PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI BIJI JAGUNG DENGAN PROSES HIDROLISA ENZIM.

DENGAN PROSES HIDROLISA ENZIM

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

MUKAMMAD ARIF

0931010033

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK SIRUP GLUKOSA DARI BIJI JAGUNG

DENGAN PROSES HIDROLISA ENZIM

Oleh :

MUKAMMAD ARIF

0931010033

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

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 Tepung Maizena Dengan Enzymatic Wet Milling Process”, 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 Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Tepung Maizena Dengan Enzymatic Wet Milling Process” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya 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. Bambang Wahyudi, MS

selaku dosen pembimbing.

“Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun kami 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 Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , Agustus 2010 Penyusun,

Pra Rencana Pabrik Sirup Glukosa ini direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun, dengan kapasitas produksi 55.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah Biji Jagung, sedangkan bahan pembantu yang digunakan adalah Ca(OH)2, Enzim α-Amilase, Enzim Glukoamilase ,HCl, dan Karbon Aktif.

Dari pertimbangan beberapa faktor, maka direncanakan lokasi pabrik didirikan di daerah Driyorejo, Gresik , Jawa timur. Dengan bentuk perusahaan Perseroan Terbatas (PT), dan sistem organisasi yang diterapkan adalah garis dan staff dengan luas tanah 20.000 m2 .

Pengembangan industri Sirup Glukosa di Indonesia memiliki perananan yang sangat penting. Karena Sirup Glukosa digunakan sebagai komposisi utama dalam industri makanan. Terutama jenis makanan yang menjadi konsumsi masyarakat Indonesia misalnya biskuit, Sirup, Permen dan jenis makanan yang manis. Industri Sirup Glukosa dari Biji jagung juga dapat memfungsikan Produksi biji jagung yang sangat tinggi di Indonesia, sehingga dapat meningkatkan pendapatan masyarakat.

Proses pembuatan sirup glukosa dari biji jagung dengan menggunakan proses hidrolisa enzim yang memiliki beberapa tahapan proses utama, yaitu tahap persiapan bahan, tahap pengenceran (liquifikasi), tahap sakarifikasi, tahap pemurnian,dan penguapan .

Pabrik sirup glukosa direncanakan memiliki performa sebagai berikut: - Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)

- Sistem Organisasi : Garis dan Staff - Kapasitas Produksi : 55.000 ton/tahun - Waktu operasi : 1 hari 24 jam, 330 hari - Jumlah tenaga kerja : 150 Orang

- Jumlah bahan baku : - Jagung : 35.529.120kg/tahun - Ca(OH)2 : 205.847 kg/tahun

- glukoamylase : 33.276,5738 kg/tahun

- karbon aktif : 6.566,4919 kg/tahun - Utilitas : - Air : 593.3674m3/hari

- Bahan Bakar : 941,316 liter/hari - Listrik : 322.251kW

Dari perhitungan analisa ekonomi dengan menggunakan metode

discounted cashflow, maka diperoleh data sebagai berikut:

o Pembiayaan

­ Modal tetap (FCI) = Rp 138.835.594.242

­ Modal Kerja (WCI) = Rp 5.221.607.308

­ Modal Total (TCI) = Rp 144.057.201.550

o Penerimaan

­ Hasil Penjualan = Rp. 200,002,758,484

o Rentabilitas Perusahaan

­ Waktu Pengembalian Modal = 3,8 tahun

­ IRR = 18,7%

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7 Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-7 Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-9 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-60 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13 Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8 Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9 Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 9 Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10 Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14 Tabel XI.4.F. Perhitungan discounted cash flow rate of return …… XI - 15

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 2 Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 17

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 PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

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

Selain itu tingginya impor gula sebagai akibat dari meningkatnya kebutuhan gula di dalam negeri dari tahun ke tahun memberikan peluang yang 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, Kebutuhan Glukosa di Indonesia dari tahun 2007-2011 :

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. 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)

Komposisi Kadar (%) Air 11 Protein 9 Lemak 4 Pati 73 Abu 1 Serat 2

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.

- 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

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).

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 :

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. 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.

(tjokroadikoesoemo,P.Soebijanto, 1986). pH diatur agar sesuai dengan kondisi optimum yaitu 6,0 - 6,5. (Kirk Othmer 3th Ed., Vol.22, p.502) dengan

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 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).

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 55.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram/jam

1. Hammer Mill ( C-120 )

Bahan Masuk (Kg/jam) Bahan Keluar (Kg/jam)

Air = 493.46 Air = 493.4600 Protein = 403.74 Protein = 403.740 Pati = 3274.78 Pati = 3274.7800 Lemak = 179.4400 Lemak = 179.4400 Serat = 89.7200 Serat = 89.720 Abu = 44.8600 Abu = 44.8600

2. Mixer ( M-220 )

Bahan Masuk (Kg/jam) Bahan Keluar (Kg/jam)

Air = 493.4600 Air = 7417.194 Protein = 403.7400 Protein = 403.7400 Pati = 3274.7800 Pati = 3274.7800 lemak = 179.4400 lemak = 179.4400 Serat = 89.7200 Serat = 89.7200 Abu = 44.8600 Abu = 44.8600 Ca(OH)2 = 1.0829 CaCl2 = 1.6244

Total = 4487.083 HCl = 0.0770

Dari air proses

Air = 6921.2571

Dari tangki HCl 37 %

HCl 37 % = 3.0955

3. Reaktor Liquifikasi ( R-320 )

Bahan Masuk (Kg/jam) Bahan Keluar (Kg/jam)

Air = 7417.1941 Air = 7362.6145 Protein = 403.7400 Protein = 403.7400 Pati = 3274.7800 Pati = 2783.5630 lemak = 179.4400 lemak = 179.4400 Serat = 89.7200 Serat = 89.7200 Abu = 44.8600 Abu = 44.8600 CaCl2 = 1.6244 CaCl2 = 1.6244

α Amylase = 2.3955 α Amylase = 2.3955 HCl = 0.0770 Glukosa = 545.7967

HCl = 0.0770

4. Reaktor Sakarifikasi ( R-420 )

Bahan Masuk (Kg/Jam) Bahan Keluar (Kg/Jam)

A. Dari Reaktor Liquifikasi A. Menuju ke Tangki Pemurnian Air = 7362.6145 Air = 7084.6474 Protein = 403.7400 Protein = 403.7400 Pati = 2783.5630 sisa Pati = 111.3425 lemak = 179.4400 lemak = 179.4400 Serat = 89.7200 Serat = 89.7200 Abu = 44.8600 Abu = 44.8600 CaCl2 = 1.6244 CaCl2 = 1.6244

α Amylase = 2.3955 α Amylase = 2.3955 Glukosa = 545.7967 Glukosa = 3514.9305 HCl = 0.0770 HCl = 11.2042 B. Dari Tangki Glukoamilase Glukoamilase = 4.2016 Glukoamilase = 4.2016

C. Dari Tangki HCl

HCl 37 % = 30.0735

5. Tangki karbon Aktif ( M-510 )

Bahan Masuk (Kg/Jam) Bahan Keluar (Kg/Jam) A. Dari Tangki Sakarifikasi A. Menuju ke Rotary Vacuum Filter Air = 7084.647 Air = 7084.647 Protein = 403.740 Protein = 403.740 sisa Pati = 111.3425 sisa Pati = 111.3425 lemak = 179.440 lemak = 179.440 Serat = 89.7200 Serat = 89.7200 Abu = 44.8600 Abu = 44.8600 CaCl2 = 1.6244 CaCl2 = 1.6244

α Amylase = 2.3955 Glukosa = 3514.9305 Glukosa = 3514.9305 Karbon Aktif = 0.8291 HCl = 11.2042 HCl = 11.2042 Glukoamilase = 4.2016 α Amylase = 2.3955 B. Dari tangki Pemurnian : Glukoamilase = 4.2016 Karbon aktif = 0.8291 Total = 11448.9353 Total = 11448.9353

6. Rotary Drum Vacuum Filter ( H-520 )

Bahan Masuk (Kg/Jam) Bahan Keluar (Kg/Jam)

A. Dari Tangki Pemurnian A. Keluar menuju Tangki Anion-Kation Air = 7084.6474 Filtrat : Protein = 403.7400 Air = 7028.8023 sisa Pati = 111.3425 CaCl2 = 1.6116

lemak = 179.440 Glukosa = 3487.2239 Serat = 89.7200 HCl = 11.1159

Abu = 44.8600

CaCl2 = 1.6244

Glukosa = 3514.9305 B. Keluar dari Filter Press Karbon Aktif = 0.8291 Cake = 920.1816

α Amylase = 2.3955 Air Pencuci = 230.0454 Glukoamilase = 4.2016

HCl = 11.2042

Air Pencuci = 230.0454

8. Tangki Anion exchanger ( D-540 )

Bahan Masuk (Kg/Jam) Bahan Keluar (Kg/Jam) A. Dari tangki Kation Exchange A. Keluar ke Evaporator Air = 7028.8023 Air = 7034.8067 Glukosa = 3487.2239 Glukosa = 3487.2239

HCl = 12.1758

B. Dari Tangki Anion Exchange B. Ion yang terserap OH - = 5.6709 Cl - = 11.8422

Total = 10533.8728 Total = 10533.8728

7. Tangki Kation exchange ( D-530 )

Bahan Masuk (Kg/Jam) Bahan Keluar (Kg/Jam)

A. Dari Rotary Vacuum Filter : A. Ke Anion Exchange : Air = 7028.8023 Air = 7028.8023 CaCl2 = 1.6116 Glukosa = 3487.2239 Glukosa = 3487.2239 HCl = 12.1758 HCl = 11.1159 B. Kation yang terserap : B. Dari Kation Exhange : Ca2+ = 0.5808

H+ = 0.0290

9. EVAPORATOR ( V-550 )

Bahan Masuk (Kg/Jam) Bahan Masuk (Kg/Jam) A. Dari tangki anion exchanger Uap : Air = 7034.8067 H2O = 4208.8123

Glukosa = 3487.2239

Produk ;

Air = 2825.9945

Glukosa = 3487.2239

NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 55.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram/jam

Satuan panas = kilokalori/jam

1. Heater ( E-222 )

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam)

Air 37037.7589 7407.5518 Protein 478.8356 6703.6990 Pati 8044.4971 112622.9590 lemak 538.3200 7536.4800 Serat 143.5520 2009.7280 Abu 42.8413 599.7782 CaCl2 1.3320 18.6484

HCl 0.2426 3.3960

Qsteam 95384.0640 ----

Qloss ---- 4769.2032

2. Reaktor Liquifikasi ( R-320 )

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam) Air 518528.6241 514713.014 Protein 6703.6990 6703.699 Pati 112622.9590 95729.515 lemak 7536.4800 7536.480 Serat 2009.7280 2009.728 Abu 599.7782 599.778 CaCl2 18.6484 18.6484

α Amylase 2.7057 37.8804 HCl 3.3960 3.3960 Glukosa ---- 12225.845

Qterserap ---- 18655.5716

ΔHR 11140.3164 ----

Qloss ---- 932.7786

3. Cooler ( E-322 )

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam) Air 514713.0142 257356.5071 Protein 6703.6990 3351.8495 Pati 95729.5151 47864.7576 lemak 7536.4800 3768.2400 Serat 2009.7280 1004.8640 Abu 599.7782 299.8891 CaCl2 18.6484 9.3242

α Amylase 37.8804 18.9402 Glukosa 12225.8453 6112.9227

HCl 3.3960 1.6980

Qterserap ---- 287810.0931

Qloss ---- 31978.8992

4. Reaktor Sakarifikasi (R-420)

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam) Air 257356.5071 247640.3065 Protein 3351.8495 3351.8495 Pati 47864.7576 1914.5903 lemak 3768.2400 3768.2400 Serat 1004.8640 1004.8640 Abu 299.8891 299.8891 CaCl2 9.3242 9.3242

α Amylase 18.9402 18.9402 HCl 96.4295 247.0526 Glukosa 6112.9227 39367.2220 Glukoamilase 4.7457 33.2199

Qterserap ---- 63811.7030

ΔHR 60603.3213 ----

Qloss ---- 19024.5895

Total 380491.7908 380491.7908

5. Evaporator ( V- 550 )

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam) Air 105384.9224 155227.6381

Glukosa 16738.67473 61375.14067 Uap Air --- 1141900.85

6. Barometric Condenser ( E-552)

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam)

Uap Air 10239467.82 - Air pendingin 104827.5661 -

Hs - 485775.6856 Hc - 9834230.921 Qloss - 24288.78428

Total 10344295.3905 10344295.3905

7. Cooler ( E-555 )

Bahan Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam)

Air 155227.6381 14111.60346 Glukosa 61375.14067 5579.558243 Qterserap - 196911.6170

SPESIFIKASI ALAT

Kapasitas produksi = 55.000 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

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 : 1.7 hp

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 )

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 Tipe : Centrifugal Pump

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

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

: 4.5 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

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

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 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 :

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

19. TANGKI GLUKOAMILASE ( F-410 )

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

21. TANGKI PEMURNIAN ( M-510 )

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

Rate volumetrik : 0,09818 cuft/dt 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

Total Dynamic Head : 31 ft lbf / lbm Effisiensi motor : 82%

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 Waktu Regenerasi : 330 hari atau 1 tahun sekali

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 )

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

31. BAROMETRIC CONDENSER ( E-552 )

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

33. HOT WELL ( F -554 )

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 :

L : 8 ft OD : 0.75 in BWG : 16

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

Direncanakan sebuah reaktor berpengaduk yang dilengkapi dengan coil pendingin. Reaktor ini be roperasi secara Batch. Pada reaktor ini terjadi proses utama yaitu reaksi antara pati dengan enzim 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 :

PERANCANGAN ALAT UTAMA

BAB VI

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 = 1 jam

Waktu reaksi = 72 jam

Waktu pengosongan = 1 jam + 74 jam

Kondisi reaktor beroperasi secara batch, maka dalam 1 hari beroperasi 24

74 jam / batch hari

0.32

= jam =

DIMENSI REAKTOR 6.1.1. Menentukan Volume

Total massa masuk = kg / jam

= kg / jam x

= lb / jam

ρbahan = kg/liter = lb/cuft

Rate Volumetrik = /

= cuft/jam

Volume Liquid = = ft3

6.1. 73.1757 343.8702703 11413.8311 11413.8311 343.870 2.2046 73.17565424 25162.9320 1.172123246 25162.9320 343.870

Volume Liquid = = ft

= x _{72 jam = cuft}

Jumlah tangki yang dibutuhkan sebanyak 18 buah.

Volume bahan untuk masing-masing reaktor = cuft Ditetapkan volume bahan = volume reaktor

H D

Volume dished head, V = _Di 3 Volume total = + 2 xe dished head

p 3

4

p 2 3

4

= Di 3 _{+ Di} 3

Di3 = ft3

343.870 343.870 1375.481081 ft3 1719.35 0.000098 0.000049

B & Y , Pers 5.11 =

343.870

80% Volume Reaktor

Volume Shell 1719.35 = Di2 H + 2

= 100 x 1375.48 80

Ditetapkan rasio dimensi, = 1.5

x 0.000049 Di

Di

1719.35 1.1775 0.000098

1460.05

1719.35 = Di 1.5 D +

6.1.2. Tebal Shell

a. Menentukan Tinggi Liquid pada Shell ( h liq )

Volume Liquid pada shell = Volume total liquid - Volume Tutup bawah

p 2 3

4

2

x = - 3

= ft

b. Menentukan Tekanan Design

0.000049 11.3446 Di

Di x h liq = 1719.351

-h liq 17.0176 0.785 11.3446 h liq 1719.351

0.000049

Bejana beroperasi pada tekanan atmosfir, maka tekanan perencanaan ditentukan oleh tekanan hidrostatiknya.

x

= psi

Untuk keamanan diambil P design = x

= psi

Bahan yang digunakan = Carbon Steel SA - 240 Grade S

f = psi B & Y, tabel 13.1, hal 251 Sambungan ( Double Welded Butt Joint ) e =

Faktor korosi ( c ) =

8.6477 17.0176 144

=

P operasi = P hidrostasik = r x h liquid 144 73.1757

9.5125

12650

0.8 0.125

8.6477

Y, ASME Code, pers 13-1 P

Keterangan : ts = tebal shell, in P = tekanan design, psi

f = maks allowable stress = psi & Y, tabel 13.1, hal 251 Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi = maka :

x 0.125

ts =

P . Ri

+ c

ts = 9.5125 44.2740 +

f . e - 0.6

12650

0.8

x

x - x

= in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal shell in

c. Menentukan Tinggi Shell

Volume dished head, V = _Di 3 Volume total = + 2 xe dished head

p ₃

4

p 2 3

4

= Hs +

= ft @ 11 ft

Cek : H

0.125

B & Y , Pers 5.11

Volume Shell

ts = 9.5125 44.2740 +

12650 0.8 0.6 9.5125

Di

1719.351 = 11.3446 Hs + 0.000098 1719.351 = Di2 Hs + 2 x

0.1666

3/16

0.000049

0.000049

1719.351 101.0295 0.1431 hs 17.0169

17.0169

6.1.3. Tinggi Tutup

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

ID 2

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

2

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

pada t = in

icr = in

sf = 2 maka ;

ID 9

2 16

3/16 9/16

AB = - icr = a =

AB = - icr

136.1352

- = 67.5051 inc 2

BC = r - ( icr ) ; untuk standard head r = OD OD standard dari B & Y, tabel 5.7 ; OD = ID OD = ID = in @ 90 in

BC = 90 - = in

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

= 90 - 2 - 2

= in

OA = t + b + sf

= 3/16 + 31.3304 + 2 136.1352

9/16 89.4375

89.4375 67.5051 31.33035

= + + 2

= in = ft

6.1.4. Tinggi Tangki Total

Tinggi tangki total = tinggi shell + 2 ( OA )

= + 2 x

= ft

6.1.5. Tinggi Tutup Bawah dan Tinggi Liquid Total ( hl ) Tinggi total bahan dlm reaktor shell + tinggi tutup bawah=

Hl = +

= ft

r x h liquid

x

P design = x

3/16 31.3304 33.5179 2.7932

17.0169 2.7932

1.1 10.0671

P hidrostasik = 73.1757 19.8108 = 10.0671 22.6032

17.0176 19.8108 P hidrostasik =

144

144

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

r = 90 dan icr = untuk icr = r

icr r maka :

ASME CODE, B & Y, pers 13-12 P

Keterangan :

51/2

th =

0.885 . P . rc

+ c f . e - 0.1

6%

= 5 1/2 = 0.06111 90

Keterangan :

th = tebal tutup, in P = tekanan design, psi

f = maksimum allowable stress = psi Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi = r = rc = 90 in maka ;

x x 90

x - x

= in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal tutup in

6.2. PERANCANGAN PENGADUK

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. 12650

0.8

th = 0.885 11.0738

0.2122

3/16

12650 0.8 0.1 11.0738

+

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 ; Mc Cabe, hal 235, jilid 1 ;

Da 1 H J 1

Dt 3 Dt Dt 12

W 1 E L 1

Dt 5 Da Da 4

Dt = Diameter tangki = ft

1 1

3 3

m

E = 1 x Da = 1 x

1 1

4 4

= = 1 =

11.3446 Da = x Dt =

= = 1 =

3.7815 = 3.2808 3.7815 = 0.9454 = = = 3.7815 ft = 3.7815

x 11.3446

= 3.7815 ft

m 3.2808

L = x Da = x 3.7815

m = 0.9454 ft =

3.2808

1.1526

1.1526

1 1

12 12

m

1 1

5 5

Type : Turbin enam daun rata

Dasar pemilihan : - sesuai digunakan untuk range viscousitas tinggi J = x Dt = x 11.3446

0.9454

= 3.2808

w = x Da = x 3.7815 = 0.9454 ft =

m 3.2808

= 0.2305 = 0.7563 ft = 0.7563

0.2882

Dasar pemilihan : - sesuai digunakan untuk range viscousitas tinggi - dapat beroperasi pada kecepatan tinggi

Kecepatan ( V ) = 200 - 250 m / menit sg liquid =

x @ 2 buah

Ditetapkan : kecepatan pengadukkan ( N ) = 65 rpm = rps sehingga : V = p . Da . N

= x x 65 x

= m / menit ( MEMENUHI ) r campuran = lb / ft3 = gr / cc m campuran ;

Fs = volume fraksi solid

Fs = volume fraksi solid = Volume solid / volume total bahan masuk 11.3446

1.1

3.14 3.7815

= 17.0176 1.1754

1.7632

0.3048 =

Joshi, hal 389 1.1754

Jumlah impeller = h liquid x sg liquid Dt

235.2480

maka m campuran ;

Perry's 5 ed, pers. 3-247 1

-m liquid = Cp

25162.932

= 829.1025

Fs = 829.1025 = 0.0329

0.8

ln m campuran = 2.5 x 0.0329 Fs < 0.1 25162.9320

ln m campuran

= 2.5 Fs ; c = 1 - 1.5 m liquid c . Fs

1 - 1 x

m campuran = x =

m campuran = cp = lb / ft s

Bilangan Reynold (NRe) :

m 2

x x rps lb / ft3

lb / ft s =

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

0.8712 0.0329

ln m campuran = 0.0852 0.8000

ln m campuran = 2.5 x 0.0329 0.8000

6

= 3.7815 1.1 73.1757

0.0006 1936407.8871

0.8000 1.0890 0.8712 0.0006

NRe =

Mc. Cabe, pers 9.24

x x 3 x 5

32

= lbf ft / s Np = P . gc

r . N3 . Da5

P = KT . r . N 3

. Da5 gc

= 13416.4869 = 24.3936125 hp 550

= 6 73.1757 1.1 3.7815

13416.4869

Gland Losses = x

= hp

Power yang hilang akibat transmisi = x

= hp

Power yang diperlukan = +

= 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 = kg / cm3

Elastic limit in tension = kg / cm3

a. Panjang Poros

Panjang Poros = + tinggi poros diatas bejana

Ditetapkan tinggi poros diatas bejana = 12 in

2.4394 0.4879

2.4394 0.4879 2.9272

10% 24.3936 Joshi, hal 399 2.4394

20% Joshi, hal 399

550

550 2460

tinggi bejana

Panjang Poros = x 12 + 12 - x 12

= in = ft = m

b. Diameter Poros - Torsi ( momen puntir )

hp x 75 x 60 2 p N 3 x 75 x

2 x x 65

- Torsi Maksimum ( Tm ) = - Tc 3.7815

1.5 2.5

6.0417

Tc =

Joshi, pers 14.8

= 60 = 33.0720 kg m

3.14

22.6032085

237.8601 19.82167517

- Torsi Maksimum ( Tm ) = - Tc Diambil Tm = Tc

= x = kg m

3

Dimana : fs = shear stress

Zp = polar atau modulus section dp = diameter poros

cm m

1.5 2.5

1.5

1.5 33.0720

100 550 kg/cm3 1 Zp = p . dp

16

Zp = 49.6080 fs = Tm

Joshi, pers 14.9

Zp Zp = Tm

Joshi, pers 14.9

fs

kg m x

dp 3

3

dp = cm @ 4 cm

- Bending Momen

Rb

Dimana : Rb = jari-jari blade

Joshi, pers 14.11 dp = 45.9600

3.5820

Fm = Tm 0.75 9.0196 = 3.14

16

Dimana : Rb = jari-jari blade 1

2 1 2

Rb

x M = Fm x Lp

Lp = panjang poros = m

M = x

= kg m

- Bending Momen Ekuivalen ( Me )

1 Joshi, pers 14.10

2 Fm = Tm

0.75

= 49.6080

= 1.8908 ft = 0.5763 m

Rb = x Da

= x 3.7815

114.7641 6.0417 693.3726

Me = M + M2 + Tm2 0.5

= 114.7641 kg 0.75 0.5763

1 2 _{2 0.5} 2

= kg m

- Stress ( f ) yang disebabkan oleh Me Me

Z

p dp 3 32

x

49.6080 Me = 693.3726 + 693.3726 +

f = 694.2588 100 kg cm 694.2588

f =

Joshi, pers 14.13

= Me

x x 4 3

= > kg/cm2 tidak dapat dipakai

Dicoba : dp = cm

Me Joshi, pers 14.13

Z

p dp 3 32

x x 14 3

= < kg/cm2 ( dapat dipakai ) 11055.0768 2460

14 f =

f = 694.2588 100 kg cm 3.14

cm3 32

257.8444 2460

= Me

= 694.2588 100 kg cm 3.14

cm3 32

- Defleksi Soft 3

E = x 105 kg / cm2

Fm x x 3

5 p x 14

4

x x 3

3 x x 10 5 x

Joshi, hal 413

d = 6.0417 100

3 x 19.5 x d = w . Lp

Joshi, pers 14.14

3 . E . I

10 x

64 d = 114.7641 6.0417 100

19.5 1884.7850

19.5

3 x x 10 x

=

sehingga dp 14 cm memenuhi syarat

6.2.3. Perancangan Blade

Blade terbuat dari carbon steel, f = kg / cm2 Jumlah blade, ( n ) = 6 buah

Panjang blade, L ( bl ) = m = in

Lebar blade, w ( bw ) = m = in

Tebal blade, ( bt ) = 2 cm = in

bt x

x

2 x 2

= < kg / cm2

0.7874 2.2955 550 0.2882 11.3447 0.2305 9.0758 19.5 1884.7850 28.0051 550 fm = 49.6080 100

23.0525 6 Strees max = Tm

Joshi, pers 14.16

bw2 n

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 = x diameter poros

= x 14

= 15 cm

Panjang hubungan = x diameter poros

= x 14

1.1 1.1

2.5 2.5

= x 14

= 35 cm

Panjang keys, l = x diameter poros

= x 14

= 21 cm

d 2 Dimana :

tm = momen puntir maksimum dp = diameter poros

l = panjang key t = tebal key

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

2.5

1300

l . t

- f . C

Joshi, pers 5.6

2

650 1.5

1.5

Tm

d 2 x

b = cm = mm

t = cm = mm

Tm

= l . D . fs

49.6080 100

= 21 x b

0.1 5.1918

0.1 5.1918

x 650 14

2

708.6862 = 13650 b

t = cm = mm

Digunakan ukuran = mm x mm x 21 cm

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 =

kg / cm2 )

2 Tmax n 2 Keterangan :

m = koefisien friksi antara poros dan lengannya = untuk cast iron dan steel

dp = diameter poros n = jumlah baut

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

key

587

Gaya perbaut =

p . m . d

0.25

0.1 5.1918

5.1918 5.1918

maka,

2 x x

8 2

P fst

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

kg 225.6962

P = 49.6080 100 =

Luas Baut, A =

550

3.14 x 0.25 x 14 x

Dimana :

1 2

4

A x 4

p

x 4

= cm = mm

Overall diameter coupling = 2 x diameter poros = 2 x 14

= 28 cm

= 0.410357 cm2 550

A = p . d

Luas Baut, A = 225.6962

7.230128 diameter baut =

= 0.41035681 3.14 0.7230

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

2

Dimana :

Berat poros = p x dp x Lp x r 4

Dimana :

r = densitas poros ( stainless steel ) = lb / in3 Lp = panjang poros = in

dp = diameter poros = 14 cm x = in

x 2

4

= lb

2. Berat blade

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

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

wb = 6 x x x x

= _lb

237.860 x

0.2827

0.2827 _{Perry's, 3-95} 237.8601

0.3937 5.5118

Berat poros = 3.14 5.5118 x

0.787402 0.2827 137.5159

1603.6292

11.3447 9.0758 0.7874 11.3447 9.075795

3. Berat impeller

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

w = + 40

= _lb

4. Berat Radial

Berat radial = Fr = + Berat poros

= ₊

= _lb

5. Berat axial

1603.6292 Berat impeller

177.5159 1781.1452 Berat blade

137.5159 177.5159

5. Berat axial

Berat axial = Fa = = lb

- Keadaan statik

Po = Fr + Fa SKF katalok, hal 46

= _{x + x}

= _lb

Co = So x Po

dimana :

Co = basic load rating, N

Po = equivalent static bearing load, N

So = statik safety factor = SKF katalok, hal 47

Co = x = lb

Fa SKF, hal 141

1603.6292 Berat poros 1603.6292

0.6 0.5

1603.6292

0.6 _{1781.1452 0.5} 1870.5017

1.5

Fa Fr maka,

x = SKF katalok, hal 141

y = 1

- Keadaan Dinamik

P = +

= _{x + 1 x}

=

1603.6292 = 1603.6292 = 0.9003 > 0.44 (e)

1781.1452

0.56

x . Fr y . Fa 0.56 1781.1452

2601.0705 =

Diambil umur operasi jam ( SKF, tabel 1 hal 31 ) dan pada = _{90 didapat dari grafik hal 29 SKF C/P = 6}

C = 6 x

= _lbf

1 N = lbf, SKF

=

Diperoleh kapasitas bearing dengan diameter poros mm, SKF, hal 140 mempunyai harga C = >

Boundari Dimentions ;

d = mm

D = mm

C = Co =

Limiting speeds = - Lubrication Grease = rpm

- Lubrication Oil = rpm

0.255 3000 61201.6596 140 62000 61201.6596 140 240 40000 rpm 2601.0705 15606.4232 = 15606.4232 0.255 2601.0705 62000 64000 3600

Dimensi :

d = mm

Di = mm

r = 2

Abutment dan Fillet Dimentions : da =

Da =

ra = 1 max 163 187

146.5 203.5

6.3. PERENCANAAN COIL PENDINGIN

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

Rate pendingin

Jumlah batch x waktu operasi x 72

= _{kg / jam}

= _{lb / jam}

t1, 30 o

C

o C T1,

o

C T2,

t, 40 oC

110 0.32

301.2229965

110

60

=

3190.5852

= 3190.5852

Koefisien perpindahan panas :

k 2/3 m 0.14 Kern, pers 20-4

Di m mw

Dimana :

L atau Da = Diameter pengaduk = ft

= Diamter tangki = _ft = _rph

= Putaran pengaduk = 65 rpm = rps = densitas campuran = lb / ft3

= kapasitas panas = Btu / lb oF

hc = 0.87 x L

2

. N . r

x

N 1.1

3900

r 73.1757

C 1

c . m x k

3.7815

Di 11.3446

= kapasitas panas = Btu / lb F = konduktivitas thermal = _{Btu / jam ft (} o

F / ft )

= viscousitas campuran = _{lb / fts} = _{lb / ft jam}

m mw

2

x x

x

hc = Btu / jam ft2oF

Panas yang diserap, Q = kkal / jam

= _{Btu / jam}

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

= BTU/jam

= ft3 / jam = ft3 / s

2.11

k 0.0595

m 0.0006 2.11

0.14

= 1 , untuk larutan air

C 1 1 0.0595 232.8070 63811.7030 253204.8377

Flow rate ( Qf ) = 301.2229965 lb / jam 73.1757

3.7815 3900 73.1757 2/3

11.3446

x 1 2.11

1/3 x hc = 0.87 x 0.0595 x

lb / ft3

4.1164 0.0011

63811.7030 229722.1309 911537.4156

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

ID optimum = Qf r

=

= _in

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

OD = in = ft

ID = in = ft

0.13

0.3233

5.6250 0.4688 4.9810 0.4151

3.9 0.45 0.13

3.9 0.0011 0.45 73.18

ID = in = ft

at = in2 = ft 2

a" = ft2 / ft

m air = Cps = lb / ft jam

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

w Kern, table 4

at

x

hi = Btu / jam ft2oF Kern, fig. 25 ID OD Btu 1.2580 0.84 2.0320 0.356 4.9810 0.4151 30.0000 0.2083 = 0.4151 _1445.870383 = 2.0320 1170 lb

0.2083 _{jam ft}2

NRe =

ID x Gt m

Gt = = 301.2230 = 1445.870383

295.346

hio = hi x

D lilitan = _- Diameter tangki Diambil = _{Di tangki}

D lilitan = _x = _ft

= _{Btu / jam ft}2o F

x

60% _80%

60%

0.60 _11.3446 6.8068

0.4151 6.8068 1257.1755

U = hc x hio = 232.8070 1257.1755 3.5

ID coil D lilitan = 1036.048 x 1 + 3.5 x

hio coil = hio pipa lurus x 1 +

x + = _{Btu / j ft} o

F Rd =

1 1

UD UC

1 UD

=

UD = Btu / j ft o

F a. Luas Perpindahan Panas Suhu air masuk, t1 = 25

o

C = oF

Suhu air keluar, t2 = 45 o

C = oF

Suhu larutan, T1 = T2 =

o

C = oF

= _- = oF

= _- = oF

UC =

hc x hio

= 232.8070 1257.1755 hc + hio

141.0271

77 113

60 140

Dt1 140 113 27

= 1 + 0.002

196.4313 0.0071

232.8070 1257.1755 196.4313

0.002 = + Rd

-Q UD x Dt

x

ft 141.0271 42.4880

42.4880 oF ln 63

27 A =

Dt1

LMTD = 63 27

= LMTD = Dt2 Dt1

ln Dt2

= 911537.4156 = 152.1268 x

b. Panjang Coil A

a"

c. Banyak Lilitan

x

= _{@ lilitan}

Banyaknya lilitan = buah Ditetapkan jarak antar lilitan 60 in

Tinggi coil = n - 1 x Jarak antar lilitan + n x OD coil = _{6 - 1 x 60 + 6 x}

Tinggi coil = in 141.0271 42.4880

120.9275 ft 1.2580 ft2 / ft

Banyak lilitan = Panjang coil

p x D lilitan L = = 152.1268 ft =

150.3680 = 120.9275

3.14 6.8068 5.6579

5.6250 6

Tinggi liquida dalam reaktor = 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 = kg / hari

= _{lb / jam}

19.8108

11448.1062 1051.60395 Massa per batch =

11448.1062

= kg = _lb

Karena pemompaan 1 jam = lb /jam

Waktu pengisian = 1 jam

r bauksit = lb / ft3 m bauksit = lb / ft s

Rate volumetrik (Q) _{= lb / jam} = ft3 / jam = ft3 / s

= gpm

Diasumsikan aliran Turbulent.

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

ID optimum = 0.13

= x x

2862.0265

6309.6237

141.8412 0.0134

6309.6237 44.4837 Massa per batch =

11448.1062 4

3.9 0.0124 0.45

141.8412 0.13 0.0124

5.5464

3.9 ( Q ) 0.45 ( r )

= in @ in

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

ID = in = ft

OD = in = ft

A = in2 = ft2

Sehingga diperoleh kecepatan alir, V : Q A 1 1.0490 0.0874 1.3200 0.1100 0.8640 0.0060 1.0284 1.10

2.0594 ft / s 0.0060 ft2

V = = 0.0124 ft 3

/ s = A

maka :

D V r

x x

= > 2100 Turbulent (asumsi benar)

Dari fig 12.2 Brownell & Young, hal 221 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada titik pengelasan ( K ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

- Jumlah baut =

1 1/3 2 3/16

1 4 1905.6325

1 NRe =

0.0874 2.0594 141.841 0.0134

0.0060 ft

NRe =

m

9/16 2 1 1/4

- Diameter baut = in

- Bolt Circle = in

b. Nozzle untuk Pemasukkan HCL 37%

Rate bahan masuk = kg / jam

= _{lb / jam}

= kg = _lb

4

1/2

7.5184 16.5750

3 1/8

30.0734892 66.3000144 Massa per batch =

30.0734892

= kg = _lb

Karena pemompaan 1 jam = lb /jam

Waktu pengisian = 1 jam

r HCl = lb / ft 3

m H2SO4 = lb / ft s

Rate volumetrik (Q) _{= lb / jam} = ft3 / jam Rate volumetrik (Q) ₌ ft3 / s

= gpm

Diasumsikan aliran Turbulen.

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

ID optimum = 0.13

= x x

= in @ in

7.5184

16.5750

1.1800 0.0005376

16.5750 14.0466

16.5750

3.9 0.0039 0.45

1.1800 0.13

0.3285 2.5

0.0039 1.7514

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

ID = in = ft

OD = in = ft

A = in2 = ft2

Sehingga diperoleh kecepatan alir, V : Q

A maka :

V = = 0.0039 ft 3 / s = 2 1/2 2.4690 0.2058 2.8800 0.2400 4.7900 0.0333

0.1173 ft / s 0.0333 ft2

maka :

D V r

x x

= > 2100 Turbulen (asumsi benar)

Dari fig 12.2 Brownell & Young, hal 221 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada alas ( E ) = in - Diameter hubungan pada titik pengelasan ( K ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

- Jumlah baut =

NRe =

m

52.9735

2 1/2 NRe =

0.2058 0.1173 1.1800 0.0005

3 9/16 2.88 2 3/4 7/8 7 4 1/8 2.47 4

- Diameter baut = in

- Bolt Circle = in

b. Nozzle untuk PemasukkanGlukoamylase

Rate bahan masuk = kg / jam

= _{lb / jam}

= kg = _lb

9.26282002 Massa per batch =

4.2015876 4

1.0504 2.3157

4.2015876

5/8 5 1/2

= kg = _lb

Karena pemompaan 1 jam = lb /jam

Waktu pengisian = 1 jam

r umpan = lb / ft3

m = _{lb / ft s}

Rate volumetrik (Q) _{= lb / jam} = ft3 / jam Rate volumetrik (Q) ₌ ft3 / s

= gpm

Diasumsikan aliran laminer.

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

ID optimum = 0.13

= x x

= in @ in

2.3157

74.9136 0.0021

2.3157

1.0504 2.3157

( r )

74.9136 0.13 3.9 0.00000860.45

0.0309

0.0039

3.9 ( Q ) 0.45 0.0000086

Digunakan pipa 1/16 sch 40 Dari Kern, tabel 11, didapatkan :

ID = in = ft

OD = in = ft

A = in2 = ft2

Sehingga diperoleh kecepatan alir, V : Q

A maka :

ft / s 0.0124 ft2

1.7900

0.0688 0.0057 0.0124

V = = 0.0000086 ft 3

/ s

= 0.0007 0.0647 0.0054

maka :

D V r

x x

= < 2100 Laminer (asumsi benar)

Dari fig 12.2 Brownell & Young, hal 221 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada alas ( E ) = in - Diameter hubungan pada titik pengelasan ( K ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

- Jumlah baut =

7 NRe =

m

0.1328

2 1/2 NRe =

0.0054 0.0007 74.9136 0.0021

3 9/16 2.88 2 3/4 2.47 4 7/8 4 1/8

- Diameter baut = in

- Bolt Circle = in

c. Nozzle untuk Memasukkan dan Pengeluaran Air Pendingin

Rate bahan masuk = kg / jam

= _{lb / jam}

Waktu pengisian = 1 jam r air = lb / ft3 m air = Cps

= kg / m.s

136.6339 301.2229965 62.43 0.85 0.0009 5/8 5 1/2

= kg / m.s

= lb / ft.s

Rate volumetrik (Q) = _{kg / hari}

= lb / jam

= ft3 / jam = ft3 / s

= gpm

Diasumsikan aliran Turbulent.

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

ID optimum = 0.13

= x x

= in @ in

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

ID = in = ft

0.0009

0.13

0.3402 0

1

1.0650 0.0888

3.9 ( Q ) 0.45 ( r ) 3.9 0.0013 0.45 0.0006 136.6339 301.2230 4.8250 0.0013 0.6016 62.43

OD = in = ft

A = in2 = ft2

Sehingga diperoleh kecepatan alir, V : Q

A maka :

D V r

x x

0.0666 ft / s 0.0201 ft2

NRe =

m

1.6250 0.1354 2.9000 0.0201

V = = 0.0013 ft 3

/ s =

NRe =

0.0888 0.0666 62.430 0.0006

= > 2100 Turbulent (asumsi benar)

Digunakan Flange Standart type Welding Neck Dari fig 12.2 Brownell & Young, hal 221 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada alas ( E ) = in - Diameter hubungan pada titik pengelasan ( K ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

- Jumlah baut =

- Diameter lubang baut = in

- Diameter baut = in

- Bolt Circle = in

3/4 11 3/4

9 11/16 8.68 4 7.98 8 7/8 6455.7940 8 0.0006

13 1/2 1 1/8 10 5/8

6.5.2. Nozzle untuk Tutup Atas a. Nozzle untuk Pengaduk

Diameter poros = 14 cm = in Berdasarkan ukuran poros, maka :

Ditetapkan pipa ukuran 6 in sch. 40 Dari Kern, tabel 11, didapatkan :

ID = in = ft

OD = in = ft

A = in2 = ft2

5.5118

6.0650 0.5054 6.6250 0.5521 28.9000 0.2007

A = in = ft

Digunakan Flange Standart type Welding Neck Dari fig 12.2 Brownell & Young, hal 221 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada alas ( E ) = in - Diameter hubungan pada titik pengelasan ( K ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

- Jumlah baut =

- Diameter lubang baut = in

- Diameter baut = in

- Bolt Circle = in

b. Nozzle untuk Manhole

28.9000 0.2007

6

6.07 8 7/8 8 1/2 7 9/16

6.63 3 1/2

3/4 11

1

Dibuat Manhole dengan diameter dalam = 24 in Digunakan Flange Standart type Slip - On

Dari fig 12.3 Brownell & Young, hal 222 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada alas ( E ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

24

27 1/4 26 1/6 3 1/4

32 1 7/8

24 1/5

- Diameter dalam flange ( B ) = in

Tutup Manhole :

Digunakan Flange Standart type Blind Dari fig 12.6 Brownell & Young, hal 222 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in

6.5.3. Nozzle pada Tutup bagian Bawah - Nozzle pengeluaran produk ;

Rate bahan masuk = kg / Jam

= _{lb / jam}

1 7/8 27 1/4

24 32

11448.1062 25238.49484 Massa per batch = 11448.1062

4

Karena pemompaan 1 jam = lb /jam

Waktu pengisian = 1 jam

r campuran = lb / ft3 m campuran = lb / ft.s

Rate volumetrik (Q) _{= lb / jam} = ft3 / jam = ft3 / s

6309.6237 1.1907 0.0006 6309.6237 5299.0877 1.4720 = ft / s

= gpm

Diasumsikan aliran Turbulen.

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

ID optimum = 0.13

= x x

= in @ in

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

ID = in = ft

OD = in = ft

A = in2 = ft2

Sehingga diperoleh kecepatan alir, V : Q A maka : 2 1/2 2.4690 0.2058 2.8800 0.2400 4.7900 0.0333

3.9 1.4720 0.45

1.1907 0.13

4.7476 2.5

1.4720 660.7079

3.9 ( Q ) 0.45 ( r )

44.2513 ft / s 0.0333 ft2

V = = 1.4720 ft 3

/ s =

D V r

x x

= > 2100 Turbulen (asumsi benar)

Digunakan Flange Standart type Welding Neck Dari fig 12.2 Brownell & Young, hal 221 :

- Nominal pipe size = in

- Diameter luar flange ( A ) = in

18518.2537

2 1/2 NRe =

0.2058 44.2513 1.1907 0.0006

NRe =

m

7

- Diameter luar flange ( A ) = in

- Ketebalan flange minimum ( T ) = in - Diameter luar bagian yang menonjol ( R ) = in - Diameter hubungan pada alas ( E ) = in - Diameter hubungan pada titik pengelasan ( K ) = in

- Panjang hubungan ( L ) = in

- Diameter dalam flange ( B ) = in

- Jumlah baut =

- Diameter lubang baut = in

- Diameter baut = in

- Bolt Circle = in

6.5.4. Perhitungan Penguatan (Reinforcement Nozzle)

Menentukan diamter lubang nozzle maksimum yang tidak membutuhkan penguat, berdasarkan pers. 10-29, H & R :

4 3/4 3 9/16

2.88 2 3/4 2 1/2

5/8

k = P . D 2 . ts

4 1/8

5 1/2 7 7/8

k = tekanan faktor

P = tekanan design = psi D = diameter luar dari shell = 90 in

t = tebal shell = in = in

s = allowable strees = psi

x 90

2 x x

D x t = 90 x =

Dari fig 10.27, H & R, p. 280, diperoleh diameter maksimum untuk nozzle 0.1875 16.8750

0.1875 12650

k = 8.6477 = 0.1641

0.1875 12650 8.647740

3/16

Dari fig 10.27, H & R, p. 280, diperoleh diameter maksimum untuk nozzle

tanpa reinforcement adalah < dari 6.8 in, diperbolehkan untuk tidak min menggunakan rein kan reinforcement. Untuk Manhole dengan diamete24

forcement. Ditetapkan pemberian penguat pada Manhole ;

Tebal penguat :

x s x x

Luas Penguat untuk Manhole : A = ( 2 D - 2 ) t

= _{2 x 28 - 2 x}

= in2

6.6. Perancangan Flange, Gasket, & Bolt t = P x dv

H & R, pers 10-30

1.8

in 1.8 12650

0.0342 1.8458

= 8.6477 90 = 0.0342

Dari B & Y, hal 228, diperoleh : Bahan = Asbeston

Tebal = in

Gasket faktor, m = 2

Minimum design dengan setting stress ( y ) = psi a. Lebar Gasket

do di

B & Y, pers 12-2 3700

= y - P . m 1/8

y - D . ( m + 1 ) di

Dimana :

y = yield stress = psi m = gasket design = 2

P = tekanan design = psi do = outside diameter gasket, in

di = inset diameter gasket, in

do - x 2

di - x 3

Ditetapkan, di = D tangki + 2 in = 90 + 2 = 92 in

do = x 92

= _in

3700

8.6477

= 3700 8.6477 =

3700

y - D . ( m + 1 )

1.0012 8.6477

1.0012 92.1082

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

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

2

a. Internal Rate of Return, IRR (laju pengembalian modal akhir konstruksi)

b. Pay Out Time, POT (waktu pengembalian modal)

c. Break Even Point, BEP (titik impas)

Metode yang digunakan adalah Discounted cashflow, karena cara ini lebih akurat serta mendekati kebenaran dengan cara memproyeksikan nilai modal dalam nilai sekarang (present value), dengan memperhatikan perubahan variable variable ekonomi antara lain inflasi dan bunga bank.

Dari perhitungan analisa ekonomi yang telah dilakukan, didapat beberapa hal sebagai berikut :

a. Internal Rate of Return (IRR)

Dengan didasarkan pada bunga bank sebesar 15% dan inflasi sebesar 10% didapatkan IRR sebesar 18,7%. Pra rencana pabrik dianggap layak jika IRR > bunga bank.

b. Pay Out Time (POT)

Didapatkan Pay Out Time dari Pra Rencana Pabrik Glukosa ini sebesar 3,8 tahun

c. Break Even Point (BEP)

Pra Rencana Pabrik Glukosa ini mempunyai BEP sebesar 36,92%.

Dengan ketiga indikator ekonomi tersebut dapat diketahui bahwa Pra Rencana Glukosa ini layak didirikan.

3. Teknik

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 : 55.000 ton/tahun

2. Bahan baku utama

- Biji jagung : 35.529.120 kg/tahun

3. Bahan baku penolong

- Ca(OH)2 : 205.847 kg/tahun

- HCl 37% : 8.461,0572 kg/tahun

- α-amylase : 18.972,5508 kg/tahun - glukoamylase : 33.276,5738 kg/tahun

- karbon aktif : 6.566,4919 kg/tahun

4. lokasi pabrik : Driyorejo,Gresik, Jawa Timur

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

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

4

5. Analisa ekonomi

- Masa Kontruksi : 2 tahun

- Modal tetap (FCI) : Rp 138.835.594.242

- Modal Kerja (WCI) : Rp 5.221.607.308

- Investasi total : Rp 144.057.201.550

- IRR : 18,7%

- POT : 3,8 tahun

- BEP : 36,92 %

Dari uraian diatas dapat diambil kesimpulan bahwa Pabrik Glukosa ini layak didirikan.

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.” TransportProcess 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.

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.

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. 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.