Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Laktat Dari Molase Dengan Kapasitas Produksi 2.000 Ton Tahun
LAMPIRAN A
NERACA MASSA
Pra-perancangan pabrik pembuatan Natrium Laktat dilaksanakan untuk kapasitas
produksi sebesar 2000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut:
Waktu operasi
: 330 hari/tahun
1 hari operasi
: 24 jam/hari
Produk akhir
: Natrium Laktat dengan kemurnian 50%
Maka kapasitas produksi natrium laktat per jam adalah:
Untuk menghasilkan natrium laktat sebanyak 228,3105 kg/jam, maka dari hasil
perhitungan mundur diperoleh bahwa molase yang diperlukan adalah 126,1410
kg/jam sebagai basis perhitungan.
Diagram proses untuk pembuatan natrium laktat dari molase dapat dilihat pada
Gambar A.1.
Universitas Sumatera Utara
Ca(OH)2
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Molasse
air
Tangki
Mixer I
(M-103)
CaCO3
monosakarida
Diamonium fosfat
Air
maltsprout
Tangki
Mixer II
(M-201)
Kultur
bakteri
Culture
Tank
(M-105)
Air
CaCO3
monosakarida
Diamonium fosfat
Air
Maltsprout
CaCO3
CO2
NH3
Ca(OH)2
Air
Monosakarida
Maltsprout
Fermentor Diamonium fosfat
(R-107) air
Kalsium laktat
Monosakarida
Tangki Maltsprout
Koagulasi Kalsium fosfat
(M-204) air
Kalsium laktat
Filter
Press I
(F-206)
Monosakarida
Maltsprout
Kalsium fosfat
air
Kalsium laktat
Air
Evaporator II
Air
Asam laktat 70%
(EV-310)
Air
Air
Asam laktat
Filter
Press II
(F-307)
Tangki
Acidifier
(M-305)
Air
Asam laktat
CaSO4
NaOH 50% =2,3574 ton/hari
(cair) 30oC
NaOH
Tangki
NaOH 50%
(T-401)
NaOH 50%
air
Reaktor
Natrium
Laktat
(R-403)
Air
Asam laktat
CaSO4
Asam laktat
Air
NaOH
Natrium Laktat
air
Kalsium laktat
air
Kalsium laktat Evaporator
air
(EV-208)
H2SO4
air
Tangki
Mixer III
(M-303)
H2SO4 98%
Air
Air
Tangki Mixer
IV (M-406)
Asam laktat
Air
NaOH
Natrium Laktat 50%
Gambar A.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Natrium Laktat dari Molase
Universitas Sumatera Utara
A.1 Neraca Tangki Mixer I (M-103)
Diamonium fosfat
Maltsprout
3
5
H2 O
4
Molase:
2
42% monosakarida
37% sukrosa
21% air
6
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Tangki Mixer I berfungsi untuk mencampur molase dengan nutrien berupa
diamonium fosfat dan malsprout serta air.
Asumsi sukrosa yang terkandung dalam molase terhidrolisis seluruhnya menjadi
monosakarida.
C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6
Sukrosa
air
.... reaksi 1
monosakarida
Nutrien yang ditambahkan yaitu diamonium fosfat sebanyak 0,5% berat molase dan
Maltsprout 2 % sebanyak berat molase, dan monosakarida diencerkan hingga
konsentrasi 12% (Prescott, 1959).
Neraca massa total
…(1)
F6 = F2 + F3 + F4 + F5
Neraca alur 2
F2 = 126,1410 kg/jam
Tabel A.1 Komposisi Molase
Komposisi
Glukosa
Fruktosa
Sukrosa
Air
Sumber: Hui, 2006
Kadar (%)
21
21
37
21
Dari Tabel LA.1 dapat dilihat bahwa kandungan sukrosa adalah 37%, sedangkan
kandungan monosakarida adalah 42%, di mana kandungan glukosa dan fruktosa
yang merupakan monosakarida dijumlahkan.
F2 monosakarida = 0,42 × F2 = 52,9792 kg/jam
F2 sukrosa
= 0,37 × F2 = 46,6722 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F2 air
= 0,21 × F2 = 26,4896 kg/jam
Mol masing-masing komponen alur 2
N2 monosakarida = 52,9792 kg/jam / MrC6H12O6
= 52,9792 kg/jam / 180,16 kg/kgmol
N2 sukrosa
= 46,6722 kg/jam / MrC12H22O11
= 46,6722 kg/jam / 320,3 kg/kgmol
N2 air
= 0,2941 kgmol/jam
= 0,1363 kgmol/jam
= 26,4896 kg/jam / MrH2O
= 26,4896 kg/jam / 18 kg/kgmol
Menurut reaksi 1
C12H22O11
+
Sukrosa
H2O
air
= 1,4716 kgmol/jam
2 C6H12O6
monosakarida
Asumsi seluruh sukrosa terhidrolisis sempurna menjadi monosakarida
Di mana
X = konversi
N = jumlah mol reaktan
σ = koefisien stoikiometri reaktan
r1 = jumlah mol reaktan yang terkonversi pada reaksi 1
Fair
setelah reaksi
= 1,3353 kgmol/jam × Mrair = 1,3353 kgmol/jam ×18kg/kgmol =
24,0353kg/jam
Fmonosakarida setelah reaksi = 102,1084 kgmol/jam × MrC6H12O6
= 102,1084 kgmol/jam × 180,16kg/kgmol = 102,1084 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Nutrien yang ditambahkan yaitu diamonium fosfat sebanyak 0,5% berat molase dan
Maltsprout 2 % sebanyak berat molase (Prescott, 1959).
Neraca alur 3
F3 = 0,005 × F2 = 0,005 × 126,1410 kg/jam = 0,6307 kg/jam
Neraca alur 4
F4 = 0,02 × F2 = 0,02 × 126,1410 kg/jam = 2,5228 kg/jam
Neraca alur 6
F6 monosakarida
= Fmonosakarida setelah reaksi = 102,1084 kg/jam
Monosakarida pada alur 5 diencerkan hingga konsentrasi 12% (Prescott, 1959).
F6 monosakarida
= F6 × 0,12
F6
= F6 monosakarida/0,12 = 102,1084 kg/jam /0,12 = 850,9036 kg/jam
F6 diamonium fosfat = F3 = 0,6307 kg/jam
F6 maltsprout
= F4 = 2,5228
F6 air
= F5 + Fair setelah reaksi
Dari persamaan (1): F6 = F2 + F3 + F4 + F5
Diperoleh F5 = F6 – F2 – F3 – F4
F5 = 850,9036 - 126,1410 - 0,6307 - 2,5228 = 721,6090 kg/jam
sehingga
F6 air
= 721,6090 kg/jam + 24,0353 kg/jam = 745,6416 kg/jam
Tabel A.2 Data Laju Alir Tangki Mixer I (M-103)
Masuk (kg/jam)
Komponen
Monosakarida
Sukrosa
Air
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Total
Alur 2
52,9792
46,6722
26,4896
Alur 3
Alur 4
Alur 5
721,6090
2,5228
0,6307
126,1410
0,6307
2,5228
850,9036
Keluar
(kg/jam)
Alur 6
102,1084
745,6416
2,5228
0,6307
721,6090
850,9036
850,9036
A.2 Neraca Culture Tank (M-106)
Universitas Sumatera Utara
CaCO3
7
Culture
injection
8
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
6
9
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Culture Tank (M-106) berfungsi untuk mencampur bahan baku dengan kultur bakter
Lactobacillus delbrueckii dan CaCO3 sebagai pengatur pH
CaCO3 yang ditambahkan adalah 5% dari CaCO3 yang dibutuhkan
Neraca Total
F9 = F6 + F7 + F8
Menghitung CaCO3 yang dibutuhkan
Reaksi yang terjadi pada fermentor
C6H12O6
Lactobacillus delbrueckii
Monosakarida
asam laktat
2 CH3CHOHCOOH +
CaCO3
2 CH3CHOHCOOH
… reaksi 2
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2O +
CO2 ...
reaksi 3
Asam laktat
kalsium karbonat
kalsium laktat
air
karbon
dioksida
Konversi monosakarida sebesar 95% (Inskeep, 1954)
Asumsi seluruh asam laktat terkonversi menjadi kalsium laktat
F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
N6 monosakarida = 102,1084 kg/jam /180,16 kg/kgmol = 0,5668 kgmol/jam
Menurut reaksi 2
C6H12O6
Monosakarida
2 CH3CHOHCOOH
konversi 95% (Inskeep,1954)
asam laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
Universitas Sumatera Utara
Nasam laktat yang terbentuk dari reaksi 2 = 0 + (2) (0,5384 kgmol/jam) = 1,0769 kgmol/jam
Nmonosakarida yang tersisa = 0,5668 + (-1) (0,5384) = 0,0283 kgmol/jam
Fmonosakarida yang tersisa = 0,0283 kgmol/jam× 180,16 kg/kgmol = 5,1054 kg/jam
Menurut reaksi 3
2 CH3CHOHCOOH +
Asam laktat
CaCO3
Ca(CH3CHOHCOO)2 +
kalsium karbonat
H2O
kalsium laktat
+ CO2
air
karbon
dioksida
Asumsi seluruh asam laktat bereaksi dengan kalsium karbonat membentuk kalsium
laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
FCaCO3 yang diperlukan = 0,5384 kgmol/jam × 100,09 kg/kgmol = 53,8427 kg/jam
Neraca alur 7
CaCO3 pada alur 7 adalah 5% dari jumlah CaCO3 yang diperlukan, sehingga
F7 = 0,05× FCaCO3 yang diperlukan = 0,05 ×53,8427 kg/jam = 2,6921 kg/jam
Menghitung kultur bakteri yang diinjeksikan
x = Y (SR – S)
(Stanbury, 1984)
di mana:
x = konsentrasi biomassa yang dihasilkan
Y= faktor yield
SR = konsentrasi substrat awal
S = konsentasi substrat akhir (Stanbury, 1984)
Untuk bakteri dengan substrat molase
Y = 0,51 g sel/ g substrat (Stanbury, 1984)
Universitas Sumatera Utara
SR = konsentrasi monosakarida = 12% = 0,12
x = Y (SR – S)
x = 0,51 (0,12 – 0,006) = 0,0583
konsentrasi bakteri pada awal fasa log dapat dicari dari persamaan berikut:
ln xt = ln x0 + u t
xt = x =0,0583
u = 0,36 jam-1 (Stanbury, 1984)
t = 24 jam
ln 0,0612 = ln x0 + 0,36 (24)
x0 = 1,03×10-5
F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
Kultur bakteri yang diinjeksikan = 102,1084 kg/jam × 1,03×10-5
= 0,0011 kg/jam
Neraca alur 8
F8 = 0,0011 kg/jam
Neraca alur 9
F9 = F6 + F7 + F8
F12 = 850,9036 + 2,6921 + 0,011 = 853,9568 kg/jam
F9 monosakarida = F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
F9 maltsprout = F6 maltsprout = 2,5228 kg/jam
F9 diamonium posfat = F6 diamonium posfat = 0,6307 kg/jam
F9 air = F6 air = 745,6416 kg/jam
F9 CaCO3 = F7 = 2,6921
Tabel A.3 Data Laju Alir Culture Tank (M-106)
Komponen
Monosakarida
Alur 6
102,1084
Masuk (kg/jam)
Alur 7
Alur 8
Keluar (kg/jam)
Alur 9
102,1084
Universitas Sumatera Utara
Air
Maltsprout
Diamonium
fosfat
CaCO3
Kultur
745,6416
2,5228
745,6416
2,5228
0,6307
0,6307
2,6921
850,9036
Total
2,6921
0,0011
853,5968
853,5968
0,0011
0,0011
2,6921
853,5968
A.3 Neraca Fermentor (R-108)
CaCO3
CO2
10
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
11
9
12
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
Fermentor (R-108) berfungsi sebagai tempat fermentasi mengubah monosakarida
menjadi asam laktat dengan lama fermentasi 48 jam.
Reaksi:
C6H12O6
Lactobacillus delbrueckii
2 CH3CHOHCOOH
Monosakarida
… reaksi 2
asam laktat
Konversi monosakarida sebesar 95% (Inskeep, 1954)
2 CH3CHOHCOOH + CaCO3
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2O +
CO2 ...
reaksi 3
Asam laktat
kalsium karbonat
kalsium laktat
air
karbon
dioksida
Asumsi seluruh asam laktat terkonversi menjadi kalsium laktat
Dari LA.2 diperoleh
F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
N6 monosakarida = 102,1084 kg/jam /180,16 kg/kgmol = 0,5668 kgmol/jam
Menurut reaksi 2
Universitas Sumatera Utara
C6H12O6
2 CH3CHOHCOOH
Monosakarida
konversi 95% (Inskeep,1954)
asam laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
Nasam laktat yang terbentuk dari reaksi 2 = 0 + (2) (0,5384 kgmol/jam) = 1,0769 kgmol/jam
Nmonosakarida yang tersisa = 0,5668 + (-1) (0,5384) = 0,0283 kgmol/jam
Fmonosakarida yang tersisa = 0,0283 kgmol/jam× 180,16 kg/kgmol = 5,1054 kg/jam
Menurut reaksi 3
2 CH3CHOHCOOH +
Asam laktat
CaCO3
Ca(CH3CHOHCOO)2 +
kalsium karbonat
kalsium laktat
H2O
+ CO2
air
karbon
dioksida
Asumsi seluruh asam laktat bereaksi dengan kalsium karbonat membentuk kalsium
laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
FCaCO3 yang diperlukan = 0,5384 kgmol/jam × 100,09 kg/kgmol = 53,8427 kg/jam
Nkalsium laktat yang terbentuk = 0 + (1) r3 = 0,5384 kgmol/jam
Fkalsium laktat yang terbentuk = 0,5384 kgmol/jam × Mrkalsium laktat
= 0,5384 kgmol/jam × 218,212 kg/kgmol = 117,4912 kg/jam
Nair yang terbentuk
= 0 + (1) r3 = 0,5384 kgmol/jam
Fair yang terbentuk
= 0,5384 kgmol/jam × Mrair
= 0,5384 kgmol/jam × 18 kg/kgmol = 9,6917 kg/jam
Nkarbon dioksida yang terbentuk = 0 + (1) r3 = 0,5384 kgmol/jam
Fkarbon dioksida yang terbentuk = 0,5384 kgmol/jam × Mrkarbon dioksida
= 0,5384 kgmol/jam × 44 kg/kgmol = 23,6908 kg/jam
Neraca total
F9 + F10 = F11 + F12
Universitas Sumatera Utara
Neraca Alur 10
Karena 5% dari jumlah CaCO3 yang diperlukan telah dimasukan pada Tangki Mixer
(M-105) di LA.2, maka sisa 95% lagi yang harus ditambahkan
F10 = 0,95 × FCaCO3 yang dibutuhkan
= 0,95 × 53,8427 kg/jam = 51,1506 kg/jam
Neraca Alur 11
F11 = Fkarbon dioksida yang terbentuk =23,6908 kg/jam
Neraca Alur 12
F12 kalsium laktat = Fkalsium laktat yang terbentuk = 117,4912 kg/jam
F12 air
= Fair yang terbentuk + F9 air
= 9,6917 kg/jam + 745,6416 kg/jam
= 755,3333 kg/jam
F12 monosakarida = Fmonosakarida yang tersisa = 5,1054 kg/jam
F12 maltsprout = F9 maltsprout = 2,5228 kg/jam
F12 diamonium posfat = F9 diamonium posfat = 0,6307 kg/jam
F12 = F12 kalsium laktat + F12 air+ F12 monosakarida+ F12 maltsprout+ F12 diamonium posfat
F12 = 881,0835 kg/jam
Tabel A.4 Data Laju Alir Fermentor (R-108)
Komponen
Kalsium laktat
Monosakarida
Air
Maltsprout
Diamonium
Masuk (kg/jam)
Alur 9
Alur 10
102,1084
745,6416
2,5228
0,6307
Keluar (kg/jam)
Alur 11
Alur 12
117,4912
5,1054
755,3333
2,5228
0,6307
Universitas Sumatera Utara
fosfat
CO2
CaCO3
Total
Reaksi
Total
23,6908
2,6921
51,1506
853,5957
51,1506
904,7463
0,0280
904,7743
23,6908
881,0835
904,7743
904,7743
A.4 Neraca Tangki Koagulasi (M-203)
Ca(OH)2 0,1%
air
33
NH3
13
Monosakarida
Maltsprout
12
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
14
Monosakarida
Maltsprout
kalsium fosfat
Air
Kalsium Laktat
Tangki Koagulasi (M-204) berfungsi untuk mengendapkan diamonium fosfat
menjadi endapan kalsium fosfat.
F12 = F13
Ca(OH)2 yang ditambahkan kadarnya 0,1% (Inskeep, 1954)
2(NH4)2HPO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2
Diamonium
fosfat
+ 6H2O
kalsium
kalsium fosfat
hidroksida
air
+
4NH3 …reaksi 4
ammonia
Asumsi seluruh diamonium fosfat bereaksi dengan kalsium hidroksida
F12 diamonium fosfat = 0,6307 kg/jam
N12 diamonium fosfat = 0,6307 kg/jam / Mrdiamonium fosfat = 0,6307 kg/jam/132,07 kg/kgmol
= 0,0048 kgmol/jam
dengan menggunakan persamaan (2)
Universitas Sumatera Utara
F
Ca(OH)2 yang diperlukan
= 0,0072 kgmol/jam ×MrCa(OH)2 = 0,0072kgmol/jam× 74,1
kg/kgmol =0,5308 kg/jam
Neraca Alur 33
F33 Ca(OH)2 = F Ca(OH)2 yang diperlukan= 0,5308 kg/jam
Yang digunakan adalah suspensi Ca(OH)2 dengan konsentrasi 0,1%, sehingga F40
dapat dihitung
F33 = F33 Ca(OH)2/0,001= 0,5308 kg/jam /0,001 = 530,8010 kg/jam
F33 air = F33 – F33 Ca(OH)2 = 53,8010 kg/jam - 0,5308 kg/jam= 530,2702 kg/jam
Neraca Alur 14
NNH3 yang terbentuk dari reaksi 4 = 0 + 4r4 = 4 (0,0024 kgmol/jam) = 0,0096 kgmol/jam
F14 = NNH3 yang terbentuk dari reaksi 4 × Mr NH3
= 0,0096 kgmol/jam × 17 kg/kgmol = 0,1624 kg/jam
Neraca Alur 14
F14 monosakarida
= F12 monosakarida
= 5,1054 kg/jam
F14 maltsprout
= F12 maltsprout
= 2,5228 kg/jam
N Ca3(PO4)2 yang terbentuk dari reaksi 4 = 0 + (1)r4 = 0,0024 kgmol/jam
F14 Ca3(PO4)2
= N Ca3(PO4)2 yang terbentuk dari reaksi 4 × Mr Ca3(PO4)2
=0,0024 kgmol/jam×310,20kg/kgmol =0,7421 kg/jam
Nair yang terbentuk dari reaksi 4
= 0 + 6 r4 = 6 (0,0024 kgmol/jam) = 0,0143 kgmol/jam
Fair yang terbentuk dari reaksi 4
= 0,0143 kgmol/jam×18kg/kgmol = 0,2579 kg/jam
F14 air
= FH2O yang terbentuk dari reaksi 4 + F12 air + F33 air
= 0,2579 kg/jam + 755,3333kg/jam + 530,2702 kg/jam
= 1285,8613 kg/jam
F14 kalsium laktat
= F12 kalsium laktat
Universitas Sumatera Utara
= 117,4912 kg/jam
F14 = F14 monosakarida + F14 maltsprout +F14 Ca3(PO4)2+ F14 air +F14 kalsium laktat
F14 = 1411,7230 kg/jam
Tabel A.5 Data Laju Alir Tangki Koagulasi (M-203)
Komponen
Kalsium laktat
Kalsium fosfat
Monosakarida
Air
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Ammonia
Ca(OH)2
Total
Reaksi
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 12
Alur 33
117,4912
5,1054
755,3333
2,5228
530,2702
Keluar (kg/jam)
Alur 13
Alur 14
117,4912
0,7421
5,1054
1285,8613
2,5228
0,6307
0,1624
0,5308
881,0835
530,8010
1411,8843
0,001
1411,8853
0,1624
1411,7230
1411,8853
1411,8853
A.5 Neraca Tangki Mixer II (M-201)
Air
32
Ca(OH)2
31
33
Ca(OH)2 0,1%
air
Tangki Mixer II (M-201) berfungsi untuk mencampur Ca(OH)2 serbuk dengan air
untuk membentuk suspensi Ca(OH)2 0,1%
Dari LA.4 diperoleh bahwa alur 40
Neraca Alur 33
F33 Ca(OH)2 = 0,5308 kg/jam
F33 air
= 530,2702 kg/jam
F33
= 530,8010 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Neraca Alur 31
F31 = F33 Ca(OH)2
= 0,5308 kg/jam
Neraca Alur 32
F32 = F33 air
= 530,2702 kg/jam
Tabel A.6 Data Laju Alir Tangki Mixer II (M-201)
Masuk (kg/jam)
Alur 31
Alur 32
530,2702
0,5308
530,2702
0,5308
530,8010
Komponen
Air
Ca(OH)2
Total
Keluar (kg/jam)
Alur 33
530,2702
0,5308
530,8010
530,8010
A.6 Neraca Filter Press I (F-205)
Monosakarida
Maltsprout
14
kalsium fosfat
Air
Kalsium Laktat
16
Air
Kalsium Laktat
15
Monosakarida
Maltsprout
kalsium fosfat
Air
Kalsium Laktat
Filter Press I (F-206) berfungsi untuk memisahkan padatan berupa kalsium fosfat dan
mempunyai effisiensi alat 98%, sehingga air dan kalsium laktat masing-masing
terikut 2% pada alur 15.
Neraca Total
F14 = F15 + F16
Neraca Alur 15
F15 monosakarida = F14 monosakarida
= 5,1054 kg/jam
F15 maltsprout
= F14 maltsprout
= 2,5228 kg/jam
F15 Ca3(PO4)2
= F14 Ca3(PO4)2
= 0,7421kg/jam
F15 air
= 2% × F14 air
= 0,02 × 1285,8613 = 25,7172 kg/jam
F15 kalsium laktat = 2% × F14 kalsium laktat = 0,02 × 117,4912 = 2,3498 kg/jam
F15 = F15 monosakarida+ F15 maltsprout + F15 Ca3(PO4)2 + F15 air + F15 kalsium laktat
Universitas Sumatera Utara
F15 = 36,4374 kg/jam
Neraca Alur 16
F16 air
= F14 air – F15 air = 1285,8613 kg/jam + 25,7172 kg/jam = 1260,1441
kg/jam
F16 kalsium laktat = F14 kalsium laktat – F15 kalsium laktat =117,4912 kg/jam - 2,3498 kg/jam
= 115,1414 kg/jam
F16
= F16 air - F16 kalsium laktat = 1375,2855 kg/jam
Tabel A.7 Data Laju Alir Filter Press I (F-205)
Komponen
Kalsium laktat
Kalsium fosfat
Monosakarida
Air
Maltsprout
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 14
117,4912
0,7421
5,1054
1285,8613
2,5228
1411,7230
1411,7230
Keluar (kg/jam)
Alur 15
Alur 16
2,3498
115,1414
0,7421
5,1054
25,7172
1260,1441
2,5228
36,4374
1375,2855
1411,7230
A. 7 Evaporator I (EV-209)
Universitas Sumatera Utara
17
Air
Air
16
Kalsium Laktat
Air
Kalsium Laktat 32%
18
Evaporator I (EV-209) berfungsi untuk menguapkan air, sehingga kadar kalsium
laktat mencapai 32%(Inskeep, 1954).
Dari LA.6 diperoleh
Neraca Alur 16
F16 air
= 1260,1441 kg/jam
F16 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
F16
= 1375,2855 kg/jam
Neraca Alur 18
F18 kalsium laktat = F16 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
F18 = F18 kalsium laktat /32%
F18 = 115,1414 kg/jam /32% = 359,8169 kg/jam
F18 air = F18 – F18 kalsium laktat
= 359,8169 kg/jam – 115,1414 kg/jam = 244,6755 kg/jam
Neraca Alur 17
F17 = F16 – F18
= 1375,2855 kg/jam - 359,8169 kg/jam = 1015,4686 kg/jam
Tabel A.8 Data Laju Alir Evaporator I (EV-209)
Komponen
Kalsium laktat
Air
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 16
115,1414
1260,1441
1375,2855
1375,2855
Keluar (kg/jam)
Alur 17
Alur 18
115,1414
1015,4686
244,6755
1015,4686
359,8169
1375,2855
A.8 Neraca Tangki Acidifier (M-305)
Universitas Sumatera Utara
H2SO4 0,01M
21
Air
18
Kalsium Laktat 32%
22
Air
Asam Laktat
CaSO4
F17 = F18
Tangki Acidifier (M-305) berfungsi untuk mereaksikan kalsium laktat sehingga
menjadi asam laktat.
Reaksi
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2SO4 CaSO4 +
Kalsium laktat
asam sulfat
2 CH3CHOHCOOH …reaksi 5
kalsium sulfat
asam laktat
Asumsi kalsium laktat seluruhnya terkonversi menjadi kalsium sulfat
F18 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
Nkalsium laktat = 115,1414 kg/jam / Mrkalsium laktat = 115,1414 kg/jam / 218,212kg/kgmol
= 0,5277 kgmol/jam
dengan menggunakan persamaan (2)
Neraca Alur 21
Mol asam sulfat yang diperlukan untuk reaksi 5
F21 H2SO4
= NH2SO4 × Mr H2SO4 = 0,5277 kgmol/jam × 98,08 kg/kgmol
= 51,7527 kg/jam
Konsentrasi larutan H2SO4 yang digunakan adalah 0,01M
Vlarutan H2SO4 =NH2SO4 / MH2SO4 = 0,5277 kgmol/jam / 0,01M
= 52,7658 liter/jam
Vlarutan H2SO4 = Vair + VH2SO4
Vair
Vair
= Vlarutan H2SO4 - VH2SO4
= Vlarutan H2SO4 – (FH2SO4/ ρH2SO4)
Universitas Sumatera Utara
Di mana ρH2SO4 = 1,84 kg/liter (Perry, 1999)
= 52,7658 liter/jam – (51,7527 kg/jam / 1,84 kg/liter)
Vair
= 24,6394 liter/jam
= Vair × ρair
F21 air
Di mana ρair pada 30oC = 0,99568 kg/liter (Geankoplis, 1997)
F21 air
= 24,6394 liter/jam × 0,99568 kg/liter = 24,5329 kg/jam
F21
= F21 air + F21 H2SO4 = 51,7527 kg/jam+24,5329 kg/jam
= 76,2857 kg/jam
Neraca Alur 22
mol CaSO4 yang terbentuk dari reaksi 5 adalah
NCaSO4
= 0 + 1 r5 = 0,5277 kgmol/jam
F22 CaSO4
= NCaSO4 × Mr CaSO4 = 0,5277 kgmol/jam×136kg/kgmol
= 71,7165 kg/jam
mol asam laktat yang terbentuk dari reaksi 5 adalah
Nasam laktat
= 0 + 2 r5 = 2(0,5277 kgmol/jam) = 1,0553 kgmol/jam
F22 asam laktat = Nasam laktat × Mr asam laktat
= 1,0553 kgmol/jam×90kg/kgmol = 94,9785 kg/jam
F22 air
= F18 air + F21 air
= 244,6755 kg/jam + 24,5329 kg/jam = 269,2084 kg/jam
F22
= F24 air + F24 asam laktat + F24 CaSO4
F22
= 435,9485 kg/jam
Tabel A.9 Data Laju Alir Tangki Acidifier (M-305)
Komponen
Kalsium laktat
Air
H2SO4
CaSO4
Asam Laktat
Total
Reaksi
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 18
Alur 21
115,1414
244,6755
24,5329
51,7527
359,8169
76,2857
436,1025
436,1025
Keluar (kg/jam)
Alur 22
269,2084
71,7615
94,9785
435,9485
435,9485
0,1541
436,1025
A.9 Neraca Tangki Mixer 3 (M-303)
Universitas Sumatera Utara
20
H2SO4 0,01M
air
H2SO4 98%
air
21
19
Tangki Mixer 3 (M-303) berfungsi untuk mengencerkan asam sulfat dari 98% hingga
konsentrasinya menjadi 0,01 M.
Dari LA.8 diperoleh
Neraca Alur 21
F21 asam sulfat = 51,7527 kg/jam
F21 air
= 24,5329 kg/jam
F21
= 76,2857 kg/jam
Neraca Alur 19
Kadar asam sulfat di alur 19 adalah 98%
F19 asam sulfat = F21 asam sulfat
= 51,7527 kg/jam
F19
= 51,7527 kg/jam /98% = 52,8089 kg/jam
F19 air
= 52,8089 kg/jam × 2% = 1,0562 kg/jam
Neraca Alur 20
F20 = F21 – F19 =76,2857 kg/jam - 52,8089 kg/jam = 23,4767 kg/jam
Tabel A.10 Data Laju Alir Tangki Mixer 3 (M-303)
Komponen
Air
H2SO4
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 19
Alur 20
1,0562
23,4767
51,7527
52,8089
23,4767
76,2857
Keluar (kg/jam)
Alur 21
24,5329
51,7527
76,2857
76,2857
A.10 Filter Press II (F-307)
Universitas Sumatera Utara
Air
Asam Laktat
Kalsium sulfat
24
22
Air
Asam Laktat
23
Air
Asam Laktat
Kalsium sulfat
Filter Press II (F-307) berfungsi untuk memisahkan padatan berupa kalsium sulfat
dan mempunyai effisiensi alat 98%, sehingga air dan asam laktat masing-masing
terikut 2% pada alur 23.
Neraca Total
F22 =F23 + F24
Dari A.8 diperoleh
Neraca Alur 22
F22 CaSO4
= 71,7165 kg/jam
F22 asam laktat = 94,9785 kg/jam
F22 air
= 269,2084 kg/jam
F22
= 435,9485 kg/jam
Neraca Alur 23
F23 CaSO4
= F22 CaSO4 = 71,7165 kg/jam
F23 air
= 2% × F22 air = 0,02 × 269,2084 kg/jam = 5,3842 kg/jam
F23 asam laktat = 2% × F22 asam laktat = 0,02 × 94,9785 kg/jam = 1,8996 kg/jam
F23 = F23 CaSO4+ F23 air + F23 asam laktat
F23 = 79,0453 kg/jam
Neraca Alur 24
F24 = F22 – F23 = 435,9485 kg/jam - 79,0453 kg/jam = 356,9032 kg/jam
F24 air = F22 air – F23 air = 269,2084 kg/jam - 5,3842 kg/jam = 263,8242 kg/jam
F22 asam laktat = F22 asam laktat – F25 asam laktat =94,9785 kg/jam - 1,8996 kg/jam
= 93,0790 kg/jam
Tabel A.11 Data Laju Alir Filter Press II (M-307)
Universitas Sumatera Utara
Komponen
Air
CaSO4
Asam Laktat
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 22
269,2084
71,7615
94,9785
435,9485
435,9485
Keluar (kg/jam)
Alur 23
Alur 24
5,3842
263,8242
71,7615
1,8996
93,0790
79,0453
356,9032
435,9485
A.11 Evaporator II (EV-311)
25
Air
Air
Asam Laktat
24
26
Air
Asam Laktat 70%
Evaporator I (EV-311) berfungsi untuk menguapkan air sehingga kadar asam laktat
mencapai 70%(Walsh,1939).
Neraca Alur 24
F24 = 356,9032 kg/jam
F24 air = 263,8242 kg/jam
F24 asam laktat 93,0790 kg/jam
Neraca Alur 26
Diinginkan pada alur 26 asam laktat 70%
F26 asam laktat = F24 asam laktat = 93,0790 kg/jam
F26 = F26 asam laktat /0,70 = 93,0790 kg/jam /0,70 = 132,9699 kg/jam
F26 air = F26 – F26 asam laktat
F26 air = 132,9699 kg/jam – 93,0790 kg/jam
F26 air = 39,8910 kg/jam
Neraca Alur 25
F25 air
= F24 air – F26 air =263,8242 kg/jam - 39,8910 kg/jam = 223,9333 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel A.12 Data Laju Alir Evaporator II (EV-311)
Masuk (kg/jam)
Alur 24
263,8242
93,0790
356,9032
356,9032
Komponen
Air
Asam Laktat
Total
Keluar (kg/jam)
Alur 25
Alur 26
223,9333
39,8910
93,0790
223,9333
132,9699
356,9032
A.12 Neraca Reaktor Natrium Laktat (R-403)
27
Air
26
Asam Laktat 70%
NaOH 50%
Air
28
Air
Asam Laktat
NaOH
Natrium Laktat
Reaktor Natrium Laktat (R-403) berfungsi untuk mereaksikan larutan asam laktat
70% dengan larutan NaOH 50%.
NaOH +
CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOONa + H2O ....reaksi 6
Natrium hidroksida
asam laktat
natrium laktat
air
Konversi 98,5% (Walsh, 1939)
Dari A.11 diperoleh
Neraca Alur 26
F26 asam laktat = 93,0790 kg/jam
F26 = 132,9699 kg/jam
F26 air = 39,8910 kg/jam
Mol asam laktat alur 26
N26 asam laktat = F26 asam laktat / Mrasam laktat =93,0790 kg/jam / 90kg/kgmol
N26 asam laktat = 1,0342 kgmol/jam
Neraca Alur 27
Perbandingan massa asam laktat 70% dengan NaOH 50% adalah 30:19 (Walsh, 1939)
Universitas Sumatera Utara
F27 = 19/30 × F30
F27 = 19/30 × 132,9699 kg/jam = 84,2143 kg/jam
Larutan NaOH 50% merupakan persentase berat sehingga
F27 NaOH = 50% × F33 = 0,5×84,2143 kg/jam = 42,0171 kg/jam
F27 air
= 50% × F33 = 0,5×84,2143 kg/jam = 42,0171 kg/jam
Mol NaOH
F27 NaOH = 42,0171 kg/jam
N27 NaOH = F27 NaOH / Mr NaOH
= 42,0171 kg/jam / 40 kg/kgmol = 1,0527 kgmol/jam
Menurut reaksi 6
NaOH +
CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOONa + H2O ....reaksi 6
Natrium hidroksida
asam laktat
natrium laktat
air
Konversi 98,5% (Walsh, 1939)
Dari persamaan (2)
Mol NaOH dan asam laktat yang tidak bereaksi
NNaOH sisa
= 1,0527 kgmol/jam + (-1) 1,0187 kgmol/jam = 0,0340kgmol/jam
Nasam laktat sisa = 1,0527 kgmol/jam + (-1) 1,0187 kgmol/jam = 0,0155 kgmol/jam
Mol natrium laktat dan air yang terbentuk dari reaksi
Nnatrium laktat = 0 + (1) 1,0187 kgmol/jam = 1,0187kgmol/jam
Nair
= 0 + (1) 1,0187 kgmol/jam = 1,0187 kgmol/jam
Neraca Alur28
F28 NaOH
= NNaOH sisa × Mr NaOH
= 0,0340kgmol/jam × 40 kg/kgmol = 1,3592 kg/jam
F28 asam laktat
= Nasam laktat sisa × Mr asam laktat
= 0,0155 kgmol/jam × 90 kg/kgmol
Universitas Sumatera Utara
= 1,3962 kg/jam
F28 natrium laktat = Nnatrium laktat sisa × Mr Natrium laktat
= 1,0187kgmol/jam × 112,06 kg/kgmol
= 114,1552 kg/jam
F28air
= Fair yang terbentuk dari reaksi + F26 air + F27 air
= 1,0187 kgmol/jam × 18 kg/kgmol +39,8910 kg/jam+ 42,1071kg/jam
= 100,3347 kg/jam
F28
= F28 NaOH + F28 asam laktat+ F28 natrium laktat+ F28air = 217,2453 kg/jam
Kadar Natrium laktat = 114,1552 kg/jam/217,2453 kg/jam ×100% = 52,55%
Tabel A.13 Data Laju Alir Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Komponen
NaOH
Natrium Laktat
Air
Asam Laktat
Total
Reaksi
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 26
Alur 27
42,1071
39,8910
93,0790
132,9699
217,1842
0,0611
217,2453
42,1071
84,2143
Keluar (kg/jam)
Alur 28
1,3592
114,1552
100,3347
1,3962
217,2453
217,2453
217,2453
A.13 Neraca Tangki Mixer IV (M-405)
29
air
Air
Asam laktat
NaOH 28
Natrium laktat 52,55%
Air
Asam laktat
30
NaOH
Natrium laktat 50%
Tangki mixer IV (M-405) berfungsi untuk mengencerkan kadar Natrium laktat dari
52,55% (alur 35) menjadi 50% dengan penambahan air.
Dari A.12 diperoleh
Neraca Alur28
Universitas Sumatera Utara
F28 NaOH
= 1,3592 kg/jam
F28 asam laktat = 1,3962 kg/jam
F28 natrium laktat = 114,1552 kg/jam
F28air
= 100,3347 kg/jam
F28
= 217,2453 kg/jam
Neraca Alur 30
F30 natrium laktat = F29 Natrium laktat = 114,1552 kg/jam
F30 × 50% = F30 Natrium laktat
F30
= F30 Natrium laktat /50% = 114,1552 kg/jam /0,5 = 228,3105 kg/jam
F30 NaOH
= F30 NaOH
= 1,3592 kg/jam
F30 asam laktat = F30 asam laktat = 1,3962 kg/jam
F30 air
= F30 – F30 asam laktat - F30 NaOH - F30 Natrium laktat
F30 air
= 111,3998 kg/jam
Neraca Alur 29
F29 = F28 - F30
F29 = 228,3105 kg/jam - 217,2453 kg/jam = 11,0651 kg/jam
Tabel A.14 Data Laju Alir Tangki Mixer IV (M-405)
Komponen
NaOH
Natrium Laktat
Air
Asam Laktat
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 28
Alur 29
1,3592
114,1552
100,3347
11,0651
1,3962
217,2453
11,0651
228,3105
Keluar (kg/jam)
Alur 30
1,3592
114,1552
111,3998
1,3962
228,3105
228,3105
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan neraca panas pra rancangan pabrik pembuatan natrium laktat dari
molase menggunakan ketentuan sebagai berikut:
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC atau 298,15 °K
Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut:
Perhitungan Panas Bahan Masuk (Qin) dan Keluar (Qout) menggunakan rumus berikut
Q m i Cp i dT
(Reklaitis, 1983):
…(1)
T2
Tb
Q m i Cp i (l) dT ΔH vl i Cp i (g) dT
T
Tb
1
…(2)
Persamaan (2) untuk menghitung panas bahan yang disertai dengan perubahan fasa
υ
υ
Perhitungan Panas Reaksi menggunakan rumus berikut (Felder, 2005)
ˆo
ΔH
R
i
ˆo
ΔH
fi
produk
i
ˆo
ΔH
fi
…(3)
reaktan
Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi (Reklaitis, 1983) :
2
2
dQ
ˆ o m Cp dT m Cp dT
rΔH
in
R
out
dt
T1
T1
T
T
...(4)
B.1 Data Kapasitas Panas dan Panas Pembentukan
Data-data kapasitas panas komponen yang digunakan ditampilkan pada Tabel B.1
dan Tabel B.2
Tabel B.1 Data Kapasitas Panas Komponen, Cp (kJ/gmol∙oC)= a + bT + cT2 + dT3
Universitas Sumatera Utara
Komponen
a
b
-3
CO2 (g)
36,11 × 10
4,233 × 10-5
NH3 (g)
35,15 × 10-3 2,954 × 10-5
H2SO4 (l)
139,1 × 10-3 15,59 × 10-5
H2O (l)
75,4 × 10-3
-3
H2O (g)
33,46 × 10
0,688 × 10-5
-3
Ca(OH)2 (c)
89,5 × 10
CaCO3 (c)
82,34 × 10-3 4,975 × 10-5
Sumber: Felder, 2005
c
-2,877 × 10-8
0,4421 × 10-8
0,7604 × 10-8
-12,87 × 10-8
d
7,464 × 10-12
- 6,686 × 10-12
- 3,593 × 10-12
-
Tabel B.2 Data Kapasitas Panas Komponen, Cp (J/g∙K)= a + bT + cT2 + dT3
Komponen
a
b
c
Kalsium
210,99
1,5833
-0,0042359
laktat (aq)
Asam
1,1028
0,0083968 -2,2154 × 10-5
laktat (l)
Sumber: [1] Harbec, 2010; [2] Yaws, 2003
d
Sumber
5,3444 × 10-6
[1]
2,6347 × 10-8
[2]
Berikut adalah data kapasitas panas berbagai zat yang digunakan:
kcal/kgoC
Maltsprout
= 0,4
Sukrosa
= 1,2552 kJ/kgoC
o
(Hough et al, 1975)
(Cassel, 2002)
Glukosa
= 1,6967 kJ/kg C
(Von Stockar et al., 1993)
Kalsium fosfat
= 0,8956 kJ/kgoC
(Dean, 1999)
B.1.1 Perhitungan Kapasitas Panas Padatan dengan Metode Hurst and
Harrison
Universitas Sumatera Utara
rumus : Cp s J gmol 1 K 1 N i ΔE i (Perry, 1999), di mana kontribusi elemen
Perhitungan estimasi Cps dengan menggunakan metode Hurst and Harrison dengan
n
i 1
atomnya dapat dilihat pada tabel B.3.
Tabel B.3 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst and
Harrison
Elemen atom
C
H
O
N
S
Ca
Na
P
ΔEi
10,89
7,56
13,42
18,74
12,36
28,25
26,19
26,63
Sumber: Perry, 1999
1. Diamonium fosfat [(NH4)2HPO4]
Cp = 2ΔEN + λΔEH + ΔEP + 4ΔEO
= 2(18,74) + 9 (7,56) + 26,63 + 4(13,42)
= 185, 83 J/gmol K
2. Natrium hidroksida [NaOH]
Cp
= ∆ENa + ∆EO + ∆EH
= 26,19 + 13,42 + 7,56
= 47,17 J/gmol.K
3. Kalsium sulfat [CaSO4]
Cp
= ∆ECa + ∆ES + 4∆EO
= 26,25 + 12,36 + 4(13,42)
= 47,17 J/gmol.K
4. Natrium laktat [CH3CHOHCOONa]
Cp
= 3∆EC + 5∆EH + 3∆EO + ∆ENa
= 3(10,89) + 5(7,56) + 3(13,42) + 26,19
= 136,92 J/gmol.K
B.1.2 Data Kapasitas Panas Berdasarkan % mol
Data Kapasitas Panas NaOH dan H2SO4 berdasarkan % mol ditampilkan pada Tabel
B.4 dan Tabel B5.
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.4 Kapasitas Panas NaOH Berdasarkan % mol pada Suhu 20oC
%Mol NaOH
0,5
1
9,09
16,7
28,6
37,5
Sumber: Perry,1999
Cp (kal/gmol∙oC)
0,985
0,97
0,835
0,80
0,784
0,782
Tabel B.5 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % mol pada Suhu 20oC
%Mol H2SO4
1,34
5,16
9,82
15,36
22,27
26,63
28,00
Sumber: Perry,1999
Cp (kal/gmol∙oC)
0,9877
0,9549
0,9177
0,8767
0,8275
0,7945
0,7837
B.1.3 Data-data Panas Pembentukan
Berikut adalah nilai dari panas pembentukan standard dari beberapa senyawa yang
digunakan :
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.6 Data Panas Pembentukan Standard Komponen
Komponen
Rumus Molekul
Sumber
Sukrosa
C12H22O11
-2221,2 kJ/gmol
Glukosa
C6H12O6
-1264,2 kJ/gmol
Air
H2O
-285,84 kJ/gmol
Asam laktat
CH3CHOHCOOH
-682,96 kJ/gmol
Kalsium karbonat CaCO3
-1206,9 kJ/gmol
Kalsium laktat
Ca(CH3CHOHCOO)2
-1686,1 kJ/gmol
Karbon dioksida
CO2
-393,5 kJ/gmol
Diamonium
(NH4)2HPO4
-1556,91 kJ/gmol
Fosfat
Kalsium
Ca(OH)2
-986,59 kJ/gmol
hidroksida
Kalsium Fosfat
Ca3(PO4)2
-4138 kJ/gmol
Ammonia
NH3
-46,19 kJ/gmol
Asam Sulfat
H2SO4
-811,32 kJ/gmol
Kalsium Sulfat
CaSO4
-1432,7 kJ/gmol
Natrium
NaOH
-426,6 kJ/gmol
hidroksida
Natrium Laktat
CH3CHOHCOONa
-304 kJ/gmol
Sumber: [1] Clarke, 1939; [2] Von Stockar et al, 1993; [3] Felder, 2005;
[1]
[2]
[3]
[4]
[3]
[5]
[3]
[6]
[3]
[3]
[3]
[3]
[3]
[3]
[6]
[4] Vatani et al, 2007; [5] Cable, 1971; [6] Dean, 1999
B.2 Perhitungan Neraca Panas Masing-masing Alat
B.2.1 Tangki Mixer I (M-103)
Universitas Sumatera Utara
Diamonium fosfat
T=30oC 3
Maltsprout
T=30oC
5
H 2O
T=30oC
4
Saturated Steam
T = 110oC, 1,43 atm
Monosakarida
Sukrosa
2
Air
o
T=30 C
6
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 100 oC
Kondensat
T = 110oC, 1,43 atm
Neraca panas masuk tangki mixer I (M-103)
Tabel B.7 Perhitungan Panas Masuk Tangki Mixer I (M-103)
Cp dT
Q mi
30o C
Alur
2
3
4
5
Komponen
monosakarida
sukrosa
Air
Diamonium
fosfat
Maltsprout
Air
mi
(kg/jam)
Cp dT
30o C
25o C
25o C
52,9792
46,6722
26,4896
(kJ/kg)
50,9010
37,6560
125,7000
(kJ/jam)
2696,6962
1757,4878
3329,7451
0,6307
426,5493
269,0269
2,5228
721,6090
50,208
125,7000
Qin total =
126,6658
90706,2510
98885,8727
Neraca panas keluar tangki Mixer I (M-103)
Tabel B.8 Perhitungan Panas keluar Tangki Mixer I (M-103)
Cp dT
Q mi
100o C
Alur
6
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
mi
(kg/jam)
o
Cp dT
100o C
25o C
25 C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
169,6700
167,3600
(kJ/jam)
17324,7369
422,2193
0,6307
525,0433
331,1475
745,6416
419,1000
Qout total =
312498,3993
330576,5031
Reaksi yang terjadi:
C12H22O11 + H2O 2C6H12O6
Sukrosa
air
glukosa
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan panas reaksi
ˆ o 2ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R
f glukosa ΔH f air ΔH f sukrosa
= 2(-1264200 kJ/kgmol) – (-285840 kJ/kgmol) – (-2221200 kJ/kgmol)
= -21360 kJ/kgmol
Dari perhitungan di bagian A.1 Neraca Massa Tangki Mixer I (M-103) diperoleh
r1 = 0,1363 kgmol/jam
Neraca energi keseluruhan
dQ
ˆ o r Q
ΔH
R
1
out total Q in total
dT
= (-21360)(0,1363)+ 330576,5031 – 98885,8727
= 228778,2206 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
(110oC, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
228778,2206
102,5189 kg/jam
2230,2
B.2.2 Neraca Panas Heat Exchanger (E-105)
Universitas Sumatera Utara
6
Air Pendingin
T = 25 oC
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 40 oC
Air Pendingin Bekas
T = 70 oC
E-105
6a
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 100 oC
Neraca panas masuk heat exchanger (E-105)
Tabel B.9 Perhitungan Panas Masuk Heat Exchanger (E-105)
Cp dT
Q mi
100o C
Alur
6a
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
mi
(kg/jam)
o
Cp dT
100o C
25o C
25 C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
169,6700
167,3600
(kJ/jam)
17324,7369
422,2193
0,6307
525,0433
331,1475
745,6416
419,1000
Qin total =
312498,3993
330576,5031
Neraca panas keluar heat exchanger (E-105)
Tabel B.10 Perhitungan Panas Keluar Heat Exchanger (E-105)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
6
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
mi
(kg/jam)
Cp dT
40o C
25o C
25o C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
167,5000
Qout total =
124894,9699
132271,6536
dQ/dT = Qout total – Qin total
= 330576,5031 – 132271,6536
= -198304,8495 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
Air pendingin yang digunakan mempunyai suhu 25oC, 1 atm dan keluar sebagai air
pendingin bekas pada suhu 70oC, 1 atm yang kemudian dialirkan ke bagian utilitas.
Data entalpi air pada suhu 25oC dan 70oC adalah sebagai berikut:
Hair
(25oC, 1 atm) = 104,89 kJ/kg
(Felder, 2005)
Hair
(70oC, 1 atm) = 293,0 kJ/kg
(Felder, 2005)
= 293,0 kJ/kg – 104,89 kJ/kg =188,11 kJ/kg
maka air pendingin yang dibutuhkan:
m air
dQ
dT
m air
198304,8495
1054,1962 kg/jam
167,3
B.2.3 Neraca Panas Culture Tank (M-106)
7
CaCO3
T=30 oC
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
T = 39,87oC
6
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 40oC
9
M - 106
Neraca Panas Masuk Culture Tank (M-106)
Tabel B.11 Perhitungan Panas Masuk Culture Tank (M-106)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
6
7
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
CaCO3
mi
(kg/jam)
25o C
Cp dT
40o C
25o C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
2,6921
167,5000
4,1768
Qin total =
124894,9699
11,2444
132282,8981
Universitas Sumatera Utara
Neraca Panas Keluar Culture Tank (M-106)
Tabel B.12 Perhitungan Panas Keluar Culture Tank (M-106)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
9
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
CaCO3
mi
(kg/jam)
o
Cp dT
39,87o C
25o C
25 C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
2,6921
167,5000
4,1768
Qout total =
124894,9699
11,2444
132282,8981
B.2.4 Neraca Panas Fermentor (R-108)
CaCO3
T=30oC
CO2
T=40 oC
10
11
Saturated steam
T = 110 oC; 1,43 atm
9
12
R-108
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
T=40oC
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
T=40oC
Kondensat
T = 110 oC; 1,43 atm
Neraca Panas Masuk Fermentor (R-108)
Tabel B.13 Perhitungan Panas Masuk Fermentor(R-108)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
9
10
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
CaCO3
CaCO3
mi
(kg/jam)
25o C
Cp dT
40o C
25o C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
2,6921
51,1506
167,5000
4,1768
4,1768
Qin total =
124894,9699
11,2444
213,6440
132519,1148
Neraca Panas Keluar Fermentor (R-108)
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.14 Perhitungan Panas Keluar Fermentor(R-108)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
Komponen
11
mi
(kg/jam)
CO2
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
Kalsium laktat
12
o
Cp dT
40o C
25o C
25 C
23,6908
5,1054
2,5228
(kJ/kg)
12,7658
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
302,4327
346,4947
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
755,3333
117,4912
167,5000
17,7411
Qout total =
126518,3273
2084,4142
129698,4579
Perhitungan panas reaksi
Ada 2 reaksi yang terjadi yakni:
1. Fermentasi glukosa menjadi asam laktat
C6H12O6
Lactobacillus delbrueckii
Monosakarida
2 CH3CHOHCOOH
asam laktat
ˆ o 2ΔH
ˆo
ˆo
ΔH
R2
f asam laktat ΔH f monosakarida
= 2(-682960 kJ/kgmol) - (-1264200 kJ/kgmol)
= -101720 kJ/kgmol
2. Reaksi asam laktat dengan kalsium karbonat
2CH3CHOHCOOH + CaCO3 Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2O + CO2
Asam laktat
kalsium karbonat
kalsium laktat
air
karbon dioksida
ˆ o ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R3
f kalsium laktat ΔH f air ΔH f karbon dioksida 2ΔH f asam laktatt ΔH f kalsium karbonat =
-1686100 + (-285840) + (-393500) – 2(-682960) – (-1206900)
= 207380 kJ/kgmol
Dari perhitungan di bagian A.3 Neraca Massa Fermentor (R-108) diperoleh
r2 = 0,5384 kgmol/jam dan r3 = 0,5384 kgmol/jam
Neraca panas keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
dQ
ˆ o r ΔH
ˆ o r Q
ΔH
R2
2
R3
3
out total Q in total
dT
= (-101720)(0,5384) + (207380)(0,5384) + (129698,4579) – (132519,1148)
= 54069,5388 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
o
(110 C, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa saturated steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
54069,5388
24,2443 kg/jam
2230,2
B.2.5 Neraca Panas Tangki Koagulasi (M-203)
Universitas Sumatera Utara
Ca(OH)2
Air
35
T = 30 oC
NH3
T = 85 oC
Saturated steam
T =110 oC; 1,43 atm
13
Monosakarida
Maltsprout
12
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
T=40oC
Monosakarida
Maltsprout
kalsium fosfat
Air
Kondensat
Kalsium Laktat
T=110 oC; 1,43 atm T = 85 oC
14
Neraca Panas Masuk Tangki Koagulasi (M-203)
Tabel B.15 Perhitungan Panas Masuk Tangki Koagulasi (M-203)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
12
35
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
Kalsium laktat
Ca(OH)2
Air
mi
(kg/jam)
25o C
Cp dT
40o C
25o C
5,1054
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
346,4947
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
755,3333
117,4912
0,5308
530,2702
167,5000
17,7411
6,0391
125,7000
Qin total =
126518,3273
2084,4142
3,2056
66654,9601
196054,1908
Neraca Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-203)
Tabel B.16 Perhitungan Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-203)
Cp dT
Q mi
85o C
Alur
13
14
Komponen
NH3
Monosakarida
Maltsprout
Kalsium fosfat
Air
Kalsium laktat
mi
(kg/jam)
o
25o C
25 C
0,1624
5,1054
2,5228
0,7421
1285,8613
117,4912
Cp dT
85o C
(kJ/kg)
2,2073
144,2195
142,256
76,1268
355,9000
78,4029
Qout total =
(kJ/jam)
0,3854
736,3013
358,8864
56,4969
457638,0522
9211,6519
468001,7472
Reaksi yang terjadi:
2(NH4)2HPO4
+ 3Ca(OH)2
Ca3(PO4)2
+ 6H2O
+ 4NH3
Universitas Sumatera Utara
Diamonium
fosfat
kalsium
hidroksida
kalsium fosfat
air
ammonia
ˆ o ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R4
f kalsium fosfat 6ΔH f air 4ΔH f ammonia - 2ΔH f diamoniumfosfat 3ΔH f kalsium hidroksida
= -4138000 + 6(-285840) + 4(-46,190) - 2(-1556910) - 3(-986590)
= 35790 kJ/kgmol
Dari perhitungan di bagian A.4 Neraca Massa Tangki Koagulasi (M-203) diperoleh
r4 = 0,0024 kgmol/jam
Neraca panas keseluruhan
dQ
ˆ o r Q
ΔH
R4
4
out total Q in total
dT
= (35790)(0,0024) +(468001,7472) - (196054,1908)
= 272033,0146 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
o
(110 C, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
272033,0146
121,9770 kg/jam
2230,2
B.2.6 Neraca Panas Evaporator I (FE-209)
Universitas Sumatera Utara
Saturated Steam
T =110 oC; 1,43 atm
Uap air
T =100,218 oC17
Air
16
Kalsium Laktat
T = 85 oC
FE-209
Kondensat
T =110 oC; 1,43 atmAir
Kalsium Laktat
T = 100,218 oC
18
Menentukan titik didih di dalam evaporator
Dari Lampiran A bagian A.7 Neraca Massa Evaporator I (FE-209)
F17 air
= 1260,1441 kg/jam
F17 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
Tb larutan = Tb pelarut + ΔTb
G 1000
Di mana, ΔTb
k b
BM P
…(5)
(Syukri, 1λλλ)
G = massa zat terlarut
P = massa pelarut
kb = konstanta air = 0,52
(Syukri, 1999)
115,1414 1000
ΔTb
0,52
218,212 1260,1441
ΔTb = 0,2180 oC
Tb larutan = 100 oC + 0,2180 oC = 100,2180oC
Neraca Panas Masuk Evaporator I (FE-209)
Tabel B.17 Perhitungan Panas Masuk Evaporator I (FE-209)
Cp dT
Q mi
85o C
Alur
16
Komponen
Air
Kalsium laktat
mi
(kg/jam)
1260,1441
115,1414
o
Cp dT
85o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
355,9000
78,429
Qin total =
(kJ/jam)
448485,2912
9027,4189
457512,7101
Neraca Panas Keluar Evaporator I (FE-209)
Tabel B.18 Perhitungan Panas Keluar Evaporator I (FE-209)
Universitas Sumatera Utara
Cp dT
Q mi
100, 218o C
Alur
Komponen
17
Air
Air
Kalsium laktat
18
mi
(kg/jam)
1015,4686
244,6755
115,1414
o
Cp dT
100, 218o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
2676,4360
420,0156
101,10168
Qout total =
(kJ/jam)
2717836,7978
102767,5215
11640,9894
2832245,3087
Neraca panas keseluruhan
dQ
Q out total Q in total
dT
= 2832245,3087 - 457512,7101= 2374732,5986 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
o
(110 C, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
2374732,5986
1064,8070 kg/jam
2230,2
B.2.7 Neraca Panas Mixer III (M-303)
Universitas Sumatera Utara
20
Air
T = 30oC
H2SO4 0,01M
T =?
H2SO4 98%
air
19
T = 30 oC
21
M-303
Neraca Panas Masuk Tangki Mixer III (M-303)
Tabel B.19 Perhitungan Panas Masuk Mixer III (M-303)
Cp dT
Q mi
30o C
Alur
19
20
Komponen
mi
(kg/jam)
Air
Asam sulfat
Air
25o C
o
25 C
(kJ/kg)
125,7000
7,3097
125,7000
Qin total =
1,0562
51,7527
23,4767
Cp dT
30o C
(kJ/jam)
132,7616
378,2975
2951,0256
3462,0847
Neraca Panas Masuk Tangki Mixer III (M-303)
n 21 H 2SO4
n 21 air
51,7527 kg/jam
0,5277 kgmol/jam
98,08 kg/kgmol
24,5329 kg/jam
1,3629 kgmol/jam
18 kg/kgmol
%mol H 2SO 4
n 21 H 2SO4
n 21 H 2SO4 n 21 air
100%
0,5277
100% 27,91%
0,5277 1,3629
Dengan interpolasi dari Tabel B.5 di bagian B.1.2 Data Kapasitas Panas
Berdasarkan % mol diperoleh bahwa
Cp H2SO4, 27,91% mol = 0,784 kal/g oC = 3,2820 kJ/kg oC
Mixer bersifat adiabatis,
Qin = Qout
3462,084687 = 76,2857 (3,2820) (T2 – 20)
T2 = 33,8280 oC
Maka suhu larutan H2SO4 0,01 M pada alur 21 adalah 33,8280 oC
B.2.8 Neraca Panas Tangki Acidifier(M-305)
Universitas Sumatera Utara
H2SO4 0,01M
T = 33,8280 oC
21
Air Pendingin
T = 25 oC
Air
18
Kalsium Laktat
T=100,218 oC
M-305
Air
Asam Laktat
CaSO4
T=85oC
22
Air Pendingin Bekas
T = 70 oC
Neraca Panas Masuk Tangki Acidifier(M-305)
Tabel B.20 Perhitungan Panas Masuk Tangki Acidifier(M-305)
Cp dT
Q mi
100, 218o C
Alur
18
Komponen
Air
Kalsium laktat
mi
(kg/jam)
o
25o C
25 C
(kJ/kg)
420,0156
101,10168
244,6755
115,1414
Cp dT
21
Komponen
H2SO4 0,01 M
mi
(kg/jam)
(kJ/jam)
102767,5215
11640,9894
Q mi
33,8280o C
Alur
Cp dT
33,8280o C
25o C
o
25 C
(kJ/kg)
111.0229
Qin total =
76,2857
Cp dT
100, 218o C
(kJ/jam)
3462,0847
117870,5956
Neraca Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-305)
Tabel B.21 Perhitungan Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-305)
Cp dT
Q mi
70o C
Alur
22
Komponen
Air
CaSO4
Asam laktat
mi
(kg/jam)
25o C
o
25 C
269,2084
71,7615
94,9785
Cp dT
70o C
(kJ/kg)
293,0000
237,6643
65,3122
Qout total =
(kJ/jam)
78878,0613
17055,1561
6203,2542
102136,4716
Reaksi yang terjadi:
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2SO4
CaSO4
+ 2 CH3CHOHCOOH
Universitas Sumatera Utara
Kalsium laktat
asam sulfat
kalsium sulfat
asam laktat
Dari perhitungan A.8 Neraca Massa Tangki Acidifier (M-305) diperoleh nilai r5 =
0,5277 kgmol/jam
Panas reaksi
ˆ o 2ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R5
f asam laktat ΔHf kalsiumsulfat ΔHf kalsiumlaktat ΔHf asam sulfat
= 2 (-682960) + (-1432700) – (-1686100) – (-811320)
= -570823,7974 kJ/kgmol
Neraca Panas keseluruhan
dQ
ˆ o r Q
ΔH
R5 5
out total Qin total
dT
= (-570823,7974) (0,5277) + 102136,4716 – 117870,5956
= -316934,124 kJ/jam
Air pendingin yang digunakan mempunyai suhu 25oC, 1 atm dan keluar sebagai air
pendingin bekas pada suhu 70oC, 1 atm dialirkan ke bagian utilitas. Data entalpi air
pada suhu 25oC dan 70oC adalah sebagai berikut:
Hair
(25oC, 1 atm) = 104,89kJ/kg
(Felder, 2005)
Hair
(70oC, 1 atm) = 293,0 kJ/kg
(Felder, 2005)
= 293,0 kJ/kg – 104,89 kJ/kg =188,11 kJ/kg
maka air pendingin yang dibutuhkan:
m air
m air
dQ
dT
316934,124
188,1
1684,8340 kg/jam
B.2.9 Neraca Panas Evaporator II (FE-311)
Universitas Sumatera Utara
25T
Uap Air
= 102,0366 oC
Saturated Steam
T = 110oC; 1,43 atm
Kondensat
T = 110oC; 1,43 atm
24
Air
Asam Laktat
T = 70oC
26
EV-311
Air
Asam Laktat
T = 102,0366 oC
Menentukan titik didih di dalam evaporator
F22 air
= 263,8242kg/jam
F22 asam laktat
= 93,0790kg/jam
Dengan menggunakan persamaan (5) pada bagian B.2.6 Neraca Panas Evaporator I
(EV-209) (Syukri, 1999)
93,0790 1000
ΔTb
0,52
90,08 263,8242
ΔTb = 2,0366 oC
Tb larutan = 100 oC + 2,0366 oC = 102,0366oC
Neraca Panas Masuk Evaporator II (FE-311)
Tabel B.22 Perhitungan Panas Masuk Evaporator II (FE-311)
Cp dT
Q mi
70o C
Alur
24
Komponen
Air
Asam laktat
mi
(kg/jam)
263,8242
93,0790
Cp dT
70o C
25o C
25o C
(kJ/kg)
293,0000
65,3122
Qin total =
(kJ/jam)
77300,5001
6079,1891
83379,6892
Neraca Panas Keluar Evaporator II (FE-311)
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.23 Perhitungan Panas Keluar Evaporator II (FE-311)
Cp dT
Q mi
102, 0366o C
Alur
Komponen
25
Air
Air
Asam laktat
26
mi
(kg/jam)
223,9333
39,8910
93,0790
o
Cp dT
102, 0366o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
2680,0733
427,5000
119,0252
Qout total =
(kJ/jam)
600157,5242
17053,3934
11078,7452
628289,6601
Neraca panas keseluruhan
dQ
Q out total Q in total
dT
= 628289,6601 - 83379,6892 = 544909,9709 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
(110oC, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
544909,9709
244,3323 kg/jam
2230,2
B.2.10 Neraca Panas Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Universitas Sumatera Utara
NaOH 50%
27 Air
T=30oC
Saturated Steam
T=110 oC, 1,43 atm
Air
26
Asam Laktat
T=102,0366 oC
28
R-403
Air
Asam Laktat
NaOH
Natrium Laktat
T = 71 oC
Kondensat
T=110oC; 1,43 atm
Cp larutan NaOH 50% dapat dicari dengan interpolasi data dari Tabel B.4 diperoleh
sebesar 47,17 J/gmol K= 1,1793 kJ/kg K.
Neraca Panas Masuk Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Tabel B.23 Perhitungan Panas Masuk Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Cp dT
Q mi
102, 0366o C
Alur
26
Komponen
Air
Asam laktat
mi
(kg/jam)
39,8910
93,0790
o
25o C
25 C
(kJ/kg)
427,5000
119,0252
Cp dT
303,15o C
Alur
27
Komponen
NaOH 50%
mi
(kg/jam)
84,2143
Cp dT
102, 0366o C
(kJ/jam)
17053,3934
11078,7452
Q mi
Cp dT
303,15o C
298,15o C
298,15o C
(kJ/kg)
357,4896
Qin total =
(kJ/jam)
30105,7355
58237,8714
Neraca Panas Keluar Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Tabel B.24 Perhitungan Panas Keluar Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Cp dT
Q mi
71o C
Alur
28
Komponen
Air
Asam laktat
NaOH
Natrium Laktat
mi
(kg/jam)
100,3347
1,3962
1,3592
114,1552
o
Cp dT
71o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
297,2000
66,9061
405,8389
166,0588
Qout total =
(kJ/jam)
29819,4658
93,4132
551,6358
18956,4779
49420,9927
Reaksi yang terjadi:
NaOH +
CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOONa + H2O
Universitas Sumatera Utara
Natrium hidroksida
asam laktat
natrium laktat
air
Dari perhitungan A.12 Neraca Massa Reaktor Natrium Laktat (R-403) diperoleh nilai
r6 = 1,0187 kgmol/jam
Panas reaksi
ˆ o ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R6
f natrium laktat ΔH f air ΔH f natrium hidroksida ΔH f asam laktat
= (-304000) + (-285840) – (-426600) – (-682960)
= 519720 kJ/kgmol
Neraca panas ke
NERACA MASSA
Pra-perancangan pabrik pembuatan Natrium Laktat dilaksanakan untuk kapasitas
produksi sebesar 2000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut:
Waktu operasi
: 330 hari/tahun
1 hari operasi
: 24 jam/hari
Produk akhir
: Natrium Laktat dengan kemurnian 50%
Maka kapasitas produksi natrium laktat per jam adalah:
Untuk menghasilkan natrium laktat sebanyak 228,3105 kg/jam, maka dari hasil
perhitungan mundur diperoleh bahwa molase yang diperlukan adalah 126,1410
kg/jam sebagai basis perhitungan.
Diagram proses untuk pembuatan natrium laktat dari molase dapat dilihat pada
Gambar A.1.
Universitas Sumatera Utara
Ca(OH)2
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Molasse
air
Tangki
Mixer I
(M-103)
CaCO3
monosakarida
Diamonium fosfat
Air
maltsprout
Tangki
Mixer II
(M-201)
Kultur
bakteri
Culture
Tank
(M-105)
Air
CaCO3
monosakarida
Diamonium fosfat
Air
Maltsprout
CaCO3
CO2
NH3
Ca(OH)2
Air
Monosakarida
Maltsprout
Fermentor Diamonium fosfat
(R-107) air
Kalsium laktat
Monosakarida
Tangki Maltsprout
Koagulasi Kalsium fosfat
(M-204) air
Kalsium laktat
Filter
Press I
(F-206)
Monosakarida
Maltsprout
Kalsium fosfat
air
Kalsium laktat
Air
Evaporator II
Air
Asam laktat 70%
(EV-310)
Air
Air
Asam laktat
Filter
Press II
(F-307)
Tangki
Acidifier
(M-305)
Air
Asam laktat
CaSO4
NaOH 50% =2,3574 ton/hari
(cair) 30oC
NaOH
Tangki
NaOH 50%
(T-401)
NaOH 50%
air
Reaktor
Natrium
Laktat
(R-403)
Air
Asam laktat
CaSO4
Asam laktat
Air
NaOH
Natrium Laktat
air
Kalsium laktat
air
Kalsium laktat Evaporator
air
(EV-208)
H2SO4
air
Tangki
Mixer III
(M-303)
H2SO4 98%
Air
Air
Tangki Mixer
IV (M-406)
Asam laktat
Air
NaOH
Natrium Laktat 50%
Gambar A.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Natrium Laktat dari Molase
Universitas Sumatera Utara
A.1 Neraca Tangki Mixer I (M-103)
Diamonium fosfat
Maltsprout
3
5
H2 O
4
Molase:
2
42% monosakarida
37% sukrosa
21% air
6
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Tangki Mixer I berfungsi untuk mencampur molase dengan nutrien berupa
diamonium fosfat dan malsprout serta air.
Asumsi sukrosa yang terkandung dalam molase terhidrolisis seluruhnya menjadi
monosakarida.
C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6
Sukrosa
air
.... reaksi 1
monosakarida
Nutrien yang ditambahkan yaitu diamonium fosfat sebanyak 0,5% berat molase dan
Maltsprout 2 % sebanyak berat molase, dan monosakarida diencerkan hingga
konsentrasi 12% (Prescott, 1959).
Neraca massa total
…(1)
F6 = F2 + F3 + F4 + F5
Neraca alur 2
F2 = 126,1410 kg/jam
Tabel A.1 Komposisi Molase
Komposisi
Glukosa
Fruktosa
Sukrosa
Air
Sumber: Hui, 2006
Kadar (%)
21
21
37
21
Dari Tabel LA.1 dapat dilihat bahwa kandungan sukrosa adalah 37%, sedangkan
kandungan monosakarida adalah 42%, di mana kandungan glukosa dan fruktosa
yang merupakan monosakarida dijumlahkan.
F2 monosakarida = 0,42 × F2 = 52,9792 kg/jam
F2 sukrosa
= 0,37 × F2 = 46,6722 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F2 air
= 0,21 × F2 = 26,4896 kg/jam
Mol masing-masing komponen alur 2
N2 monosakarida = 52,9792 kg/jam / MrC6H12O6
= 52,9792 kg/jam / 180,16 kg/kgmol
N2 sukrosa
= 46,6722 kg/jam / MrC12H22O11
= 46,6722 kg/jam / 320,3 kg/kgmol
N2 air
= 0,2941 kgmol/jam
= 0,1363 kgmol/jam
= 26,4896 kg/jam / MrH2O
= 26,4896 kg/jam / 18 kg/kgmol
Menurut reaksi 1
C12H22O11
+
Sukrosa
H2O
air
= 1,4716 kgmol/jam
2 C6H12O6
monosakarida
Asumsi seluruh sukrosa terhidrolisis sempurna menjadi monosakarida
Di mana
X = konversi
N = jumlah mol reaktan
σ = koefisien stoikiometri reaktan
r1 = jumlah mol reaktan yang terkonversi pada reaksi 1
Fair
setelah reaksi
= 1,3353 kgmol/jam × Mrair = 1,3353 kgmol/jam ×18kg/kgmol =
24,0353kg/jam
Fmonosakarida setelah reaksi = 102,1084 kgmol/jam × MrC6H12O6
= 102,1084 kgmol/jam × 180,16kg/kgmol = 102,1084 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Nutrien yang ditambahkan yaitu diamonium fosfat sebanyak 0,5% berat molase dan
Maltsprout 2 % sebanyak berat molase (Prescott, 1959).
Neraca alur 3
F3 = 0,005 × F2 = 0,005 × 126,1410 kg/jam = 0,6307 kg/jam
Neraca alur 4
F4 = 0,02 × F2 = 0,02 × 126,1410 kg/jam = 2,5228 kg/jam
Neraca alur 6
F6 monosakarida
= Fmonosakarida setelah reaksi = 102,1084 kg/jam
Monosakarida pada alur 5 diencerkan hingga konsentrasi 12% (Prescott, 1959).
F6 monosakarida
= F6 × 0,12
F6
= F6 monosakarida/0,12 = 102,1084 kg/jam /0,12 = 850,9036 kg/jam
F6 diamonium fosfat = F3 = 0,6307 kg/jam
F6 maltsprout
= F4 = 2,5228
F6 air
= F5 + Fair setelah reaksi
Dari persamaan (1): F6 = F2 + F3 + F4 + F5
Diperoleh F5 = F6 – F2 – F3 – F4
F5 = 850,9036 - 126,1410 - 0,6307 - 2,5228 = 721,6090 kg/jam
sehingga
F6 air
= 721,6090 kg/jam + 24,0353 kg/jam = 745,6416 kg/jam
Tabel A.2 Data Laju Alir Tangki Mixer I (M-103)
Masuk (kg/jam)
Komponen
Monosakarida
Sukrosa
Air
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Total
Alur 2
52,9792
46,6722
26,4896
Alur 3
Alur 4
Alur 5
721,6090
2,5228
0,6307
126,1410
0,6307
2,5228
850,9036
Keluar
(kg/jam)
Alur 6
102,1084
745,6416
2,5228
0,6307
721,6090
850,9036
850,9036
A.2 Neraca Culture Tank (M-106)
Universitas Sumatera Utara
CaCO3
7
Culture
injection
8
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
6
9
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Culture Tank (M-106) berfungsi untuk mencampur bahan baku dengan kultur bakter
Lactobacillus delbrueckii dan CaCO3 sebagai pengatur pH
CaCO3 yang ditambahkan adalah 5% dari CaCO3 yang dibutuhkan
Neraca Total
F9 = F6 + F7 + F8
Menghitung CaCO3 yang dibutuhkan
Reaksi yang terjadi pada fermentor
C6H12O6
Lactobacillus delbrueckii
Monosakarida
asam laktat
2 CH3CHOHCOOH +
CaCO3
2 CH3CHOHCOOH
… reaksi 2
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2O +
CO2 ...
reaksi 3
Asam laktat
kalsium karbonat
kalsium laktat
air
karbon
dioksida
Konversi monosakarida sebesar 95% (Inskeep, 1954)
Asumsi seluruh asam laktat terkonversi menjadi kalsium laktat
F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
N6 monosakarida = 102,1084 kg/jam /180,16 kg/kgmol = 0,5668 kgmol/jam
Menurut reaksi 2
C6H12O6
Monosakarida
2 CH3CHOHCOOH
konversi 95% (Inskeep,1954)
asam laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
Universitas Sumatera Utara
Nasam laktat yang terbentuk dari reaksi 2 = 0 + (2) (0,5384 kgmol/jam) = 1,0769 kgmol/jam
Nmonosakarida yang tersisa = 0,5668 + (-1) (0,5384) = 0,0283 kgmol/jam
Fmonosakarida yang tersisa = 0,0283 kgmol/jam× 180,16 kg/kgmol = 5,1054 kg/jam
Menurut reaksi 3
2 CH3CHOHCOOH +
Asam laktat
CaCO3
Ca(CH3CHOHCOO)2 +
kalsium karbonat
H2O
kalsium laktat
+ CO2
air
karbon
dioksida
Asumsi seluruh asam laktat bereaksi dengan kalsium karbonat membentuk kalsium
laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
FCaCO3 yang diperlukan = 0,5384 kgmol/jam × 100,09 kg/kgmol = 53,8427 kg/jam
Neraca alur 7
CaCO3 pada alur 7 adalah 5% dari jumlah CaCO3 yang diperlukan, sehingga
F7 = 0,05× FCaCO3 yang diperlukan = 0,05 ×53,8427 kg/jam = 2,6921 kg/jam
Menghitung kultur bakteri yang diinjeksikan
x = Y (SR – S)
(Stanbury, 1984)
di mana:
x = konsentrasi biomassa yang dihasilkan
Y= faktor yield
SR = konsentrasi substrat awal
S = konsentasi substrat akhir (Stanbury, 1984)
Untuk bakteri dengan substrat molase
Y = 0,51 g sel/ g substrat (Stanbury, 1984)
Universitas Sumatera Utara
SR = konsentrasi monosakarida = 12% = 0,12
x = Y (SR – S)
x = 0,51 (0,12 – 0,006) = 0,0583
konsentrasi bakteri pada awal fasa log dapat dicari dari persamaan berikut:
ln xt = ln x0 + u t
xt = x =0,0583
u = 0,36 jam-1 (Stanbury, 1984)
t = 24 jam
ln 0,0612 = ln x0 + 0,36 (24)
x0 = 1,03×10-5
F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
Kultur bakteri yang diinjeksikan = 102,1084 kg/jam × 1,03×10-5
= 0,0011 kg/jam
Neraca alur 8
F8 = 0,0011 kg/jam
Neraca alur 9
F9 = F6 + F7 + F8
F12 = 850,9036 + 2,6921 + 0,011 = 853,9568 kg/jam
F9 monosakarida = F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
F9 maltsprout = F6 maltsprout = 2,5228 kg/jam
F9 diamonium posfat = F6 diamonium posfat = 0,6307 kg/jam
F9 air = F6 air = 745,6416 kg/jam
F9 CaCO3 = F7 = 2,6921
Tabel A.3 Data Laju Alir Culture Tank (M-106)
Komponen
Monosakarida
Alur 6
102,1084
Masuk (kg/jam)
Alur 7
Alur 8
Keluar (kg/jam)
Alur 9
102,1084
Universitas Sumatera Utara
Air
Maltsprout
Diamonium
fosfat
CaCO3
Kultur
745,6416
2,5228
745,6416
2,5228
0,6307
0,6307
2,6921
850,9036
Total
2,6921
0,0011
853,5968
853,5968
0,0011
0,0011
2,6921
853,5968
A.3 Neraca Fermentor (R-108)
CaCO3
CO2
10
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
11
9
12
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
Fermentor (R-108) berfungsi sebagai tempat fermentasi mengubah monosakarida
menjadi asam laktat dengan lama fermentasi 48 jam.
Reaksi:
C6H12O6
Lactobacillus delbrueckii
2 CH3CHOHCOOH
Monosakarida
… reaksi 2
asam laktat
Konversi monosakarida sebesar 95% (Inskeep, 1954)
2 CH3CHOHCOOH + CaCO3
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2O +
CO2 ...
reaksi 3
Asam laktat
kalsium karbonat
kalsium laktat
air
karbon
dioksida
Asumsi seluruh asam laktat terkonversi menjadi kalsium laktat
Dari LA.2 diperoleh
F6 monosakarida = 102,1084 kg/jam
N6 monosakarida = 102,1084 kg/jam /180,16 kg/kgmol = 0,5668 kgmol/jam
Menurut reaksi 2
Universitas Sumatera Utara
C6H12O6
2 CH3CHOHCOOH
Monosakarida
konversi 95% (Inskeep,1954)
asam laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
Nasam laktat yang terbentuk dari reaksi 2 = 0 + (2) (0,5384 kgmol/jam) = 1,0769 kgmol/jam
Nmonosakarida yang tersisa = 0,5668 + (-1) (0,5384) = 0,0283 kgmol/jam
Fmonosakarida yang tersisa = 0,0283 kgmol/jam× 180,16 kg/kgmol = 5,1054 kg/jam
Menurut reaksi 3
2 CH3CHOHCOOH +
Asam laktat
CaCO3
Ca(CH3CHOHCOO)2 +
kalsium karbonat
kalsium laktat
H2O
+ CO2
air
karbon
dioksida
Asumsi seluruh asam laktat bereaksi dengan kalsium karbonat membentuk kalsium
laktat
Dengan menggunakan persamaan (2)
FCaCO3 yang diperlukan = 0,5384 kgmol/jam × 100,09 kg/kgmol = 53,8427 kg/jam
Nkalsium laktat yang terbentuk = 0 + (1) r3 = 0,5384 kgmol/jam
Fkalsium laktat yang terbentuk = 0,5384 kgmol/jam × Mrkalsium laktat
= 0,5384 kgmol/jam × 218,212 kg/kgmol = 117,4912 kg/jam
Nair yang terbentuk
= 0 + (1) r3 = 0,5384 kgmol/jam
Fair yang terbentuk
= 0,5384 kgmol/jam × Mrair
= 0,5384 kgmol/jam × 18 kg/kgmol = 9,6917 kg/jam
Nkarbon dioksida yang terbentuk = 0 + (1) r3 = 0,5384 kgmol/jam
Fkarbon dioksida yang terbentuk = 0,5384 kgmol/jam × Mrkarbon dioksida
= 0,5384 kgmol/jam × 44 kg/kgmol = 23,6908 kg/jam
Neraca total
F9 + F10 = F11 + F12
Universitas Sumatera Utara
Neraca Alur 10
Karena 5% dari jumlah CaCO3 yang diperlukan telah dimasukan pada Tangki Mixer
(M-105) di LA.2, maka sisa 95% lagi yang harus ditambahkan
F10 = 0,95 × FCaCO3 yang dibutuhkan
= 0,95 × 53,8427 kg/jam = 51,1506 kg/jam
Neraca Alur 11
F11 = Fkarbon dioksida yang terbentuk =23,6908 kg/jam
Neraca Alur 12
F12 kalsium laktat = Fkalsium laktat yang terbentuk = 117,4912 kg/jam
F12 air
= Fair yang terbentuk + F9 air
= 9,6917 kg/jam + 745,6416 kg/jam
= 755,3333 kg/jam
F12 monosakarida = Fmonosakarida yang tersisa = 5,1054 kg/jam
F12 maltsprout = F9 maltsprout = 2,5228 kg/jam
F12 diamonium posfat = F9 diamonium posfat = 0,6307 kg/jam
F12 = F12 kalsium laktat + F12 air+ F12 monosakarida+ F12 maltsprout+ F12 diamonium posfat
F12 = 881,0835 kg/jam
Tabel A.4 Data Laju Alir Fermentor (R-108)
Komponen
Kalsium laktat
Monosakarida
Air
Maltsprout
Diamonium
Masuk (kg/jam)
Alur 9
Alur 10
102,1084
745,6416
2,5228
0,6307
Keluar (kg/jam)
Alur 11
Alur 12
117,4912
5,1054
755,3333
2,5228
0,6307
Universitas Sumatera Utara
fosfat
CO2
CaCO3
Total
Reaksi
Total
23,6908
2,6921
51,1506
853,5957
51,1506
904,7463
0,0280
904,7743
23,6908
881,0835
904,7743
904,7743
A.4 Neraca Tangki Koagulasi (M-203)
Ca(OH)2 0,1%
air
33
NH3
13
Monosakarida
Maltsprout
12
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
14
Monosakarida
Maltsprout
kalsium fosfat
Air
Kalsium Laktat
Tangki Koagulasi (M-204) berfungsi untuk mengendapkan diamonium fosfat
menjadi endapan kalsium fosfat.
F12 = F13
Ca(OH)2 yang ditambahkan kadarnya 0,1% (Inskeep, 1954)
2(NH4)2HPO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2
Diamonium
fosfat
+ 6H2O
kalsium
kalsium fosfat
hidroksida
air
+
4NH3 …reaksi 4
ammonia
Asumsi seluruh diamonium fosfat bereaksi dengan kalsium hidroksida
F12 diamonium fosfat = 0,6307 kg/jam
N12 diamonium fosfat = 0,6307 kg/jam / Mrdiamonium fosfat = 0,6307 kg/jam/132,07 kg/kgmol
= 0,0048 kgmol/jam
dengan menggunakan persamaan (2)
Universitas Sumatera Utara
F
Ca(OH)2 yang diperlukan
= 0,0072 kgmol/jam ×MrCa(OH)2 = 0,0072kgmol/jam× 74,1
kg/kgmol =0,5308 kg/jam
Neraca Alur 33
F33 Ca(OH)2 = F Ca(OH)2 yang diperlukan= 0,5308 kg/jam
Yang digunakan adalah suspensi Ca(OH)2 dengan konsentrasi 0,1%, sehingga F40
dapat dihitung
F33 = F33 Ca(OH)2/0,001= 0,5308 kg/jam /0,001 = 530,8010 kg/jam
F33 air = F33 – F33 Ca(OH)2 = 53,8010 kg/jam - 0,5308 kg/jam= 530,2702 kg/jam
Neraca Alur 14
NNH3 yang terbentuk dari reaksi 4 = 0 + 4r4 = 4 (0,0024 kgmol/jam) = 0,0096 kgmol/jam
F14 = NNH3 yang terbentuk dari reaksi 4 × Mr NH3
= 0,0096 kgmol/jam × 17 kg/kgmol = 0,1624 kg/jam
Neraca Alur 14
F14 monosakarida
= F12 monosakarida
= 5,1054 kg/jam
F14 maltsprout
= F12 maltsprout
= 2,5228 kg/jam
N Ca3(PO4)2 yang terbentuk dari reaksi 4 = 0 + (1)r4 = 0,0024 kgmol/jam
F14 Ca3(PO4)2
= N Ca3(PO4)2 yang terbentuk dari reaksi 4 × Mr Ca3(PO4)2
=0,0024 kgmol/jam×310,20kg/kgmol =0,7421 kg/jam
Nair yang terbentuk dari reaksi 4
= 0 + 6 r4 = 6 (0,0024 kgmol/jam) = 0,0143 kgmol/jam
Fair yang terbentuk dari reaksi 4
= 0,0143 kgmol/jam×18kg/kgmol = 0,2579 kg/jam
F14 air
= FH2O yang terbentuk dari reaksi 4 + F12 air + F33 air
= 0,2579 kg/jam + 755,3333kg/jam + 530,2702 kg/jam
= 1285,8613 kg/jam
F14 kalsium laktat
= F12 kalsium laktat
Universitas Sumatera Utara
= 117,4912 kg/jam
F14 = F14 monosakarida + F14 maltsprout +F14 Ca3(PO4)2+ F14 air +F14 kalsium laktat
F14 = 1411,7230 kg/jam
Tabel A.5 Data Laju Alir Tangki Koagulasi (M-203)
Komponen
Kalsium laktat
Kalsium fosfat
Monosakarida
Air
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Ammonia
Ca(OH)2
Total
Reaksi
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 12
Alur 33
117,4912
5,1054
755,3333
2,5228
530,2702
Keluar (kg/jam)
Alur 13
Alur 14
117,4912
0,7421
5,1054
1285,8613
2,5228
0,6307
0,1624
0,5308
881,0835
530,8010
1411,8843
0,001
1411,8853
0,1624
1411,7230
1411,8853
1411,8853
A.5 Neraca Tangki Mixer II (M-201)
Air
32
Ca(OH)2
31
33
Ca(OH)2 0,1%
air
Tangki Mixer II (M-201) berfungsi untuk mencampur Ca(OH)2 serbuk dengan air
untuk membentuk suspensi Ca(OH)2 0,1%
Dari LA.4 diperoleh bahwa alur 40
Neraca Alur 33
F33 Ca(OH)2 = 0,5308 kg/jam
F33 air
= 530,2702 kg/jam
F33
= 530,8010 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Neraca Alur 31
F31 = F33 Ca(OH)2
= 0,5308 kg/jam
Neraca Alur 32
F32 = F33 air
= 530,2702 kg/jam
Tabel A.6 Data Laju Alir Tangki Mixer II (M-201)
Masuk (kg/jam)
Alur 31
Alur 32
530,2702
0,5308
530,2702
0,5308
530,8010
Komponen
Air
Ca(OH)2
Total
Keluar (kg/jam)
Alur 33
530,2702
0,5308
530,8010
530,8010
A.6 Neraca Filter Press I (F-205)
Monosakarida
Maltsprout
14
kalsium fosfat
Air
Kalsium Laktat
16
Air
Kalsium Laktat
15
Monosakarida
Maltsprout
kalsium fosfat
Air
Kalsium Laktat
Filter Press I (F-206) berfungsi untuk memisahkan padatan berupa kalsium fosfat dan
mempunyai effisiensi alat 98%, sehingga air dan kalsium laktat masing-masing
terikut 2% pada alur 15.
Neraca Total
F14 = F15 + F16
Neraca Alur 15
F15 monosakarida = F14 monosakarida
= 5,1054 kg/jam
F15 maltsprout
= F14 maltsprout
= 2,5228 kg/jam
F15 Ca3(PO4)2
= F14 Ca3(PO4)2
= 0,7421kg/jam
F15 air
= 2% × F14 air
= 0,02 × 1285,8613 = 25,7172 kg/jam
F15 kalsium laktat = 2% × F14 kalsium laktat = 0,02 × 117,4912 = 2,3498 kg/jam
F15 = F15 monosakarida+ F15 maltsprout + F15 Ca3(PO4)2 + F15 air + F15 kalsium laktat
Universitas Sumatera Utara
F15 = 36,4374 kg/jam
Neraca Alur 16
F16 air
= F14 air – F15 air = 1285,8613 kg/jam + 25,7172 kg/jam = 1260,1441
kg/jam
F16 kalsium laktat = F14 kalsium laktat – F15 kalsium laktat =117,4912 kg/jam - 2,3498 kg/jam
= 115,1414 kg/jam
F16
= F16 air - F16 kalsium laktat = 1375,2855 kg/jam
Tabel A.7 Data Laju Alir Filter Press I (F-205)
Komponen
Kalsium laktat
Kalsium fosfat
Monosakarida
Air
Maltsprout
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 14
117,4912
0,7421
5,1054
1285,8613
2,5228
1411,7230
1411,7230
Keluar (kg/jam)
Alur 15
Alur 16
2,3498
115,1414
0,7421
5,1054
25,7172
1260,1441
2,5228
36,4374
1375,2855
1411,7230
A. 7 Evaporator I (EV-209)
Universitas Sumatera Utara
17
Air
Air
16
Kalsium Laktat
Air
Kalsium Laktat 32%
18
Evaporator I (EV-209) berfungsi untuk menguapkan air, sehingga kadar kalsium
laktat mencapai 32%(Inskeep, 1954).
Dari LA.6 diperoleh
Neraca Alur 16
F16 air
= 1260,1441 kg/jam
F16 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
F16
= 1375,2855 kg/jam
Neraca Alur 18
F18 kalsium laktat = F16 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
F18 = F18 kalsium laktat /32%
F18 = 115,1414 kg/jam /32% = 359,8169 kg/jam
F18 air = F18 – F18 kalsium laktat
= 359,8169 kg/jam – 115,1414 kg/jam = 244,6755 kg/jam
Neraca Alur 17
F17 = F16 – F18
= 1375,2855 kg/jam - 359,8169 kg/jam = 1015,4686 kg/jam
Tabel A.8 Data Laju Alir Evaporator I (EV-209)
Komponen
Kalsium laktat
Air
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 16
115,1414
1260,1441
1375,2855
1375,2855
Keluar (kg/jam)
Alur 17
Alur 18
115,1414
1015,4686
244,6755
1015,4686
359,8169
1375,2855
A.8 Neraca Tangki Acidifier (M-305)
Universitas Sumatera Utara
H2SO4 0,01M
21
Air
18
Kalsium Laktat 32%
22
Air
Asam Laktat
CaSO4
F17 = F18
Tangki Acidifier (M-305) berfungsi untuk mereaksikan kalsium laktat sehingga
menjadi asam laktat.
Reaksi
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2SO4 CaSO4 +
Kalsium laktat
asam sulfat
2 CH3CHOHCOOH …reaksi 5
kalsium sulfat
asam laktat
Asumsi kalsium laktat seluruhnya terkonversi menjadi kalsium sulfat
F18 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
Nkalsium laktat = 115,1414 kg/jam / Mrkalsium laktat = 115,1414 kg/jam / 218,212kg/kgmol
= 0,5277 kgmol/jam
dengan menggunakan persamaan (2)
Neraca Alur 21
Mol asam sulfat yang diperlukan untuk reaksi 5
F21 H2SO4
= NH2SO4 × Mr H2SO4 = 0,5277 kgmol/jam × 98,08 kg/kgmol
= 51,7527 kg/jam
Konsentrasi larutan H2SO4 yang digunakan adalah 0,01M
Vlarutan H2SO4 =NH2SO4 / MH2SO4 = 0,5277 kgmol/jam / 0,01M
= 52,7658 liter/jam
Vlarutan H2SO4 = Vair + VH2SO4
Vair
Vair
= Vlarutan H2SO4 - VH2SO4
= Vlarutan H2SO4 – (FH2SO4/ ρH2SO4)
Universitas Sumatera Utara
Di mana ρH2SO4 = 1,84 kg/liter (Perry, 1999)
= 52,7658 liter/jam – (51,7527 kg/jam / 1,84 kg/liter)
Vair
= 24,6394 liter/jam
= Vair × ρair
F21 air
Di mana ρair pada 30oC = 0,99568 kg/liter (Geankoplis, 1997)
F21 air
= 24,6394 liter/jam × 0,99568 kg/liter = 24,5329 kg/jam
F21
= F21 air + F21 H2SO4 = 51,7527 kg/jam+24,5329 kg/jam
= 76,2857 kg/jam
Neraca Alur 22
mol CaSO4 yang terbentuk dari reaksi 5 adalah
NCaSO4
= 0 + 1 r5 = 0,5277 kgmol/jam
F22 CaSO4
= NCaSO4 × Mr CaSO4 = 0,5277 kgmol/jam×136kg/kgmol
= 71,7165 kg/jam
mol asam laktat yang terbentuk dari reaksi 5 adalah
Nasam laktat
= 0 + 2 r5 = 2(0,5277 kgmol/jam) = 1,0553 kgmol/jam
F22 asam laktat = Nasam laktat × Mr asam laktat
= 1,0553 kgmol/jam×90kg/kgmol = 94,9785 kg/jam
F22 air
= F18 air + F21 air
= 244,6755 kg/jam + 24,5329 kg/jam = 269,2084 kg/jam
F22
= F24 air + F24 asam laktat + F24 CaSO4
F22
= 435,9485 kg/jam
Tabel A.9 Data Laju Alir Tangki Acidifier (M-305)
Komponen
Kalsium laktat
Air
H2SO4
CaSO4
Asam Laktat
Total
Reaksi
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 18
Alur 21
115,1414
244,6755
24,5329
51,7527
359,8169
76,2857
436,1025
436,1025
Keluar (kg/jam)
Alur 22
269,2084
71,7615
94,9785
435,9485
435,9485
0,1541
436,1025
A.9 Neraca Tangki Mixer 3 (M-303)
Universitas Sumatera Utara
20
H2SO4 0,01M
air
H2SO4 98%
air
21
19
Tangki Mixer 3 (M-303) berfungsi untuk mengencerkan asam sulfat dari 98% hingga
konsentrasinya menjadi 0,01 M.
Dari LA.8 diperoleh
Neraca Alur 21
F21 asam sulfat = 51,7527 kg/jam
F21 air
= 24,5329 kg/jam
F21
= 76,2857 kg/jam
Neraca Alur 19
Kadar asam sulfat di alur 19 adalah 98%
F19 asam sulfat = F21 asam sulfat
= 51,7527 kg/jam
F19
= 51,7527 kg/jam /98% = 52,8089 kg/jam
F19 air
= 52,8089 kg/jam × 2% = 1,0562 kg/jam
Neraca Alur 20
F20 = F21 – F19 =76,2857 kg/jam - 52,8089 kg/jam = 23,4767 kg/jam
Tabel A.10 Data Laju Alir Tangki Mixer 3 (M-303)
Komponen
Air
H2SO4
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 19
Alur 20
1,0562
23,4767
51,7527
52,8089
23,4767
76,2857
Keluar (kg/jam)
Alur 21
24,5329
51,7527
76,2857
76,2857
A.10 Filter Press II (F-307)
Universitas Sumatera Utara
Air
Asam Laktat
Kalsium sulfat
24
22
Air
Asam Laktat
23
Air
Asam Laktat
Kalsium sulfat
Filter Press II (F-307) berfungsi untuk memisahkan padatan berupa kalsium sulfat
dan mempunyai effisiensi alat 98%, sehingga air dan asam laktat masing-masing
terikut 2% pada alur 23.
Neraca Total
F22 =F23 + F24
Dari A.8 diperoleh
Neraca Alur 22
F22 CaSO4
= 71,7165 kg/jam
F22 asam laktat = 94,9785 kg/jam
F22 air
= 269,2084 kg/jam
F22
= 435,9485 kg/jam
Neraca Alur 23
F23 CaSO4
= F22 CaSO4 = 71,7165 kg/jam
F23 air
= 2% × F22 air = 0,02 × 269,2084 kg/jam = 5,3842 kg/jam
F23 asam laktat = 2% × F22 asam laktat = 0,02 × 94,9785 kg/jam = 1,8996 kg/jam
F23 = F23 CaSO4+ F23 air + F23 asam laktat
F23 = 79,0453 kg/jam
Neraca Alur 24
F24 = F22 – F23 = 435,9485 kg/jam - 79,0453 kg/jam = 356,9032 kg/jam
F24 air = F22 air – F23 air = 269,2084 kg/jam - 5,3842 kg/jam = 263,8242 kg/jam
F22 asam laktat = F22 asam laktat – F25 asam laktat =94,9785 kg/jam - 1,8996 kg/jam
= 93,0790 kg/jam
Tabel A.11 Data Laju Alir Filter Press II (M-307)
Universitas Sumatera Utara
Komponen
Air
CaSO4
Asam Laktat
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 22
269,2084
71,7615
94,9785
435,9485
435,9485
Keluar (kg/jam)
Alur 23
Alur 24
5,3842
263,8242
71,7615
1,8996
93,0790
79,0453
356,9032
435,9485
A.11 Evaporator II (EV-311)
25
Air
Air
Asam Laktat
24
26
Air
Asam Laktat 70%
Evaporator I (EV-311) berfungsi untuk menguapkan air sehingga kadar asam laktat
mencapai 70%(Walsh,1939).
Neraca Alur 24
F24 = 356,9032 kg/jam
F24 air = 263,8242 kg/jam
F24 asam laktat 93,0790 kg/jam
Neraca Alur 26
Diinginkan pada alur 26 asam laktat 70%
F26 asam laktat = F24 asam laktat = 93,0790 kg/jam
F26 = F26 asam laktat /0,70 = 93,0790 kg/jam /0,70 = 132,9699 kg/jam
F26 air = F26 – F26 asam laktat
F26 air = 132,9699 kg/jam – 93,0790 kg/jam
F26 air = 39,8910 kg/jam
Neraca Alur 25
F25 air
= F24 air – F26 air =263,8242 kg/jam - 39,8910 kg/jam = 223,9333 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel A.12 Data Laju Alir Evaporator II (EV-311)
Masuk (kg/jam)
Alur 24
263,8242
93,0790
356,9032
356,9032
Komponen
Air
Asam Laktat
Total
Keluar (kg/jam)
Alur 25
Alur 26
223,9333
39,8910
93,0790
223,9333
132,9699
356,9032
A.12 Neraca Reaktor Natrium Laktat (R-403)
27
Air
26
Asam Laktat 70%
NaOH 50%
Air
28
Air
Asam Laktat
NaOH
Natrium Laktat
Reaktor Natrium Laktat (R-403) berfungsi untuk mereaksikan larutan asam laktat
70% dengan larutan NaOH 50%.
NaOH +
CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOONa + H2O ....reaksi 6
Natrium hidroksida
asam laktat
natrium laktat
air
Konversi 98,5% (Walsh, 1939)
Dari A.11 diperoleh
Neraca Alur 26
F26 asam laktat = 93,0790 kg/jam
F26 = 132,9699 kg/jam
F26 air = 39,8910 kg/jam
Mol asam laktat alur 26
N26 asam laktat = F26 asam laktat / Mrasam laktat =93,0790 kg/jam / 90kg/kgmol
N26 asam laktat = 1,0342 kgmol/jam
Neraca Alur 27
Perbandingan massa asam laktat 70% dengan NaOH 50% adalah 30:19 (Walsh, 1939)
Universitas Sumatera Utara
F27 = 19/30 × F30
F27 = 19/30 × 132,9699 kg/jam = 84,2143 kg/jam
Larutan NaOH 50% merupakan persentase berat sehingga
F27 NaOH = 50% × F33 = 0,5×84,2143 kg/jam = 42,0171 kg/jam
F27 air
= 50% × F33 = 0,5×84,2143 kg/jam = 42,0171 kg/jam
Mol NaOH
F27 NaOH = 42,0171 kg/jam
N27 NaOH = F27 NaOH / Mr NaOH
= 42,0171 kg/jam / 40 kg/kgmol = 1,0527 kgmol/jam
Menurut reaksi 6
NaOH +
CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOONa + H2O ....reaksi 6
Natrium hidroksida
asam laktat
natrium laktat
air
Konversi 98,5% (Walsh, 1939)
Dari persamaan (2)
Mol NaOH dan asam laktat yang tidak bereaksi
NNaOH sisa
= 1,0527 kgmol/jam + (-1) 1,0187 kgmol/jam = 0,0340kgmol/jam
Nasam laktat sisa = 1,0527 kgmol/jam + (-1) 1,0187 kgmol/jam = 0,0155 kgmol/jam
Mol natrium laktat dan air yang terbentuk dari reaksi
Nnatrium laktat = 0 + (1) 1,0187 kgmol/jam = 1,0187kgmol/jam
Nair
= 0 + (1) 1,0187 kgmol/jam = 1,0187 kgmol/jam
Neraca Alur28
F28 NaOH
= NNaOH sisa × Mr NaOH
= 0,0340kgmol/jam × 40 kg/kgmol = 1,3592 kg/jam
F28 asam laktat
= Nasam laktat sisa × Mr asam laktat
= 0,0155 kgmol/jam × 90 kg/kgmol
Universitas Sumatera Utara
= 1,3962 kg/jam
F28 natrium laktat = Nnatrium laktat sisa × Mr Natrium laktat
= 1,0187kgmol/jam × 112,06 kg/kgmol
= 114,1552 kg/jam
F28air
= Fair yang terbentuk dari reaksi + F26 air + F27 air
= 1,0187 kgmol/jam × 18 kg/kgmol +39,8910 kg/jam+ 42,1071kg/jam
= 100,3347 kg/jam
F28
= F28 NaOH + F28 asam laktat+ F28 natrium laktat+ F28air = 217,2453 kg/jam
Kadar Natrium laktat = 114,1552 kg/jam/217,2453 kg/jam ×100% = 52,55%
Tabel A.13 Data Laju Alir Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Komponen
NaOH
Natrium Laktat
Air
Asam Laktat
Total
Reaksi
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 26
Alur 27
42,1071
39,8910
93,0790
132,9699
217,1842
0,0611
217,2453
42,1071
84,2143
Keluar (kg/jam)
Alur 28
1,3592
114,1552
100,3347
1,3962
217,2453
217,2453
217,2453
A.13 Neraca Tangki Mixer IV (M-405)
29
air
Air
Asam laktat
NaOH 28
Natrium laktat 52,55%
Air
Asam laktat
30
NaOH
Natrium laktat 50%
Tangki mixer IV (M-405) berfungsi untuk mengencerkan kadar Natrium laktat dari
52,55% (alur 35) menjadi 50% dengan penambahan air.
Dari A.12 diperoleh
Neraca Alur28
Universitas Sumatera Utara
F28 NaOH
= 1,3592 kg/jam
F28 asam laktat = 1,3962 kg/jam
F28 natrium laktat = 114,1552 kg/jam
F28air
= 100,3347 kg/jam
F28
= 217,2453 kg/jam
Neraca Alur 30
F30 natrium laktat = F29 Natrium laktat = 114,1552 kg/jam
F30 × 50% = F30 Natrium laktat
F30
= F30 Natrium laktat /50% = 114,1552 kg/jam /0,5 = 228,3105 kg/jam
F30 NaOH
= F30 NaOH
= 1,3592 kg/jam
F30 asam laktat = F30 asam laktat = 1,3962 kg/jam
F30 air
= F30 – F30 asam laktat - F30 NaOH - F30 Natrium laktat
F30 air
= 111,3998 kg/jam
Neraca Alur 29
F29 = F28 - F30
F29 = 228,3105 kg/jam - 217,2453 kg/jam = 11,0651 kg/jam
Tabel A.14 Data Laju Alir Tangki Mixer IV (M-405)
Komponen
NaOH
Natrium Laktat
Air
Asam Laktat
Total
Masuk (kg/jam)
Alur 28
Alur 29
1,3592
114,1552
100,3347
11,0651
1,3962
217,2453
11,0651
228,3105
Keluar (kg/jam)
Alur 30
1,3592
114,1552
111,3998
1,3962
228,3105
228,3105
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan neraca panas pra rancangan pabrik pembuatan natrium laktat dari
molase menggunakan ketentuan sebagai berikut:
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC atau 298,15 °K
Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut:
Perhitungan Panas Bahan Masuk (Qin) dan Keluar (Qout) menggunakan rumus berikut
Q m i Cp i dT
(Reklaitis, 1983):
…(1)
T2
Tb
Q m i Cp i (l) dT ΔH vl i Cp i (g) dT
T
Tb
1
…(2)
Persamaan (2) untuk menghitung panas bahan yang disertai dengan perubahan fasa
υ
υ
Perhitungan Panas Reaksi menggunakan rumus berikut (Felder, 2005)
ˆo
ΔH
R
i
ˆo
ΔH
fi
produk
i
ˆo
ΔH
fi
…(3)
reaktan
Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi (Reklaitis, 1983) :
2
2
dQ
ˆ o m Cp dT m Cp dT
rΔH
in
R
out
dt
T1
T1
T
T
...(4)
B.1 Data Kapasitas Panas dan Panas Pembentukan
Data-data kapasitas panas komponen yang digunakan ditampilkan pada Tabel B.1
dan Tabel B.2
Tabel B.1 Data Kapasitas Panas Komponen, Cp (kJ/gmol∙oC)= a + bT + cT2 + dT3
Universitas Sumatera Utara
Komponen
a
b
-3
CO2 (g)
36,11 × 10
4,233 × 10-5
NH3 (g)
35,15 × 10-3 2,954 × 10-5
H2SO4 (l)
139,1 × 10-3 15,59 × 10-5
H2O (l)
75,4 × 10-3
-3
H2O (g)
33,46 × 10
0,688 × 10-5
-3
Ca(OH)2 (c)
89,5 × 10
CaCO3 (c)
82,34 × 10-3 4,975 × 10-5
Sumber: Felder, 2005
c
-2,877 × 10-8
0,4421 × 10-8
0,7604 × 10-8
-12,87 × 10-8
d
7,464 × 10-12
- 6,686 × 10-12
- 3,593 × 10-12
-
Tabel B.2 Data Kapasitas Panas Komponen, Cp (J/g∙K)= a + bT + cT2 + dT3
Komponen
a
b
c
Kalsium
210,99
1,5833
-0,0042359
laktat (aq)
Asam
1,1028
0,0083968 -2,2154 × 10-5
laktat (l)
Sumber: [1] Harbec, 2010; [2] Yaws, 2003
d
Sumber
5,3444 × 10-6
[1]
2,6347 × 10-8
[2]
Berikut adalah data kapasitas panas berbagai zat yang digunakan:
kcal/kgoC
Maltsprout
= 0,4
Sukrosa
= 1,2552 kJ/kgoC
o
(Hough et al, 1975)
(Cassel, 2002)
Glukosa
= 1,6967 kJ/kg C
(Von Stockar et al., 1993)
Kalsium fosfat
= 0,8956 kJ/kgoC
(Dean, 1999)
B.1.1 Perhitungan Kapasitas Panas Padatan dengan Metode Hurst and
Harrison
Universitas Sumatera Utara
rumus : Cp s J gmol 1 K 1 N i ΔE i (Perry, 1999), di mana kontribusi elemen
Perhitungan estimasi Cps dengan menggunakan metode Hurst and Harrison dengan
n
i 1
atomnya dapat dilihat pada tabel B.3.
Tabel B.3 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst and
Harrison
Elemen atom
C
H
O
N
S
Ca
Na
P
ΔEi
10,89
7,56
13,42
18,74
12,36
28,25
26,19
26,63
Sumber: Perry, 1999
1. Diamonium fosfat [(NH4)2HPO4]
Cp = 2ΔEN + λΔEH + ΔEP + 4ΔEO
= 2(18,74) + 9 (7,56) + 26,63 + 4(13,42)
= 185, 83 J/gmol K
2. Natrium hidroksida [NaOH]
Cp
= ∆ENa + ∆EO + ∆EH
= 26,19 + 13,42 + 7,56
= 47,17 J/gmol.K
3. Kalsium sulfat [CaSO4]
Cp
= ∆ECa + ∆ES + 4∆EO
= 26,25 + 12,36 + 4(13,42)
= 47,17 J/gmol.K
4. Natrium laktat [CH3CHOHCOONa]
Cp
= 3∆EC + 5∆EH + 3∆EO + ∆ENa
= 3(10,89) + 5(7,56) + 3(13,42) + 26,19
= 136,92 J/gmol.K
B.1.2 Data Kapasitas Panas Berdasarkan % mol
Data Kapasitas Panas NaOH dan H2SO4 berdasarkan % mol ditampilkan pada Tabel
B.4 dan Tabel B5.
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.4 Kapasitas Panas NaOH Berdasarkan % mol pada Suhu 20oC
%Mol NaOH
0,5
1
9,09
16,7
28,6
37,5
Sumber: Perry,1999
Cp (kal/gmol∙oC)
0,985
0,97
0,835
0,80
0,784
0,782
Tabel B.5 Kapasitas Panas H2SO4 Berdasarkan % mol pada Suhu 20oC
%Mol H2SO4
1,34
5,16
9,82
15,36
22,27
26,63
28,00
Sumber: Perry,1999
Cp (kal/gmol∙oC)
0,9877
0,9549
0,9177
0,8767
0,8275
0,7945
0,7837
B.1.3 Data-data Panas Pembentukan
Berikut adalah nilai dari panas pembentukan standard dari beberapa senyawa yang
digunakan :
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.6 Data Panas Pembentukan Standard Komponen
Komponen
Rumus Molekul
Sumber
Sukrosa
C12H22O11
-2221,2 kJ/gmol
Glukosa
C6H12O6
-1264,2 kJ/gmol
Air
H2O
-285,84 kJ/gmol
Asam laktat
CH3CHOHCOOH
-682,96 kJ/gmol
Kalsium karbonat CaCO3
-1206,9 kJ/gmol
Kalsium laktat
Ca(CH3CHOHCOO)2
-1686,1 kJ/gmol
Karbon dioksida
CO2
-393,5 kJ/gmol
Diamonium
(NH4)2HPO4
-1556,91 kJ/gmol
Fosfat
Kalsium
Ca(OH)2
-986,59 kJ/gmol
hidroksida
Kalsium Fosfat
Ca3(PO4)2
-4138 kJ/gmol
Ammonia
NH3
-46,19 kJ/gmol
Asam Sulfat
H2SO4
-811,32 kJ/gmol
Kalsium Sulfat
CaSO4
-1432,7 kJ/gmol
Natrium
NaOH
-426,6 kJ/gmol
hidroksida
Natrium Laktat
CH3CHOHCOONa
-304 kJ/gmol
Sumber: [1] Clarke, 1939; [2] Von Stockar et al, 1993; [3] Felder, 2005;
[1]
[2]
[3]
[4]
[3]
[5]
[3]
[6]
[3]
[3]
[3]
[3]
[3]
[3]
[6]
[4] Vatani et al, 2007; [5] Cable, 1971; [6] Dean, 1999
B.2 Perhitungan Neraca Panas Masing-masing Alat
B.2.1 Tangki Mixer I (M-103)
Universitas Sumatera Utara
Diamonium fosfat
T=30oC 3
Maltsprout
T=30oC
5
H 2O
T=30oC
4
Saturated Steam
T = 110oC, 1,43 atm
Monosakarida
Sukrosa
2
Air
o
T=30 C
6
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 100 oC
Kondensat
T = 110oC, 1,43 atm
Neraca panas masuk tangki mixer I (M-103)
Tabel B.7 Perhitungan Panas Masuk Tangki Mixer I (M-103)
Cp dT
Q mi
30o C
Alur
2
3
4
5
Komponen
monosakarida
sukrosa
Air
Diamonium
fosfat
Maltsprout
Air
mi
(kg/jam)
Cp dT
30o C
25o C
25o C
52,9792
46,6722
26,4896
(kJ/kg)
50,9010
37,6560
125,7000
(kJ/jam)
2696,6962
1757,4878
3329,7451
0,6307
426,5493
269,0269
2,5228
721,6090
50,208
125,7000
Qin total =
126,6658
90706,2510
98885,8727
Neraca panas keluar tangki Mixer I (M-103)
Tabel B.8 Perhitungan Panas keluar Tangki Mixer I (M-103)
Cp dT
Q mi
100o C
Alur
6
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
mi
(kg/jam)
o
Cp dT
100o C
25o C
25 C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
169,6700
167,3600
(kJ/jam)
17324,7369
422,2193
0,6307
525,0433
331,1475
745,6416
419,1000
Qout total =
312498,3993
330576,5031
Reaksi yang terjadi:
C12H22O11 + H2O 2C6H12O6
Sukrosa
air
glukosa
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan panas reaksi
ˆ o 2ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R
f glukosa ΔH f air ΔH f sukrosa
= 2(-1264200 kJ/kgmol) – (-285840 kJ/kgmol) – (-2221200 kJ/kgmol)
= -21360 kJ/kgmol
Dari perhitungan di bagian A.1 Neraca Massa Tangki Mixer I (M-103) diperoleh
r1 = 0,1363 kgmol/jam
Neraca energi keseluruhan
dQ
ˆ o r Q
ΔH
R
1
out total Q in total
dT
= (-21360)(0,1363)+ 330576,5031 – 98885,8727
= 228778,2206 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
(110oC, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
228778,2206
102,5189 kg/jam
2230,2
B.2.2 Neraca Panas Heat Exchanger (E-105)
Universitas Sumatera Utara
6
Air Pendingin
T = 25 oC
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 40 oC
Air Pendingin Bekas
T = 70 oC
E-105
6a
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 100 oC
Neraca panas masuk heat exchanger (E-105)
Tabel B.9 Perhitungan Panas Masuk Heat Exchanger (E-105)
Cp dT
Q mi
100o C
Alur
6a
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
mi
(kg/jam)
o
Cp dT
100o C
25o C
25 C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
169,6700
167,3600
(kJ/jam)
17324,7369
422,2193
0,6307
525,0433
331,1475
745,6416
419,1000
Qin total =
312498,3993
330576,5031
Neraca panas keluar heat exchanger (E-105)
Tabel B.10 Perhitungan Panas Keluar Heat Exchanger (E-105)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
6
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
mi
(kg/jam)
Cp dT
40o C
25o C
25o C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
167,5000
Qout total =
124894,9699
132271,6536
dQ/dT = Qout total – Qin total
= 330576,5031 – 132271,6536
= -198304,8495 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
Air pendingin yang digunakan mempunyai suhu 25oC, 1 atm dan keluar sebagai air
pendingin bekas pada suhu 70oC, 1 atm yang kemudian dialirkan ke bagian utilitas.
Data entalpi air pada suhu 25oC dan 70oC adalah sebagai berikut:
Hair
(25oC, 1 atm) = 104,89 kJ/kg
(Felder, 2005)
Hair
(70oC, 1 atm) = 293,0 kJ/kg
(Felder, 2005)
= 293,0 kJ/kg – 104,89 kJ/kg =188,11 kJ/kg
maka air pendingin yang dibutuhkan:
m air
dQ
dT
m air
198304,8495
1054,1962 kg/jam
167,3
B.2.3 Neraca Panas Culture Tank (M-106)
7
CaCO3
T=30 oC
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
T = 39,87oC
6
Monosakarida 12%
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
T = 40oC
9
M - 106
Neraca Panas Masuk Culture Tank (M-106)
Tabel B.11 Perhitungan Panas Masuk Culture Tank (M-106)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
6
7
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
CaCO3
mi
(kg/jam)
25o C
Cp dT
40o C
25o C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
2,6921
167,5000
4,1768
Qin total =
124894,9699
11,2444
132282,8981
Universitas Sumatera Utara
Neraca Panas Keluar Culture Tank (M-106)
Tabel B.12 Perhitungan Panas Keluar Culture Tank (M-106)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
9
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
CaCO3
mi
(kg/jam)
o
Cp dT
39,87o C
25o C
25 C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
2,6921
167,5000
4,1768
Qout total =
124894,9699
11,2444
132282,8981
B.2.4 Neraca Panas Fermentor (R-108)
CaCO3
T=30oC
CO2
T=40 oC
10
11
Saturated steam
T = 110 oC; 1,43 atm
9
12
R-108
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
CaCO3
T=40oC
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
T=40oC
Kondensat
T = 110 oC; 1,43 atm
Neraca Panas Masuk Fermentor (R-108)
Tabel B.13 Perhitungan Panas Masuk Fermentor(R-108)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
9
10
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
CaCO3
CaCO3
mi
(kg/jam)
25o C
Cp dT
40o C
25o C
102,1084
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
6929,8948
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
745,6416
2,6921
51,1506
167,5000
4,1768
4,1768
Qin total =
124894,9699
11,2444
213,6440
132519,1148
Neraca Panas Keluar Fermentor (R-108)
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.14 Perhitungan Panas Keluar Fermentor(R-108)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
Komponen
11
mi
(kg/jam)
CO2
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
Kalsium laktat
12
o
Cp dT
40o C
25o C
25 C
23,6908
5,1054
2,5228
(kJ/kg)
12,7658
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
302,4327
346,4947
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
755,3333
117,4912
167,5000
17,7411
Qout total =
126518,3273
2084,4142
129698,4579
Perhitungan panas reaksi
Ada 2 reaksi yang terjadi yakni:
1. Fermentasi glukosa menjadi asam laktat
C6H12O6
Lactobacillus delbrueckii
Monosakarida
2 CH3CHOHCOOH
asam laktat
ˆ o 2ΔH
ˆo
ˆo
ΔH
R2
f asam laktat ΔH f monosakarida
= 2(-682960 kJ/kgmol) - (-1264200 kJ/kgmol)
= -101720 kJ/kgmol
2. Reaksi asam laktat dengan kalsium karbonat
2CH3CHOHCOOH + CaCO3 Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2O + CO2
Asam laktat
kalsium karbonat
kalsium laktat
air
karbon dioksida
ˆ o ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R3
f kalsium laktat ΔH f air ΔH f karbon dioksida 2ΔH f asam laktatt ΔH f kalsium karbonat =
-1686100 + (-285840) + (-393500) – 2(-682960) – (-1206900)
= 207380 kJ/kgmol
Dari perhitungan di bagian A.3 Neraca Massa Fermentor (R-108) diperoleh
r2 = 0,5384 kgmol/jam dan r3 = 0,5384 kgmol/jam
Neraca panas keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
dQ
ˆ o r ΔH
ˆ o r Q
ΔH
R2
2
R3
3
out total Q in total
dT
= (-101720)(0,5384) + (207380)(0,5384) + (129698,4579) – (132519,1148)
= 54069,5388 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
o
(110 C, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa saturated steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
54069,5388
24,2443 kg/jam
2230,2
B.2.5 Neraca Panas Tangki Koagulasi (M-203)
Universitas Sumatera Utara
Ca(OH)2
Air
35
T = 30 oC
NH3
T = 85 oC
Saturated steam
T =110 oC; 1,43 atm
13
Monosakarida
Maltsprout
12
Diamonium fosfat
Air
Kalsium Laktat
T=40oC
Monosakarida
Maltsprout
kalsium fosfat
Air
Kondensat
Kalsium Laktat
T=110 oC; 1,43 atm T = 85 oC
14
Neraca Panas Masuk Tangki Koagulasi (M-203)
Tabel B.15 Perhitungan Panas Masuk Tangki Koagulasi (M-203)
Cp dT
Q mi
40o C
Alur
12
35
Komponen
Monosakarida
Maltsprout
Diamonium
fosfat
Air
Kalsium laktat
Ca(OH)2
Air
mi
(kg/jam)
25o C
Cp dT
40o C
25o C
5,1054
2,5228
(kJ/kg)
67,8680
66,9440
(kJ/jam)
346,4947
168,8877
0,6307
440,61986
277,9012
755,3333
117,4912
0,5308
530,2702
167,5000
17,7411
6,0391
125,7000
Qin total =
126518,3273
2084,4142
3,2056
66654,9601
196054,1908
Neraca Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-203)
Tabel B.16 Perhitungan Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-203)
Cp dT
Q mi
85o C
Alur
13
14
Komponen
NH3
Monosakarida
Maltsprout
Kalsium fosfat
Air
Kalsium laktat
mi
(kg/jam)
o
25o C
25 C
0,1624
5,1054
2,5228
0,7421
1285,8613
117,4912
Cp dT
85o C
(kJ/kg)
2,2073
144,2195
142,256
76,1268
355,9000
78,4029
Qout total =
(kJ/jam)
0,3854
736,3013
358,8864
56,4969
457638,0522
9211,6519
468001,7472
Reaksi yang terjadi:
2(NH4)2HPO4
+ 3Ca(OH)2
Ca3(PO4)2
+ 6H2O
+ 4NH3
Universitas Sumatera Utara
Diamonium
fosfat
kalsium
hidroksida
kalsium fosfat
air
ammonia
ˆ o ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R4
f kalsium fosfat 6ΔH f air 4ΔH f ammonia - 2ΔH f diamoniumfosfat 3ΔH f kalsium hidroksida
= -4138000 + 6(-285840) + 4(-46,190) - 2(-1556910) - 3(-986590)
= 35790 kJ/kgmol
Dari perhitungan di bagian A.4 Neraca Massa Tangki Koagulasi (M-203) diperoleh
r4 = 0,0024 kgmol/jam
Neraca panas keseluruhan
dQ
ˆ o r Q
ΔH
R4
4
out total Q in total
dT
= (35790)(0,0024) +(468001,7472) - (196054,1908)
= 272033,0146 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
o
(110 C, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
272033,0146
121,9770 kg/jam
2230,2
B.2.6 Neraca Panas Evaporator I (FE-209)
Universitas Sumatera Utara
Saturated Steam
T =110 oC; 1,43 atm
Uap air
T =100,218 oC17
Air
16
Kalsium Laktat
T = 85 oC
FE-209
Kondensat
T =110 oC; 1,43 atmAir
Kalsium Laktat
T = 100,218 oC
18
Menentukan titik didih di dalam evaporator
Dari Lampiran A bagian A.7 Neraca Massa Evaporator I (FE-209)
F17 air
= 1260,1441 kg/jam
F17 kalsium laktat = 115,1414 kg/jam
Tb larutan = Tb pelarut + ΔTb
G 1000
Di mana, ΔTb
k b
BM P
…(5)
(Syukri, 1λλλ)
G = massa zat terlarut
P = massa pelarut
kb = konstanta air = 0,52
(Syukri, 1999)
115,1414 1000
ΔTb
0,52
218,212 1260,1441
ΔTb = 0,2180 oC
Tb larutan = 100 oC + 0,2180 oC = 100,2180oC
Neraca Panas Masuk Evaporator I (FE-209)
Tabel B.17 Perhitungan Panas Masuk Evaporator I (FE-209)
Cp dT
Q mi
85o C
Alur
16
Komponen
Air
Kalsium laktat
mi
(kg/jam)
1260,1441
115,1414
o
Cp dT
85o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
355,9000
78,429
Qin total =
(kJ/jam)
448485,2912
9027,4189
457512,7101
Neraca Panas Keluar Evaporator I (FE-209)
Tabel B.18 Perhitungan Panas Keluar Evaporator I (FE-209)
Universitas Sumatera Utara
Cp dT
Q mi
100, 218o C
Alur
Komponen
17
Air
Air
Kalsium laktat
18
mi
(kg/jam)
1015,4686
244,6755
115,1414
o
Cp dT
100, 218o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
2676,4360
420,0156
101,10168
Qout total =
(kJ/jam)
2717836,7978
102767,5215
11640,9894
2832245,3087
Neraca panas keseluruhan
dQ
Q out total Q in total
dT
= 2832245,3087 - 457512,7101= 2374732,5986 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
o
(110 C, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
2374732,5986
1064,8070 kg/jam
2230,2
B.2.7 Neraca Panas Mixer III (M-303)
Universitas Sumatera Utara
20
Air
T = 30oC
H2SO4 0,01M
T =?
H2SO4 98%
air
19
T = 30 oC
21
M-303
Neraca Panas Masuk Tangki Mixer III (M-303)
Tabel B.19 Perhitungan Panas Masuk Mixer III (M-303)
Cp dT
Q mi
30o C
Alur
19
20
Komponen
mi
(kg/jam)
Air
Asam sulfat
Air
25o C
o
25 C
(kJ/kg)
125,7000
7,3097
125,7000
Qin total =
1,0562
51,7527
23,4767
Cp dT
30o C
(kJ/jam)
132,7616
378,2975
2951,0256
3462,0847
Neraca Panas Masuk Tangki Mixer III (M-303)
n 21 H 2SO4
n 21 air
51,7527 kg/jam
0,5277 kgmol/jam
98,08 kg/kgmol
24,5329 kg/jam
1,3629 kgmol/jam
18 kg/kgmol
%mol H 2SO 4
n 21 H 2SO4
n 21 H 2SO4 n 21 air
100%
0,5277
100% 27,91%
0,5277 1,3629
Dengan interpolasi dari Tabel B.5 di bagian B.1.2 Data Kapasitas Panas
Berdasarkan % mol diperoleh bahwa
Cp H2SO4, 27,91% mol = 0,784 kal/g oC = 3,2820 kJ/kg oC
Mixer bersifat adiabatis,
Qin = Qout
3462,084687 = 76,2857 (3,2820) (T2 – 20)
T2 = 33,8280 oC
Maka suhu larutan H2SO4 0,01 M pada alur 21 adalah 33,8280 oC
B.2.8 Neraca Panas Tangki Acidifier(M-305)
Universitas Sumatera Utara
H2SO4 0,01M
T = 33,8280 oC
21
Air Pendingin
T = 25 oC
Air
18
Kalsium Laktat
T=100,218 oC
M-305
Air
Asam Laktat
CaSO4
T=85oC
22
Air Pendingin Bekas
T = 70 oC
Neraca Panas Masuk Tangki Acidifier(M-305)
Tabel B.20 Perhitungan Panas Masuk Tangki Acidifier(M-305)
Cp dT
Q mi
100, 218o C
Alur
18
Komponen
Air
Kalsium laktat
mi
(kg/jam)
o
25o C
25 C
(kJ/kg)
420,0156
101,10168
244,6755
115,1414
Cp dT
21
Komponen
H2SO4 0,01 M
mi
(kg/jam)
(kJ/jam)
102767,5215
11640,9894
Q mi
33,8280o C
Alur
Cp dT
33,8280o C
25o C
o
25 C
(kJ/kg)
111.0229
Qin total =
76,2857
Cp dT
100, 218o C
(kJ/jam)
3462,0847
117870,5956
Neraca Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-305)
Tabel B.21 Perhitungan Panas Keluar Tangki Koagulasi (M-305)
Cp dT
Q mi
70o C
Alur
22
Komponen
Air
CaSO4
Asam laktat
mi
(kg/jam)
25o C
o
25 C
269,2084
71,7615
94,9785
Cp dT
70o C
(kJ/kg)
293,0000
237,6643
65,3122
Qout total =
(kJ/jam)
78878,0613
17055,1561
6203,2542
102136,4716
Reaksi yang terjadi:
Ca(CH3CHOHCOO)2 + H2SO4
CaSO4
+ 2 CH3CHOHCOOH
Universitas Sumatera Utara
Kalsium laktat
asam sulfat
kalsium sulfat
asam laktat
Dari perhitungan A.8 Neraca Massa Tangki Acidifier (M-305) diperoleh nilai r5 =
0,5277 kgmol/jam
Panas reaksi
ˆ o 2ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R5
f asam laktat ΔHf kalsiumsulfat ΔHf kalsiumlaktat ΔHf asam sulfat
= 2 (-682960) + (-1432700) – (-1686100) – (-811320)
= -570823,7974 kJ/kgmol
Neraca Panas keseluruhan
dQ
ˆ o r Q
ΔH
R5 5
out total Qin total
dT
= (-570823,7974) (0,5277) + 102136,4716 – 117870,5956
= -316934,124 kJ/jam
Air pendingin yang digunakan mempunyai suhu 25oC, 1 atm dan keluar sebagai air
pendingin bekas pada suhu 70oC, 1 atm dialirkan ke bagian utilitas. Data entalpi air
pada suhu 25oC dan 70oC adalah sebagai berikut:
Hair
(25oC, 1 atm) = 104,89kJ/kg
(Felder, 2005)
Hair
(70oC, 1 atm) = 293,0 kJ/kg
(Felder, 2005)
= 293,0 kJ/kg – 104,89 kJ/kg =188,11 kJ/kg
maka air pendingin yang dibutuhkan:
m air
m air
dQ
dT
316934,124
188,1
1684,8340 kg/jam
B.2.9 Neraca Panas Evaporator II (FE-311)
Universitas Sumatera Utara
25T
Uap Air
= 102,0366 oC
Saturated Steam
T = 110oC; 1,43 atm
Kondensat
T = 110oC; 1,43 atm
24
Air
Asam Laktat
T = 70oC
26
EV-311
Air
Asam Laktat
T = 102,0366 oC
Menentukan titik didih di dalam evaporator
F22 air
= 263,8242kg/jam
F22 asam laktat
= 93,0790kg/jam
Dengan menggunakan persamaan (5) pada bagian B.2.6 Neraca Panas Evaporator I
(EV-209) (Syukri, 1999)
93,0790 1000
ΔTb
0,52
90,08 263,8242
ΔTb = 2,0366 oC
Tb larutan = 100 oC + 2,0366 oC = 102,0366oC
Neraca Panas Masuk Evaporator II (FE-311)
Tabel B.22 Perhitungan Panas Masuk Evaporator II (FE-311)
Cp dT
Q mi
70o C
Alur
24
Komponen
Air
Asam laktat
mi
(kg/jam)
263,8242
93,0790
Cp dT
70o C
25o C
25o C
(kJ/kg)
293,0000
65,3122
Qin total =
(kJ/jam)
77300,5001
6079,1891
83379,6892
Neraca Panas Keluar Evaporator II (FE-311)
Universitas Sumatera Utara
Tabel B.23 Perhitungan Panas Keluar Evaporator II (FE-311)
Cp dT
Q mi
102, 0366o C
Alur
Komponen
25
Air
Air
Asam laktat
26
mi
(kg/jam)
223,9333
39,8910
93,0790
o
Cp dT
102, 0366o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
2680,0733
427,5000
119,0252
Qout total =
(kJ/jam)
600157,5242
17053,3934
11078,7452
628289,6601
Neraca panas keseluruhan
dQ
Q out total Q in total
dT
= 628289,6601 - 83379,6892 = 544909,9709 kJ/jam
Media pemanas yang digunakan adalah saturated steam dengan suhu 110 oC dan
tekanan 1,43 atm, dan keluar sebagai kondensat pada suhu 110oC dan tekanan 1,43
atm.
Hsteam, (110oC, 1,43 atm) = 2691,5 kJ/kg
Hair,
(110oC, 1,43 atm) = 461,3 kJ/kg
(Felder, 2005)
(Felder, 2005)
= 26λ1,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg
maka massa steam yang dibutuhkan
m steam
dQ
dT
m steam
544909,9709
244,3323 kg/jam
2230,2
B.2.10 Neraca Panas Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Universitas Sumatera Utara
NaOH 50%
27 Air
T=30oC
Saturated Steam
T=110 oC, 1,43 atm
Air
26
Asam Laktat
T=102,0366 oC
28
R-403
Air
Asam Laktat
NaOH
Natrium Laktat
T = 71 oC
Kondensat
T=110oC; 1,43 atm
Cp larutan NaOH 50% dapat dicari dengan interpolasi data dari Tabel B.4 diperoleh
sebesar 47,17 J/gmol K= 1,1793 kJ/kg K.
Neraca Panas Masuk Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Tabel B.23 Perhitungan Panas Masuk Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Cp dT
Q mi
102, 0366o C
Alur
26
Komponen
Air
Asam laktat
mi
(kg/jam)
39,8910
93,0790
o
25o C
25 C
(kJ/kg)
427,5000
119,0252
Cp dT
303,15o C
Alur
27
Komponen
NaOH 50%
mi
(kg/jam)
84,2143
Cp dT
102, 0366o C
(kJ/jam)
17053,3934
11078,7452
Q mi
Cp dT
303,15o C
298,15o C
298,15o C
(kJ/kg)
357,4896
Qin total =
(kJ/jam)
30105,7355
58237,8714
Neraca Panas Keluar Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Tabel B.24 Perhitungan Panas Keluar Reaktor Natrium Laktat (R-403)
Cp dT
Q mi
71o C
Alur
28
Komponen
Air
Asam laktat
NaOH
Natrium Laktat
mi
(kg/jam)
100,3347
1,3962
1,3592
114,1552
o
Cp dT
71o C
25o C
25 C
(kJ/kg)
297,2000
66,9061
405,8389
166,0588
Qout total =
(kJ/jam)
29819,4658
93,4132
551,6358
18956,4779
49420,9927
Reaksi yang terjadi:
NaOH +
CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOONa + H2O
Universitas Sumatera Utara
Natrium hidroksida
asam laktat
natrium laktat
air
Dari perhitungan A.12 Neraca Massa Reaktor Natrium Laktat (R-403) diperoleh nilai
r6 = 1,0187 kgmol/jam
Panas reaksi
ˆ o ΔH
ˆo
ˆo
ˆo
ˆo
ΔH
R6
f natrium laktat ΔH f air ΔH f natrium hidroksida ΔH f asam laktat
= (-304000) + (-285840) – (-426600) – (-682960)
= 519720 kJ/kgmol
Neraca panas ke