0.0924 13.4449 107.6626 107.6626 53.8313 53.8313 1.9493 1.9493 484.4817 484.4817 3340.2322 133.6093 215.3252 215.3252 8835.0225 8501.4663

Neraca Massa --- III -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3

5. Tangki karbon Aktif ( M-510 )

Komposisi bahan masuk (kg) Komposisi bahan keluar (kg) A. Dari Tangki Sakarifikasi A. Menuju ke Rotary Vacuum Filter

Air = Air =

Protein = Protein =

sisa Pati = =

lemak = lemak =

Serat = Serat =

Abu = Abu =

= =

α Amylase = Glukosa =

Glukosa = Karbon Aktif =

HCl = HCl =

Glukoamilase = α Amylase =

B. Dari tangki Pemurnian : Glukoamilase = Karbon aktif =

Total = Total =

5.042 0.9949 13738.5437 13738.5437 4217.862 0.995 13.445 13.445 5.042 2.875

CaCl₂ 1.949 CaCl₂ 1.949

2.875 4217.862 215.325 215.325 107.663 107.663 53.831 53.831 8501.466 8501.466 484.482 484.482

133.609 sisa Pati 133.609

6. Rotary Drum Vacuum Filter ( H-520 )

Komposisi bahan yang masuk (kg)Komposisi bahan yang keluar (kg) A. Dari Tangki karbon aktif A. Keluar menuju Tangki Anion-Kation

Air = Filtrat :

Protein = Air =

= =

lemak = Glukosa =

Serat = HCl =

Abu =

=

Glukosa = B. Keluar dari Filter Press

= Cake =

= = =

= Air Pencuci =

Total = Total =

13.3389

HCl 13.4449

Air Pencuci 276.0509 276.0509

13738.544 13738.544

Karbon Aktif 0.9949 1104.2036

α Amylase 2.8746

Glukoamilase 5.0418

107.6626 53.8313

CaCl₂ 1.9493

4217.8618

sisa Pati 133.6093 CaCl₂ 1.9339

215.3252 4184.614

8501.4663

484.4817 8434.453

Neraca Massa --- III -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

4

Komposisi bahan masuk(kg) Komposisi bahan keluar (kg) A. Dari Rotary Vacuum Filter :A. Dari rotary drum vacum filter :

Air = Air =

CaCl2 = Glukosa =

Glukosa = =

HCl = B. Kation yang terserap :

B. Dari Kation Exhange : =

H+ =

Total = Total =

13.3389

Ca2+ 0.6969

0.0348

12634.3749 12634.3749

8434.4530 8434.4530

1.9339 4184.6143

4184.6143 HCl 14.6107

8. Tangki Anion exchanger ( D-540 )

Komposisi bahan masuk (kg) Komposisi bahan keluar (kg) A. Dari tangki Kation Exchange A. Keluar ke Evaporator

Air = Air =

Glukosa = Glukosa =

HCl =

B. Dari Tangki Anion Exchange B. Ion yang terserap

= =

Total = Total =

14.6107

12640.4830 12640.4830

8434.4530 8441.6583

4184.6143 4184.6143

OH - 6.8050 Cl - 14.2104

9. EVAPORATOR ( V-550 )

Komposisi bahan Masuk (kg) Komposisi bahan Masuk (kg) A. Dari tangki anion exchanger Uap :

Air = H2O =

Glukosa =

Produk ;

Air =

Glukosa =

= Total =

4184.6143

Total 12626.2726 12626.2726

8441.6583 5050.5090

4184.6143

3391.1493 7. Tangki Kation exchange ( D-530 )

IV - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

BAB IV

NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 60.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. Heater ( E-222 )

Bahan Air Protein Pati lemak Serat Abu

HCl

Total 170003.5215 170003.5215

0.2911 4.0751

Q_steam 114459.3884

----Q_loss ---- 5722.9694

172.2602 2411.6422

51.4089 719.7245

CaCl2 1.5984 22.3778

574.5953 8044.3341

9653.2710 135145.7934

645.9756 9043.6584

Panas masuk Panas keluar

44444.7327 8888.9465

Neraca Panas --- IV -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

2

2. Reaktor Liquifikasi ( R-320 )

Bahan Panas masuk Panas keluar

Air Protein Pati lemak Serat Abu

α Amylase HCl Glukosa

Total 790989.3161 790989.3161

ΔHR 13368.2059

----Q_loss ---- 1119.320

4.0751 4.075

---- 14670.824

Q_terserap ---- 22386.395

719.7245 719.724

CaCl₂ 22.3778 22.378

3.2469 45.456 135145.7934 114873.924 9043.6584 9043.658 2411.6422 2411.642 622226.2578 617647.585 8044.3341 8044.334

3. Cooler ( E-322 )

Bahan Air Protein Pati lemak Serat Abu

α Amylase Glukosa HCl

Q_loss Total

Q_terserap ---- 345367.6207

---- 38374.1801 767483.6015 767483.6015 45.4559 22.7280 14670.8236 7335.4118 4.0751 2.0376 2411.6422 1205.8211 719.7245 359.8622

CaCl2 22.3778 11.1889

8044.3341 4022.1671

114873.9244 57436.9622

9043.6584 4521.8292

Panas masuk Panas keluar

Neraca Panas --- IV -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3

4. Reaktor Sakarifikasi (R-420)

Bahan Air Protein Pati lemak Serat Abu

α Amylase HCl Glukosa

Q_terserap

Total 456584.2117 456584.2117

---- 76573.0479

ΔHR 72723.0398

----Qloss ---- 22829.2106

115.7139 296.4592

7335.4118 47240.0521

Glukoamilase 5.6948 39.8633

359.8622 359.8622

CaCl₂ 11.1889 11.1889

22.7280 22.7280

57436.9622 2297.4785

4521.8292 4521.8292

1205.8211 1205.8211

Panas masuk Panas keluar

308823.7927 297164.5036

4022.1671 4022.1671

5. Evaporator ( V- 550 )

Bahan

1708269.3012 1708269.3012

Qs 1561722.89

---Qloss --- 78086.14451

Glukosa 20086.14848 73649.2111

Uap Air --- 1370263.202

Panas masuk Panas keluar

Air 126460.2624 186270.7435

6. Barometric Condenser ( E-552)

Bahan Panas masuk Panas keluar

Uap Air 12287201.61

-Air pendingin 125791.4436

-Hs - 582923.2426

Hc - 11800923.65

Qloss - 29146.16213

12412993.0552 12412993.0552

Neraca Panas --- IV -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

4

7. Cooler ( E-555 )

259919.9546 259919.9546

Glukosa 73649.2111 6695.382827

Qterserap - 236290.8678

Bahan Panas masuk Panas keluar

V - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

Kapasitas produksi = 60.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. GUDANG BIJI JAGUNG ( F - 110 )

Fungsi : Menyimpan biji jagung sebelum di proses

Type : Bangunan beratap asbes, berdinding asbes dengan

kerangka besi dan lantai.

Spesifikasi :

Kapasitas = 753648 kg

Waktu penyimpanan = 168 jam =

1 minggu

Ukuran Tumpukan = 0,71 x 2,375 x 15 ft3

Ukuran

bangunan = 60 x 30 x 30 ft3

Bahan lantai = Semen cor bertulang

Bahan rangka atap = Besi Profil

Bahan rangka Pilar = Besi Profil

Jumlah

= 1

2. BELT CONVEYOR ( J - 111 )

Fungsi : Mengangkut biji jagung dari gudang ke bucket elevator

Type : Flat Idler

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

2

Spesifikasi :

Kapasitas : 12364.5375 lb/jam

Bahan

: Karet

Lebar

: 14 in

Panjang

: 10 m

Sudut

: 18 0

Kecepatan Belt : 100 ft/menit

Daya motor : 4.1 hp

Jumlah

: 1 Buah

3. BUCKET ELEVATOR ( J - 112 )

Fungsi : Mengangkut biji jagung dari Belt Conveyor ke Hammer

Mill

Type : Centrifugal discharge elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas : 5.6075 ton/jam

Tinggi Elevasi

: 25 ft

Kecepatan Bucket : 225 ft/menit

Bucket Spasing : 12 in

Ukuran Bucket : 6 x 4 x 4,25

Power

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3

4. HAMMER MILL (C-120)

Fungsi : Untuk menggiling biji jagung sampai menjadi ukuran 20 mesh

Type : Pensylvania Reversible Hammer mill

Spesifikasi :

Rotor dimension = 30 x 30 in

Kecepatan

= 1200 rpm

Power

= 100 hp

Kapasitas

= 40 ton/jam

5. SCREW CONVEYOR (J-121)

Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari Screen hamer mill ke Mixer

Type : Plain sponts or chutes

Spesifikasi :

Kapasitas : 217.0459 ft3 / jam

Panjang

: _{20 ft}

Diameter : 9 in

Kecepatan putaran : 110 R.p.m

Power

: _{0.3 hp}

Jumlah

: _{1 buah}

6. HOPPER ( F - 122 )

Fungsi : Menampung biji jagung untuk sebelum diproses.

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

4

Spesifikasi :

Kapasitas : 2170.4594 cft

Diameter : 11.5623 ft

Tinggi : 17.34340451 ft

Tebal shell : 5/16 in

Tebal tutup atas : 3/8 in

Tebal tutup bawah : 5/16 in

Tinggi konis : 10 in

7. TANGKI PENAMPUNG HCL ( F - 210 )

Fungsi : Menampung HCl sementara sebelum masuk mixer

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah datar

Spesifikasi :

Kapasitas : 205.0147 ft3

Diameter : 5.5839 ft

Tinggi : 8.3758 ft

Tebal Shell : 1/4 in

Tebal tutup atas : 1/4 in

Tinggi : 0.8352 ft

Tebal tutup bawah : 1/4 in

Jumlah : 1 buah

8. POMPA HCL (L-211)

Fungsi : Untuk mengalirkan HCl 37% dari tangki penampung HCl 37% ke Mixer

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

5

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.0001 cuft/dt

Total Dynamic Head : 20.1464 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 4%

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

9. MIXER ( M-220 )

Fungsi : Mencampur tepung jagung, HCl, air proses, dan Ca(OH)2

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk dished

Spesifikasi :

Kapasitas

: 429.9882 ft3

Diameter

: 7.1475 ft

Tinggi silinder

: 10.7213 ft

Tinggi Head

: 1.0424 ft

Tebal Shell

: 5/16 in

Tebal tutup atas dan bawah : 7/16 in

Bahan

: Stainless Steel SA 240 Grade S (Type 304) Jumlah

: 1

Dimensi Pengaduk

Type

: Plate blade turbin with 6 flte curved blade

Diameter impeler : 2.3825 ft

Lebar blade

: 0.4765 ft

Panjang blade

: 0.5956 ft

Power motor

: 3.2 hp

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

6

10. POMPA MIXER ( L-221 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Mixer ke Reaktor Liquifikasi

Tipe : Reciproating pump

Spesifikasi :

Fungsi

: Mengalirkan bahan dari Mixer ke Reaktor Liquifikasi Tipe

: Reciproating pump Bahan

: Commercial Steel Rate volumetrik

: 0.09527 cuft/dt

Total Dynamic Head : 21.4947 ft lbf / lbm

Effisiensi motor

: 83%

Power

: 0.7 hp

Jumlah

: 1 buah

11. HEATER ( E-222 )

Fungsi : Memanaskan larutan sebelum masuk ke Reaktor Liquifikasi

Spesifikasi :

Kapasitas : 852127.8476 Btu/jam

Ukuran :

Shell side :

ID : 10 in

B : 10 in

n : 1 passes

Tube side :

Nt : 40

L : 8 ft

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

7

OD : 0.75 in

BWG : 16

n : 4 passes

Pitch : Triangular Pitch 1"

Bahan konstruksi : Carbon Steel

12. REAKTOR LIQUIFIKASI ( R-320 )

Fungsi : Untuk menghidrolisis Pati menjadi glukosa dengan enzym α Amylase

Type : Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard Dished Head

Spesifikasi ;

Kapasitas

: 860.1569 ft3

Diameter

: 9.0059 ft

Tinggi silinder

: 13.5089 ft

Tinggi Head

: 1.2897 ft

Tebal silinder

: 7/16 in

Tebal Head atas dan bawah : 7/16 in

Bahan

: Stainless Steel SA 240 Grade S (Type 304) Jumlah

: 1

Dimensi Pengaduk : Type

: Plate blade turbin with 6 flte curved blade

Diameter impeler : 3.0020 ft

Lebar blade

: 0.6004 ft

Panjang balde

: 0.6004 ft

Power motor

: 2 hp

Dimensi coil :

OD

: 1.3 in

ID

: 1.12 in

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

8

Flow area

: 0.99 in2

Panjang coil

: 29.6472 ft

Jumlah lilitan

: 2

13. POMPA LIQUIFIKASI ( L-321 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Reaktor liquifikasi ke Reaktor Sakarifikasi

Tipe : Centrifugal pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.09959 cuft/dt

Total Dynamic Head : 21.7077 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 83%

Power : 1.0 hp

Jumlah : 1 buah

14. TANGKI ENZIM α AMILASE ( F-310 )

Fungsi : Untuk menampung enzym α Amylase sementara sebelum masuk ke

mixer

Type : Tangki berbentuk silinder dengan tutup atas dished dan tutup bawah datar

Spesifikasi :

Kapasitas : 63.4566 ft3

Diameter : 3.7772 ft

Tinggi : 5.6658 ft

Tebal : 3/16 in

Tebal : 3/16 in

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

9

Tinggi : 0.5989 ft

Tebal Tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

15. POMPA ENZIM α AMILASE ( L-311 )

Fungsi _{: Untuk mengalirkan α Amylase dari tangki α Amylase ke Mixer}

Tipe : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.0001 cuft/dt

Total Dynamic Head : 21.9402 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 30%

Power : 1.0 hp

Jumlah : 1 buah

16. COOLER ( E-322 )

Fungsi : Mendinginkan larutan sebelum masuk ke Reaktor

Sakarifikasi

Type : Shell and tube exchanger

Spesifikasi :

Kapasitas : 1142102.4019 Btu/jam

Ukuran :

Shell side :

ID : 15.25 in

B : 15.25 in

n : 1 passes

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

10

Tube side :

Nt : 80

L : 8 ft

OD : 0.75 in

BWG : 16

n : 2 passes

Pitch : Triangular Pitch 15/16"

Bahan konstruksi : Carbon Steel

17. REAKTOR SAKARAFIKASI ( R-420 )

Fungsi : Untuk menghidrolisis Pati menjadi glukosa dengan enzym Glukoamilase Selengkapnya di bab VI perancangan alat Utama

18. POMPA SAKARIFIKASI ( L-421 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Reaktor Sakarifikasi ke Tangki Pemurnian

Tipe : Centrifugal pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.09822 cuft/dt

Total Dynamic Head : 21.3143 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 83%

Power : 1.0 hp

Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

11

Fungsi : Fungsi : Untuk menampung enzym AMG sementara sebelum

masuk ke Tangki sakarifikasi

Type : Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standard Dished dan tutup bawah berbentuk flat datar.

Spesifikasi :

Kapasitas : 111.2987 ft3

Ukuran Bejana :

Diameter : 4.5552 ft

Tinggi : 6.8328 ft

Tebal : 5/16 in

Ukuran Tutup atas dan bawah :

Tebal : 5/16 in

Tinggi : 0.7000 ft

Jumlah : 1 buah

20. POMPA GLUKOAMYLASE ( L-411 )

Fungsi : Untuk mengalirkan Glukoamilase dari tangki Glukoamilase ke Reaktor

Sakarifikasi

Tipe : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.0005 cuft/dt

Total Dynamic Head : 30.9171 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 18%

Power : 1.0 hp

Jumlah : 1 buah

21. TANGKI PEMURNIAN ( M-510 )

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

12

Fungsi : untuk menghilangkan warna yang terjadi selama proses

Type : Tangki berupa silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard

Dished Head

Spesifikasi :

Kapasitas

: 431.3093 ft3

Diameter

: 7.1548 ft Tinggi silinder

: 10.7322 ft Tinggi Head

: 1.0433 ft Tebal Shell

: 5/16 in

Tebal tutup atas dan bawah : 3/16 in

Bahan

: Stainless Steel type 304 grade 3 (SA-167) Jumlah

: 1 buah

Dimensi Pengaduk : Type

: Plate blade turbin with 6 flte curved blade

Diameter impeler : 2.3849 ft

Lebar blade

: 0.4770 ft

Panjang blade

: 0.4770 ft

Power motor

: 2.6 hp

22. POMPA TANGKI PEMURNIAN ( L-511 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Tangki Pemurnian ke Filter Press

Tipe : Centrifugal pump

Spesifikasi :

Tipe : Centrifugal pump

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0,09818 cuft/dt

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

13

Total Dynamic Head : 31 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 83%

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

23. ROTARY DRUM VACUM FILTER ( H - 520 )

Fungsi : Untuk memisahkan cake dari filtratnya

Type : Plate & Frame Filter Press

Dasar pemilihan : Efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Spesifikasi :

Fungsi = Memisahkan partikel padat dan cair

Kapasitas = 21.696 gpm

Panjang drum = 20 ft

Diameter = 10 ft

Luas permukaan = 620 ft

Effisiensi

motor = 80%

Power = 4 Hp

24. POMPA ROTARY DRUM VACUM FILTER ( L-522 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Filter Press ke kation Exchange Tipe : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.09244 cuft/dt

Total Dynamic Head : 31 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 82%

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

14

Power : 1.0 hp

Jumlah : 1 buah

25. TANGKI PENAMPUNG RDVF (F- 521 )

Fungsi

: Tangki Penampung filtrat dari (H-520) Tipe Alat

: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah standard dished head

Spesifikasi :

Diameter : 96 in

Tinggi : 35.3 ft _{= 423.626 in}

Tebal Shell : 3/16 in

Tebal Tutup Atas : 1/4 in

Tebal Tutup Bawah : 1/4 in

Jumlah : 1 unit

26. TANGKI PENUKAR KATION ( D-530 )

Fungsi : Untuk menghilangkan ion Ca++ dari larutan

Type : Berbentuk silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk standart dishead

Spesifikasi :

Resin yang digunakan : Amberlite IRA-120 Polystirene

Tinggi Bed : 0.9 m

Diameter bed : 0.4 m

Tebal Shell : 3/16 in

Tebal tutup atas dan bawah : 3/16 in

Resin yang dibutuhkan : 95.8745 kg/tahun

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

15

27. TANGKI PENUKAR ANION ( D-540 )

Fungsi : Untuk menghilangkan ion Cl - dari larutan

Type : Berbentuk silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk standart dishead

Spesifikasi :

Resin yang digunakan : Amberlite IRA-120 Polystirene

Tinggi Bed : 1.5 m

Diameter bed : 1.2663 m

Tebal Shell : 3/16 in

Tebal tutup atas dan bawah : 5/16 in

Resin yang dibutuhkan : 1499.8314 kg/tahun

Waktu Regenerasi : 330 hari atau 1 tahun sekali

28. POMPA PENUKAR ANION ( L-541 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Anion Exchange ke Evaporator

Tipe : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate volumetrik : 0.09134 cuft/dt

Total Dynamic Head : 21.0778 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 82%

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

29. EVAPORATOR ( V-550 )

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

16

Fungsi : Untuk memekatkan glukosa sampai kondisi 55% Type : Single efek evaporator short tube type

Spesifikasi :

Kapasitas : 100711.5254 cuft/jam

Diameter : 4 ft

Tinggi : 6 ft

Tebal Silinder : 3 / 16 in

Tebal tutup : 3 / 16 in

Bahan : Carbon Steel SA - 283 grade C

Jumlah : 1 Buah

30. POMPA EVAPORATOR ( L-551 )

Fungsi : Mengalirkan bahan dari Evaporator Ke cooler

Tipe : Centrifugal Pump

Spesifikasi :

Bahan

: Commercial Steel Rate volumetrik

: 0.05474 cuft/dt

Total Dynamic Head : 10.3871 ft lbf / lbm

Effisiensi motor

: 82%

Power

: 1.0 hp

Jumlah

: 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

17

Fungsi : Mengkondensasi uap dan menjaga tekanan evaporator

Type : Multi jet Spray

Spesifikasi :

Bahan : carbon steel

Volumetrik uap : 1546.457917 cuft/menit

Diameter pipa : 12 in

Panjang total pipa : 34 ft

tekanan : 1.909325 psia

Air pendingin : 191.32 kg/jam

Jumlah alat : 1 buah

32. STEAM JET EJECTOR ( E-553 )

Fungsi : memvacuumkan evaporator

Type : Single stage steam jet-ejector

Dasar Pemilihan : Sesuai untuk penjagaan tekanan vacum

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : carbon steel

Inlet (suction) : 1.22 in

Outlet : 0.91853 in

Panjang : 11.0224 in

Kapasitas design : 10.7989 lb/jam

Kebutuhan steam : 1107 lb/jam

Jumlah alat : 1 buah

33. HOT WELL ( F -554 )

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

18

Fungsi : Menampung kondensat selam 1 jam

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm

- Suhu = 45 0C

- Waktu penyimpanan = 1 jam

Spesifikasi :

Kapasitas : 2 m3

bentuk : Empat Persegi Panjang

Ukuran : Panjang = 1.6 m

: Lebar = 1.6 m

: Tinggi = 0.8 m

Bahan Konstruksi : Beton

Jumlah : 1 Buah

34. COOLER ( E-555 )

Type : Shell and tube exchanger

Fungsi : Mendinginkan larutan sebelum masuk ke tangki penampung sementara

Spesifikasi :

Shell side :

ID : 15.25 in

B : 15.25 in

n : 1 passes

Tube side :

Nt : 200

L : 8 ft

OD : 0.75 in

Spesifikasi Alat --- V -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

19

n : 2 passes

Pitch : Triangular Pitch 15/16"

Bahan konstruksi : Carbon Steel

35. TANGKI PENAMPUNG PRODUK ( F - 560 )

Fungsi : Menampung produk Glukosa

Tipe : Silender tegak dengan tutup atas berbentuk standart dishead dan

alas berbentuk flat datar

Spesifikasi :

Kapasitas : 2787.2510 ft3

Diameter : 13.3271 ft

Tinggi : 19.9906 ft

Tebal Shell : 5/16 in

Tebal tutup atas : 5/16 in

Tinggi : 1.8666 ft

Tebal tutup bawah : 5/16 in

Jumlah : 1 buah

VI - 1

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Direncanakan sebuah reaktor berpengaduk yang dilengkapi dengan coil pendingin. Reaktor ini beroperasi secara Batch. Pada reaktor ini terjadi proses utama yaitu reaksi antara pati dengan enzim glukoamylase menjadi glukosa. Secara garis besar, spesifikasi alat sebagai berikut :

Nama Alat : Reaktor Sakarifikasi

Bentuk : Bejana tegak dengan bagian-bagian sebagai berikut :

- Dinding :Silinder

- Tutup atas :Dished

- Tutup bawah :Dished

Perlengkapan : - Pengaduk

- Coil pendingin

Kondisi Operasi : - Tekanan operasi =1 atm

- Suhu operasi =600C

Waktu Operasi : 74 jam / batch dengan siklus operasi sebagai berikut :

Waktu pengisian = 1jam

Waktu reaksi = 72jam

Waktu pengosongan = 1jam +

74jam

Kondisi reaktor beroperasi secara batch, maka dalam 1 hari beroperasi

= 24 jam = 0.32batch

74 jam / batch hari

6.1. DIMENSI REAKTOR

6.1.1. Menentukan Volume

Total massa masuk = 13696.4192 kg / jam

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

2

= 30195.1258 lb / jam

ρbahan = 1.172123246 kg/liter

= 73.17565424 lb/cuft

Rate Volumetrik = 30195.1258

73.1757

= 412.6389586 cuft/jam

Volume Liquid = 412.639 = 412.639 ft3

= 412.639 x 72 jam

Jumlah tangki yang dibutuhkan sebanyak = 18 buah.

Volume bahan untuk masing-masing reactor = 1650.555834 cuft

Ditetapkan volume bahan = 80% volume reaktor

Volume Reaktor = 100 x 1650.56 = 2063.19ft3

Ditetapkan rasio dimensi, H = 1.5 B & Y , Pers 5.11

D

Volume dished head, V = 0.000049 Di 3

Volume total = Volume Shell + (2 x (Volume dished head))

2063.19 =  Di2 H + (2 x (0.000049 Di 3))

4

2063.19 =  Di 2 (1.5 ) D) + (0.000098 Di 3)

4

2063.19 = 1.1775 Di 3 + 0.000098 Di 3

Di 3 = 1752.04 ft3

Di = 12.0554 ft  11.0 ft

6.1.2. Tebal Shell

a. Menentukan Tinggi Liquid pada Shell ( h liq )

Volume Liquid pada shell = Volume total liquid - Volume Tutup bawah = Di2 x h liq = 2063.195 - (0.000049)Di 3

4

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3 = (0.785 ) (12.0554) 2 ) x h liq = 2063.195 - ( (0.000049)(12.0554) 3)

h liq =18.0838 ft

b. Menentukan Tekanan Design

Bejana beroperasi pada tekanan atmosfir, maka tekanan perencanaan

ditentukan oleh tekanan hidrostatiknya.

P operasi = P hidrostasik =  x h liquid

144

= 73.1757 x 18.0838

144

= 9.1896 psi

Untuk keamanan diambil P design = 1.1 x 9.1896

= 10.1085 psi

Bahan yang digunakan = Carbon Steel SA - 240 Grade S

f = 12650 psi B & Y, tabel 13.1, hal 251

Sambungan ( Double Welded Butt Joint ) e = 0.8

Faktor korosi ( c ) = 0.125

ts = P x Ri + c (B & Y, ASME Code, pers 13-1)

f . e - 0.6 P

Keterangan :

ts = tebal shell, in

P = tekanan design, psi

f = maks allowable stress = 12650 psi (B & Y, tabel 13.1, hal 251 )

Ri = jari-jari dalam, in

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

4

maka :

ts = 10.1085 x 44.2740 + 0.125 (12650x 0.8) - (0.6 x 10.1085)

= 0.1693 in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal shell= 3/16 in

c. Menentukan Tinggi Shell

Volume dished head, V = (0.000049 Di 3) ( B & Y , Pers 5.11)

Volume total = Volume Shell + (2 x (Vol dished head ))

2063.195 =  Di2 Hs + (2 x (0.000049) Di 3)) 4

2063.195 =  12.0554 2 ) (Hs ) + (0.000098)( 12.0554) 3 )) 4

2063.195 = 114.0858 Hs + 0.1717

Hs = 18.0831 ft 11 ft Cek :

H = 18.0831 = 1.5 ( MEMENUHI )

D 12.0554

6.1.3. Tinggi Tutup

Dari figure 5.8, hal 87, B & Y, dihitung ukuran-ukuran sebagai berikut :

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

5

a = ID

2

b = r - ( BC)2 - (AB)2

AB = ID - icr

2

Dari tabel 5.4, hal 87, B & Y diperoleh :

Pada t = 3/16 in

icr = 9/16 in

sf = 2 maka ;

AB = ID – icr = 144.6646 - 9 = 71.7698 inc

2 2 16

BC = r - ( icr ) ; untuk standard head r = OD OD standard dari B & Y, tabel 5.7 ; OD = ID

OD = ID = 144.6646 in 90 in

BC = 90 - 9/16 = 89.4375 in

b = r - ( BC)2 - (AB)2

= 90 - (89.43757 ) 2 - (1.7698) 2 = 36.63183 in

OA = t + b + sf

= 3/16 + 36.6318 + 2 = 38.8193 in = 3.2349 ft

6.1.4. Tinggi Tangki Total

Tinggi tangki total = tinggi shell + 2 ( OA )

= 18.0831 + ( 2 x 3.2349 ) = 24.5530 ft

6.1.5. Tinggi Tutup Bawah dan Tinggi Liquid Total ( hl )

Tinggi total bhn dlm reaktor = tinggi bhn dlm shell + tinggi tutup bawah

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

6 = 21.3188 ft

P hidrostasik =  x h liquid 144

P hidrostasik = 73.1757 x 21.3188 = 10.8334 psi 144

P design = 1.1 x 10.8334 = 11.9168 psi

Tebal tutup bawah untuk standard dished pada tabel 5.7, B & Y, pada OD = 90" ( Code ASME ), diperoleh :

r = 90 dan icr = 51/2

untuk icr = 6% r

icr = 5 1/2 = 0.061

r 90

maka :

th = 0.885 . P . rc + c ASME CODE, B & Y, pers 13-12 f . e - 0.1 P

Keterangan :

th = tebal tutup, in

P = tekanan design, psi

f = maksimum allowable stress = 12650 psi

Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi = 0.8

r = rc = 90 in

maka ;

th = 0.885 x 11.9168 x 90 + 0.125

12650 x 0.8 - 0.1 x 11.9168

= 0.2188 in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal tutup 3/16 in

6.2. PERANCANGAN PENGADUK

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

7

Agar reaksi yang terjadi lebih sempurna dan suhu didalam reaktor merata.

6.2.1. Power Pengaduk

Didasarkan pada buku Mc. Cabe, fig 9.9 jilid 1, ed Indonesia.

Dimana :

Dt = Diameter tangki

Da = Diameter agitator

H = Kedalaman liquid dlm tangki

E = Jarak agitator

J = lebar bafle

w = lebar blade

L = panjang blade

Mc Cabe, hal 235, jilid 1 ;

Da = 1 H = 1 J = 1

Dt 3 Dt Dt 12

W = 1 E = 1 L = 1

Dt 5 Da Da 4

Dt = Diameter tangki = 12.0554 ft Da = 1 x Dt = 1 x 12.0554

3 3

= 4.0185 ft = 4.0185 = 1.2248 m

3.2808

E = 1 x Da = 1 x 4.0185

= 4.0185 ft = 4.0185 = 1.2248 m

3.2808

L = 1 x Da = 1 x 4.0185

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

8

= 1.0046 ft = 1.0046 = 0.3062 m

3.2808

J = 1 x Dt = 1 x 12.0554

12 12

= 1.0046 ft = 1.0046 = 0.306 m

3.2808

w = 1 x Da = 1 x 4.0185

5 5

= 0.8037 ft = 0.8037 = 0.2450 m

3.2808

Type : Turbin enam daun rata

Dasar pemilihan : - sesuai digunakan untuk range viscousitas tinggi

- dapat beroperasi pada kecepatan tinggi

Kecepatan ( V ) = 200 - 250 m / menit (Joshi, hal 389) sg liquid = 1.1754

Jumlah impeller = h liquid x sg liquid

Dt

= 18.0838 x 1.1754

12.0554

= 1.7632  2 buah

Ditetapkan : kecepatan pengadukkan ( N ) = 65 rpm = 1.1 rps

sehingga : V =  . Da . N

= 3.14 x 4.0185 x 65 x 0.3048

= 249.9872 m / menit ( MEMENUHI )



 campuran = 73.1757 lb / ft3 = 1.3556 gr / cc



 campuran ;

s= volume fraksi solid

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

9 s= volume fraksi solid = Volume solid / volume total bahan masuk

= 994.9101

30195.126

s= 994.9101 = 0.0329 s < 0.1  30195.1258

maka  campuran ;  Perry's 5 ed, pers. 3-247

ln  campuran = 2.5 s ; c = 1 - 1.5   liquid 1 - c . s

  liquid = 0.8 Cp ln  campuran= 2.5 x 0.0329

0.8000 1 - 1 x 0.0329

ln  campuran= 0.0852    

0.8000

 campuran = 0.8000 x 1.0890 = 0.8712

 campuran = 0.8712 cp = 0.0006 lb / ft s Bilangan Reynold (NRe) :

NRe = Da2 . N . 



= 4.0185 2 x 1.1 x 73.1757 ft2 rps lb / ft3

0.0006 lb / ft s

= 2186656.5498

Dari Mc. Cabe, tabel 9.2, hal 245 ed Indonesia, jilid 1, diperoleh :

Np = KT = 6

Np = P . gc  . N3 . Da5

P = KT .  . N3 . Da5 Mc. Cabe, pers 9.24

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

10 = 6 x 73.1757 x 1.1 3 x 4.0185 5

32 = 18180.1784 lbf ft / s

= 18180.1784 = 33.05487 hp

550

Gland Losses = 10% x 33.0549 Joshi, hal 399

= 3.3055 hp

Power yang hilang akibat transmisi

= 20% x 3.3055 Joshi, hal 399

= 0.6611 hp

Power yang diperlukan = 3.3055 + 0.6611

= 3.9666 hp  3 hp

6.2.2. Perancangan Poros Pengaduk

Bahan konstruksi = Commercial Cold Rolled Steel ( MV Joshi, tabel 5.2)

Permissible shear stress in shaft = 550 kg / cm3

Elastic limit in tension = 2460 kg / cm3

a. Panjang Poros

Panjang Poros = tinggi bejana + tinggi poros diatas bejana -tinggi poros diatas dasar tangki

Ditetapkan tinggi poros diatas bejana = 12 in

Panjang Poros = ( 24.55296 x 12 ) + 12- (4.0185 x 12)) = 258.4140 in = 21.5345 ft

= 6.5638 m

b. Diameter Poros

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

11

- Torsi ( momen puntir ) ( Joshi, pers 14.8 )

Tc = hp x 75 x 60

2 N

= 3 x 75 x 60 = 33.0720 kg m 2 x 3.14 x 65

- Torsi Maksimum ( T_{m ) = 1.5 - 2.5 Tc} Diambil Tm = 1.5 Tc

= 1.5 x 33.0720 = 49.6080 kg m

fs =Tm Joshi, pers 14.9

Zp

Zp =T_{m Joshi, pers 14.9}

fs Zp =  . dp3

Dimana : fs = shear stress

Zp = polar atau modulus section

dp = diameter poros

Zp = 49.6080 kg m x 100 cm

550 kg/cm 3 1 m

= 9.0196 cm 3

9.0196 = 3.14 dp 3

16

dp 3 = 45.9600

dp = 3.5820 cm  8 cm

- Bending Momen

Fm = Tm Joshi, pers 14.11

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

12 Dimana : Rb = jari-jari blade

Rb = 1 x Da

2

= 1 x 4.0185

2

= 2.0092 ft = 0.6125 m

Fm = T_m

0.75 Rb

= 49.6080 = 107.9976 kg

0.75 x 0.6125

M = Fm x Lp

Lp = panjang poros = 6.5638 m

M = 107.9976 x 6.5638

= 708.8745 kg m

- Bending Momen Ekuivalen ( Me ) (Joshi, pers 14.10)

Me = 1 (M + (M 2 + T_m 2

) 0.5 )

2

Me = 1 (708.8745 +((708.8745) 2 + (49.6080) 2 )0.5)

2

= 709.7413 kg m

- Stress ( f ) yang disebabkan oleh Me (Joshi, pers 14.13)

f = Me

Z

= Me

     dp 3

32

f = 709.7413 x 100 kg cm

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

13 3.14 x 8 3 cm3

32

= 1412.7017 > 2460 kg/cm2 tidak dapat dipakai

Dicoba : dp = 14 cm Joshi, pers 14.13

f = Me

Z

= Me 

  dp 3 32

= 709.7413 x 100 kg cm

3.14 x 14 3 cm3 32

= 263.5945 < 2460 kg/cm2 ( dapat dipakai )

- Defleksi Sof Joshi, pers 14.14

  = w . Lp 3

3 . E . I

E = 19.5 x 10 5 kg / cm2 Joshi, hal 413

  = Fm x (6.5638 x 100 )3

3 x 19.5 x 105 x (x 14 4 ) 64

  = 107.9976 x 6.5638 x 100 3

3 x 19.5 x 10 5 x 1884.7850

= 2.7699

sehingga dp 14 cm memenuhi syarat

6.2.3. Perancangan Blade

Blade terbuat dari carbon steel, f = 550 kg / cm2

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

14

Panjang blade, L ( bl ) = 0.3062 m = 12.0555 in

Lebar blade, w ( bw ) = 0.2450 m = 9.6444 in

Tebal blade, ( bt ) = 2 cm = 0.7874 in

Strees max = T_m bt x bw2

n

fm = 49.6080 x 100

2 x 24.4968 2

6

= 24.8001 < 550 kg / cm2

Karena stress max lebih kecil dari pada stress yang diijinkan, maka ukuran blade dapat digunakan.

6.2.4. Perencanaan Hubungan dan Keys

Diameter hubungan dari pengaduk = 1.1 x diameter poros

= 1.1 x 14

= 15 cm

Panjang hubungan = 2.5 x diameter poros

= 2.5 x 14

= 35 cm

Panjang keys, l =1.5 x diameter poros

= 1.5 x14

= 21 cm

T_{m = l . D . fs = l . t - f . C Joshi, pers 5.6}

d 2

2

Dimana :

m= momen puntir maksimum

dp = diameter poros l = panjang key t = tebal key

fs = stress yang diijinkan untuk karbon steel = 650 kg / cm2

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

15 fc = 1300 kg / cm2

T_{m = l . D . fs}

D

2

49.6080 x 100 = 21 x b x 650

14

2

708.6862 = 13650 b b = 0.1 cm = 5.1918 mm t = 0.1 cm = 5.1918 mm

Digunakan ukuran = 5.1918 mm x 5.1918 mm x 21 cm key

6.2.5. Perencanaan Coupling

Coupling digunakan untuk menghubungkan poros pengaduk pada

proses

penggerak, digunakan jenis Damp Coupling yang terbuat dari cast iron ( stress yang diijinkan pada abut hot rolled steel =587 kg / cm2 )

Gaya perbaut = 2 T_{max Joshi, pers 5.15} 

 .  . d n 2 Keterangan :

  = koefisien friksi antara poros dan lengannya

= 0.25 untuk cast iron dan steel

dp = diameter poros

n = jumlah baut

= 6 untukdiameter poros 50 mm = 8 untuk diameter poros yang besar maka,

P = 2 x 49.6080 x 100 = 225.6962 kg

3.14 x 0.25 x 14 x 8 2

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

16

Luas Baut, A = P

Fst Dimana :

fst = stress shears dari ball untuk Cold rolled carbon = 550 kg / cm2

Luas Baut, A = 225.6962 = 0.410357 cm2 550

Dimana :

A = 1  . d2

4

diameter baut = √ A x 4



= √0.410357 x 4

3.14

= 0.7230 cm = 7.230128 mm

Overall diameter coupling = 2 x diameter poros

= 2 x 14

= 28 cm

6.2.6. Perencanaan Bearing

Bearing berfungsi untuk menahan poros agar tetap berada pada tempat nya selama proses operasi berlangsung. Type bearing yang dipilih adalah deep Grove Ball Bearing dengan diameter poros 14 cm

1. Berat poros

Berat poros = p x dp 2 x Lp x 

4

Dimana :

 = densitas poros ( stainless steel )

 = 0.2827 lb / in3 Perry's, 3-95

Lp = panjang poros = 258.4140 in

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

17 dp =diameter poros = 14 cm x 0.3937 = 5.5118 in

Berat poros = 3 x 6 2 x 258.414 x 0.2827 4

= 1742.2019 lb

2. Berat blade

Berat blade = wb = n x bl x bw x bt x  Dimana :

n = jumlah blade = 6 buah bl = panjang blade = 12.0555 in bw = lebar blade = 9.6444 in bt = tebal blade = 0.7874 in

wb = 6 x 12.0555 x 9.64443 x 0.787402 x 0.2827 = 155.2876 lb

3. Berat impeller

Berat impeller = w = Berat blade + Berat hubungan dan key Berat hubungan dan key = 40 lb ( assumsi )

w = 155.2876 + 40 =195.2876 lb

4. Berat Radial

Berat radial = Fr = Berat impeller + Berat poros = 195.2876 +1742.2019

= 1937.4894 lb

5. Berat axial

Berat axial = Fa = Berat poros = 1742.2019 lb - Keadaan static

Po = 0.6 Fr + 0.5 Fa SKF katalok, hal

46

=(0.6 x 1937.4894) + 0.5 x 1742.2019

= 2033.5946 lb

Co = So x Po

dimana :

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

18 Po = equivalent static bearing load, N

So = statik safety factor = 1.5 SKF katalok, hal 47

Co = 1.5 x 2033.5946 = 3050.391907 lb

Fa = 1742.2019 = 0.57114 , diperoleh e = 0.44

Co 3050.3919

Fa = 1742.2019 = 0.8992 > 0.44 (e) SKF, hal 141

Fr 1937.4894

maka,

x = 0.56 SKF katalok, hal 141

y = 1

- Keadaan Dinamik P = x . Fr + y . Fa

= 0.56 x 1937.4894 +1x 1742.2019

= 2827.1960

Diambil umur operasi 40000 jam ( SKF, tabel 1 hal 31 ) dan pada rpm = 90 didapat dari grafik hal 29 SKF

C/P = 6

C = 6 x 2827.1960

= 16963.1758 lbf

= 16963.1758 1N = 0.255 lbf, SKF

0.255

= 66522.2579

Diperoleh kapasitas bearing dengan diameter poros

= 140 mm, (SKF, hal 140)

mempunyai harga C = 62000 > 66522.2579 Boundari Dimentions ;

d = 140 mm

D = 240mm

C = 62000

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

19

Co = 64000

Limiting speeds = - Lubrication Grease = 3000 rpm

- Lubrication Oil = 3600 rpm

Dimensi :

d = 163 mm

Di = 187 mm

r = 2

Abutment dan Fillet Dimentions :

da = 146.5

Da = 203.5

ra = 1 max

6.3. PERENCANAAN COIL PENDINGIN

Untuk mempertahankan suhu reaksi 60oC, maka digunakan coil pendingin, dan sebagai media pendingin digunakan air.

Rate pendingin = 3828.6524 = 3828.6524

Jumlah batch x waktu operasi 0.32 x 72

= 163.9585 kg / jam

= 361.4628955 lb / jam

t1, 30 oC

T1, 110 oC T2, 110

t2, 40 oC

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

20

hc = 0.87 k x L2 . N .  2/3 x c .  x  0.14

Kern,

Di  k w pers 20-4

Dimana :

L atau Da = Diameter pengaduk = 4.0185 ft Di = Diamter tangki = 12.0554 ft = 3900 rph N = Putaran pengaduk = 65 rpm = 1.1 rps

  = densitas campuran = 73.1757 lb / ft3 C = kapasitas panas = 1 Btu / lb oF

k = konduktivitas thermal = 0.0595 Btu / jam ft ( oF / ft )

  = viscousitas campuran = 0.0006 lb / fts = 2.11 lb / ft jam

0.14

w = 1 , untuk larutan air

hc = 0.87 x 0.0595 x 4.0185 2 x 3900 x 73.1757 2/3 x 1 x 2.11 1/3 x 1

12.0554 2.11 0.0595

hc = 237.5709 Btu / jam ft2oF

Panas yang diserap, Q = 76573.0479 kkal / jam

= 303841.8542 Btu / jam

Panas yang diserap setiap reaktor = 76573.0479 x 3.6 =275662.9725 kkal/jam

=1093830.675 BTU/jam

Flow rate ( Qf ) = 361.4628955 lb / jam 73.1757 lb / ft3

= 4.9397 ft3 / jam = 0.0014 ft3 / s

Dari Peters & Timmerhaus 4th ed., p. 496 didapatkan :

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

21

ID optimum = 3.9 Qf 0.45 0.13

= 3.9 0.0014 0.45 73.18 0.13 = 0.3510 in

Digunakan pipa 5 in sch. 40 Dari Kern, tabel 11, didapatkan :

OD = 5.6250 in = 0.4688 ft ID =4.9810 in = 0.4151 ft at =30.0000 in2= 0.2083 ft  a" =2.2580 ft2 / ft

 air= 0.84 Cps = 2.0320 lb / ft jam

k air = 0.356 Btu / jam ft2 ( oF / ft ) Kern, fig15

Gt = w = 361.4629 = 1735.021898 lb Kern, table 4

at 0.2083 jam ft2

NRe = ID x Gt

= 0.4151 x 1735.021898 = 354.411

2.0320

hi = 1170 Btu / jam ft2oF Kern, fig. 25

hio = hi x ID

OD

= 1170 x 0.4151 = 1036.0480 Btu

0.4688 jam ft oF

D lilitan = 60% - 80% Diameter tangki

Diambil = 60% Di tangki

D lilitan = 0.60 x 12.0554 = 7.2332 ft

hio coil = hio pipa lurus x 1 +3.5 ID coil

D lilitan

= 1036.048 x 1 + 3.5 x 0.4151

7.2332

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

22

UC = hc x hio = 237.5709 x 1244.1379

hc + hio 237.5709 + 1244.1379

= 199.4798 Btu / j ft oF

Rd = 0.002

1 = 1 + Rd

UD UC

1 = 1 + 0.002

UD 199.4798

= 0.0070

UD = 142.5915 Btu / j ft oF

a. Luas Perpindahan Panas

Suhu air masuk, t1 = 25 oC = 77 oF

Suhu air keluar, t2 = 45 oC = 113 oF

Suhu larutan, T1 = T2 = 60 oC = 140 oF

t1 = 140 - 113 = 27 oF

t2 = 140 - 77 = 63 oF

LMTD = t2 - t1

ln t2

t1

LMTD = 63 - 27 = 42.4880 oF

ln 63

27

A = Q UD x t

= 1093830.6750 = 180.5469 ft

142.5915 x 42.4880 

b. Panjang Coil

Perancangan alat utama --- VI -

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

23

L = A = 180.5469 ft = 79.9588 ft

a" 2.2580 ft2 / ft

c. Banyak Lilitan

Banyak lilitan = Panjang coil

 x D lilitan

= 79.9588 3.14 x 7.2332

= 3.5205  4 lilitan

Banyaknya lilitan = 12.000 buah

Ditetapkan jarak antar lilitan 60 in

Tinggi coil = (n- 1) x Jarak antar lilitan + (n x OD coil)

= (12 - 1) x 60 + (12 x 5.6250 )

Tinggi coil = 727.5000 in = 60.6250 ft

Tinggi liquida dalam reactor = 21.3188 ft

Tinggi liquida > tinggi coil, maka design coil dapat digunakan.

6.5. PERENCANAAN NOZZLE

6.5.1. Nozzle pada Shell

a. Nozzle untuk Pemasukkan Bauksit

Rate bahan masuk =13737.54875 kg / hari

= 1261.908332 lb / jam

Massa per batch = 13737.54875

4

= 3434.3872 kg = 7571.4500 lb

Karena pemompaan 1 jam = 7571.4500 lb /jam

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari biji Jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

3

4. Pabrik Glukosa ini menggunakan proses hidrolisa enzim sebagai proses

utama yang sudah dikenal secara umum dan mudah dalam perancangan

maupun pengoperasiannya.

5. Manajemen perusahaan

Bentuk perusahaan yang dipilih dalam pelaksanaan produksi glukosa ini

adalah bentuk perseroan terbatas (PT) sehingga diharapkan mudah memperoleh

modal dengan jalan menjual saham baik kepada masyarakat,badan hokum,

maupun perorangan.

12.2. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan dapat

disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kapasitas produksi : 60.000 ton/tahun

2. Bahan baku utama

- Biji jagung : 42.634.390 kg/tahun

3. Bahan baku penolong

- Ca(OH)2 : 247.013,2960 kg/tahun

- HCl 37% : 10.153,1366 kg/tahun

- α-amylase : 22.766,764 kg/tahun - glukoamylase : 39.931,3693 kg/tahun

- karbon aktif : 7.879,6878 kg/tahun

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---4

4. lokasi pabrik : Driyorejo,Gresik, Jawa Timur

5. Analisa ekonomi

- Masa Kontruksi : 2 tahun

- Modal tetap (FCI) : Rp 138.835.594.137

- Modal Kerja (WCI) : Rp 6.065.862.895

- Investasi total : Rp 144.901.457.137

- IRR : 20%

- POT : 3.6 tahun

- BEP : 33,31%

Dari uraian diatas dapat diambil kesimpulan bahwa Pabrik Glukosa ini layak

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

DAFTAR PUSTAKA

Badger, Walter L., Banchero, Julius T. 1986. “Introduction to Chemical Engineering”. Tokyo : McGraw Hill Kogasukha Ltd.

Biro Pusat Statistik. 2004. “Statistik Indonesia 2004”. Jakarta.

Biro Pusat Statistik. 2004. “Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia 2004”. Jakarta.

Boyer, Rodney. 1986. “Concepts In Biochemistry”. Washington : Cole Publishing Company.

Brown, G. G. 1950. “Unit Operation”. New York : John Willey and Sons inc. Brownell, L. E and Young, E. H. 1959. “Process Equipment Design”. New York : Johon Willey and Sonc inc.

Considine, Douglas M., Counsidine, Glenn D. 1982.”Food and Food Production Encylopedia”. New York : Van Nostrand Reinhold Company.

Geankoplis, C. J, 1983.” Transport Process and Unit Operation Second edition”. Boston : Allyn and Bacon inc.

Godfrey, Tony., West, Stuart. 1982. ”Industrial Enzymology”. Second Edition. New York : John Willey and Sons inc.

Hesse, H. C, and Rushton, J. H. 1945. “Process Equipment Design”. New Jersey : D. Van Norstrand Company.

Daftar Pustaka ---

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Himmeblau, David M. 1962. “Basic and Principles and Calculation in Chemical Engineering”. Fifth edition. New York : Prestice hall Inc. Englewood Clift. Hougen, O. A. and Watson, K. M. 1954.” Chemical Process Calculation”. 2nd ed. New York : John Willey and sons Inc.

Hugot, E 1972. “HandBook of cane Sugar Engineering”, Second Edition., Tokyo : Elsevier.

Judoamidjojo, Muljono., Darwis, Abdul Aziz, Sa’id, Endang Gumbira. 2003. “Teknologi Fermentasi”. Jakarta : Rajawali Pers.

Joshi, MV. 1981.”Process Equipment Design”. Second Edition. New Delhi : McMilian India Limited.

Kern, D. Q.1965.”Process Heat Transfer”. International edition. Singapore : Mc.Graw Hill Company.

Kirk, Othmer. 1983. “Encyclopedia of Chemical Technology”. Third Edition. Volume 22. New York : McGraw Hill Book Co.

Ludwig, E. E. 1977.”Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants”. 2nd ed. Houston, Texas : Gulf Publishing, Co.,

Mc. Cabe, W. L., and Smith, J. H. 1976. “Unit Operation of Chemical Engineering”. 4nd ed. Singapore : Mc. Graw Hill Company.

Montgomery, Rex., Dryer, Robert L., Conway, Thomas W., Spector, Arthur A. “Biokimia (terjemahan)”. Edisi Keempat. Jilid Satu. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

Novo Nordisk. “Use of Thermamyl for Starch Liquification”. Produk Sheet, Enzyme Process Division.

Daftar Pustaka ---

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa Enzim

Novo Nordisk. “Use of Amylogcosidase Novo in thr Production of Dextrose Syrup”. Produk Sheet, Enzyme Process Division.

Ockerman, Herbert W. 1978.” Source Book for Food Scientists”. Connecticut : The Avi Publishing Company Inc.

Ophardt,Charles E.2003. “Corn Syrup”. Elmhurst College : Virtual Chembook. Perry, J.h. ”Perry’s Chemical Engineering Handbook”. 7nd ed. Tokyo : Mc Graw Hill Company.

Perry, J.h. ”Perry’s Chemical Engineering Handbook”. 3nd ed. Tokyo : Mc Graw Hill Company.

Peters, M. S. and Klaus Timmerhaus. 1987. ”Plant Design and Economic for Chemical Engineering” . Singapore : Mc. Graw Hill Company.

Severn, W.H., 1954. ”Steam, Air and Gas Power”. New York : John Wiley & Sons, Inc.

Sugiharto. 1987. ”Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah”. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia (UI Press).

Tjokroadikoesoemo, P. Soebijanto. 1986. “HFS dan industry Ubi Kayu Lainnya”. Jakarta : PT Gramedia.

Ulrich, Gael D. 1984. “ A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”. Canada : John Wiley & Sons Inc.

www.casssavabiz.org/Glucose Syrup.

Daftar Pustaka ---

--- Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa dari Biji jagung dengan Proses Hidrolisa www.matches.com

www.pustaka–deptan.go.id/gula dari kasava.

www.wikipedia.org/calcium hydroxide.

www.wikipedia.org/hydrochloric acid.

www.wikipedia.org/Glucose.