Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Tanin dari Kulit Buah Kako dengan Kapasitas 1.500 Ton/Tahun

  

LAMPIRAN A

NERACA MASSA

  Kapasitas Produksi : 1.500 ton/tahun Operasi Pabrik : 300 hari/tahun Basis Produksi : 1 Kulit Buah kakao Produk Utama : Tanin (C H O )

  76

  52

  46 ton

1 tahun

1 hari 1000 kg

  Produksi Tanin =

  

1.500 x x x

tahun 300 hari 24jam 1 ton

  = 1023,7kg/jam

  1. Hammer Crusher

  F1 F2

  Tanin

  C-101

  Tanin Impuritis

  Impuritis

  2.Ball Mill

  F2 F3

  Tanin Tanin

  Impuritis Impuritis

  2

  3 F tanin = F tanin

  3

  3 F impuritis = F impuritis

3. Tangki Ekstraksi

  F4 Etanol

  Air F3

  F5 Tanin _TE-101 Tanin

  Impuritis Impuritis

  Air Etanol

  Air Komposisi kulit kakao : Tanin = 20% Impuritis = 75% Air = 5%

  3 F = Umpan masuk ke tangki ekstraktor = 1023,7 kg/jam

  3 F =Tanin = 0,20 x 1023,7 = 204,70 kg/jam

  3 F =Impuritis = 0,75 x 1023,7 = 767,80 kg/jam

  3 F =Air = 0,05 x 1023,7 = 51,20 kg/jam

  4 F = Umpan masuk ke tangki ekstraktor dari tangki etanol

  Perbandingan bahan baku dengan pelarut = 1:3 ( Rumokoi,1992 )

  4 F etanol = 3 x 1023,7 = 3071,10 kg/jam

  4 F etanol = 0,96 x 1023,7 = 2948,30 kg/jam

  4 F air = 0,04 x 1023,7 = 122,8 kg/jam

  5 Komposisi pada alur F :

  5 F Tanin = 0,20 x 1023,7 = 204,70 kg/jam

  5 F Impuritis = 0,75 x 1023,7 = 767,80 kg/jam

  5 F Etanol = 0,96 x 2913,90 = 2948,30 kg/jam

  5

  3

  4 F Air = F + F = 174,0 kg/jam Air Air

  5

  3

  4 Neraca massa total : F = F + F

  5 F = 1023,7 + 3071,10

  = 4094,80 kg/jam

  Tabel LA.1 Neraca massa pada ekstraksi Keluar Komponen Masuk (Kg/Jam) (Kg/jam) Alur 3 Alur 4 Alur 5

  — Tanin 204,70 204,70

  Impuritis 767,80 — 767,80 —

  Etanol 2948,30 2948,30 Air 51,20 122,8 174,0

  Subtotal 1023,7 3071,10 4094,80 4094,80 4094,80

  Total

4.Filter Press

  F5 F7

  Tanin Tanin Impuritis Etanol

  Etanol Air

  Air F6

  Impuritis

  5 Komposisi pada alur F :

  5 F Tanin = 0,20 x 1023,7 = 204,70 kg/jam

  5 F Impuritis = 0,75 x 971,30 = 767,80 kg/jam

  5 F Etanol = 0,96 x 2913,90 = 2948,30 kg/jam

  5

  3

  4 F Air = F + F = 174,0 kg/jam Air air

  6 Komposisi pada alur F : Asumsi 1% dari ekstrak terikut ke impuritis.

  6 F Impuritis = 767,80 + (0,1 x 3293,8) = 801,0 kg/jam

  7 Komposisi pada alur F :

  7 F Tanin = 204,70 – (0,1 x 204,70) = 202,70 kg/jam

  7 F Etanol = 2948,30 – (0,1 x 2948,30) = 2918,8 kg/jam

  7 F Air = 174,0 – (0,1 x 174,0) = 172,3 kg/jam

  5

  6

  7 Neraca massa total : F = F + F

  5 F = 801,0 + 3293,8

  = 4094,8 kg/jam

  Tabel LA.2 Neraca massa pada Filter Press Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/jam) Alur 5 Alur 6 Alur 7

  Tanin 204,7 — 202,7 Impuritis 767,8 801,0 —

  Etanol 2948,3 — 2918,8 Air 174,0 172,3

  ― Subtotal 4094,8 801,0 3293,8

  Total 4094,8 4094,8

5.Tangki Pengendapan

  F7 F8

  Tanin Tanin

  Etanol Etanol

  Air Air

  7

  8 Neraca Massa Total = F = F Tabel. LA-3 Neraca Massa pada tangki Pengendapan (TP-01) Keluar Komponen Masuk (Kg/Jam) (Kg/jam) Alur 7 Alur 8

  Tanin 202,7 202,7 Etanol 2918,8 2918,8

  Air 172,3 172,3

  Total 3293,8 3293,8

6.Evaporator

  F14 Etanol

  Air F8

  F9 Tanin

  Tanin Etanol

  Etanol Air

  Air Asumsi efisiensi alat 96 %.

  8 Komposisi pada alur F :

  8 F Tanin = 202,7 kg/jam

  8 F Etanol = 2918,8 kg/jam

  8 F Air = 172,3kg/jam

  14 Komposisi pada alur F :

  14 F Etanol = (0,96 x 2918,8) = 2802,0 kg/jam

  14 F Air = (0,04 x 172,3) = 6,89 kg/jam

  9 Komposisi pada alur F :

  9 F Tanin = 202,7 kg/jam

  9 F Etanol = (0,04 x 2918,8) = 116,8 kg/jam

  9 F Air = (0,96 x 172,3) = 165,4 kg/jam

  Neraca Massa Total

  8

  9

14 F = F + F

  = 3293,8 kg/jam

  Tabel LA-4 Neraca massa pada evaporator

  Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/jam) Alur 8 Alur 14 Alur 9

  Tanin 202,7 — 202,7 Etanol 2918,8 2802,0 116,8

  Air 172,3 6,89 165,4 Subtotal 3293,8 2808,9 484,8

  Total 3293,8 3293,8

7. Neraca Massa Pada Kondensor

  F14 F15 Etanol

  Etanol Air

  Air Pada kondensor tidak ada perubahan massa.

  14

15 F = F

  Tabel LA-5 Neraca massa pada kondensor

  Keluar Komponen Masuk (Kg/Jam) (Kg/jam)

  Alur 14 Alur 15 Etanol 2802,0 2802,0

  Air 6,89 6,89

  Total 2808,9 2808,9

8.Destilasi

  F17 Etanol

  Air _V-21 F15

  Etanol Air

  F16 Etanol

  Air o

  Menguapkan etanol pada suhu 85 C sehingga dapat digunakan kembali, dimana efisiensi alat 96%

  15 Komposisi pada alur F :

  15 F Etanol = (0,96 x 2918,8) = 2802,0 kg/jam

  15 F Air = (0,04 x 172,3) = 6,89 kg/jam

  17 Komposisi pada alur F :

  17 F Etanol = (0,96 x 2802,0) = 2689,9 kg/jam

  17 F Air = (0,04 x 6,89) = 0,28 kg/jam

  16 Komposisi pada alur F :

  16 F Etanol = (0,04 x 2802,0) = 112,1 kg/jam

  16 F Air = (0,96 x 6,89) = 6,62 kg/jam

  Neraca Massa Total

  15

  7

16 F = F1 + F

  = 2808,9 kg/jam

  Tabel LA-6 Neraca massa pada destilasi

  Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/jam) Alur 15 Alur 17 Alur 16

  Etanol 2802,0 2689,9 112,1 Air 6,89 0,28 6,62

  Subtotal 2808,9 2690,2 118,7

  Total 2808,9 2808,9

9. Neraca Massa Pada Kondensor

  F17 F18 Etanol

  Etanol Air

  Air Pada kondensor tidak ada perubahan massa.

  17

18 F = F

  Tabel LA-6 Neraca massa pada kondensor

  Keluar Komponen Masuk (Kg/Jam) (Kg/jam)

  Alur 17 Alur 18 Etanol 2689,9 2689,9

  Air 0,28 0,28 2690,2 2690,2

  Total

  

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

  Basis Perhitungan : 1 jam operasi

  o

  Suhu referensi: : 25 C = 298 K

  o

  Suhu lingkungan : 30 C = 303 K Satuan Perhitungan : kkal/jam Diketahui :

• 2 -4

  2

• – 0,8428 x10 T + 2,0206 x10
• Cp tanin (j/mol K) = 18,4991 + 13,34458x 10

  8

3 T (Perry, 1984)

  = 201,1854 kkal/kg (Reklaitis, 1983)

• Kalor laten

  (λ) Etanol

• Cp etanol liquid = 0,670 kkal/mol (Geankoplis,1983)

  = 0,505 kkal/kg (Geankoplis, 1983)

• Cp etanol uap
• Cp air = 1 kkal/kg (Geankoplis, 1983)

  = 0,54 kkal/kg (Perry, 1984)

• Cp impurities 1.

   Hammer Crusher

  1

  2 Q

  Q Tanin

  C-101

  Tanin Impuritis

  Impuritis Pada hammer crusher tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, Q tanin = Q tanin

  1

2 Q impuritis = Q impuritis

  1

  2 2.

   Ball Mill

  2

  3 Q

  Q Tanin

  Tanin Impuritis Impuritis Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya

  2

  3 Q tanin = Q tanin

  2

  3 Q impuritis = Q impuritis

  4 3.

   Tangki Ekstraksi

  Q

  o

  T=30 C Etanol

  Air

  3

  5 Q

  Q

  o o

  T=30 C TE-101 T=30 C Tanin

  Tanin Impuritis

  Impuritis Air

  Etanol Air

  Energi masuk Q (kg/jam) Q (kg/jam)

  masuk keluar

  Pada Alur 3

  a. Tanin

  303 −2 −4 −2

  Cp Tanin =

• 2,0206 ( 18,4991 + 13,3458

  ∫ 10 − 0,8428 10

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (5) + -298 ) - ( 303 -298 ) + ( 303

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (303 -298 )

  4

  = 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166 = 257,7044 j/mol = 0,061593 kkal/mol

  3 3 303

  Q tanin = N tanin Cp tanin dT ∫

  298

  3 303K F tanin

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,1204 x 0,061593

  1

  = 7,4

  b. Impuritis

  3 Q impuritis = m x Cp x dT o o

  = 767,775 kg/jam x 0,54 kkal/kg C (30-25) C = 2.073,0 kkal/jam

  c. Air

  3 Q air = m x Cp x dT o o

  = 51,185 kg/jam x 1 kkal/kg C (30-25) C = 255,925kkal/jam

  Total Qmasuk pada alur 3 = 2.336,34 kkal/jam Pada Alur 4

  a. Etanol

  o o

  = 2.948,25 kg/jam x 0,670 kkal/kg C (30-25) C = 9.876,65kkal/jam

  b. Air

  4 Q air = m x Cp x dT o o

  = 122,84 kg/jam x 1 kkal/kg C (30 -25) C = 614,22kkal/jam Total Qmasuk pada alur 4 = 10.490,9kkal/jam Total Qmasuk = 2.336,34 kkal/jam + 10.490,9kkal/jam = 12.827,2 kkal/jam

  Energi Keluar

  Pada Alur 5

  a. Tanin

  303 −2 −4 −2

  Cp Tanin =

• 2,0206 ( 18,4991 + 13,3458

  ∫ 10 − 0,8428 10

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (5) + -298 ) - ( 303 -298 ) + ( 303

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (303 -298 )

  4

  = 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166 = 257,7044 j/mol

  = 0,061593 kkal/mol

  5 5 303

  Q tanin = N tanin Cp tanin dT ∫

  203

  5 303K F tanin

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,12043 x 0,061593

  1

  = 7,4

  b. Impuritis

  5 Q impuritis = m x Cp x dT o o

  = 767,775 kg/jam x 0,54 kkal/kg C (30-25) C = 2.072,99 kkal/jam

  c. Etanol

  5 o

  Q Etanol = 2.948,3 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25) C = 9.876kkal/jam

  d. Air

  5 Q air = m x Cp x dT o o

  = 174,029 kg/jam x 1 kkal/kg C (30-25) C = 870,145 kkal/jam

  Tabel LB.1 Neraca Energi Dalam Ekstraksi Energi Keluar Komponen Energi Masuk (Kg/Jam) (Kg/jam) Alur 3 Alur 4 Alur 5

  Tanin 7,4 — 77,0 Impuritis 2.073,0 — 2.073,0

  Etanol — 9.876,7 9.876,7 Air 255,9 614,2 870,1

  Subtotal 2.336,3 10.490,9 12.827,2

  

Total 12.827,2 12.827,2

4. Filter Press

  5

  7 Q

  Q

  o

  T=30 C Tanin Tanin Etanol

  Impuritis Air

  o

  Etanol T=30 C

  Air

  5

  6

7 Q = Q + Q

  Tabel LB.2 Neraca Energi Dalam Filter Press Energi Masuk Komponen Energi Keluar (Kg/Jam) (Kg/jam) Alur 7 Alur 6 Alur 5

  Tanin 7,3 — 7,4 Impuritis — 2.181,2 2.073,0

  Etanol 9.777,9 — 9.876,7 Air 861,4 — 870,1

  Subtotal 10.646,7 2.181,2 12.827,2 12.827,2

  Total 12.827,2 5. Tangki Pengendapan

7 Q

  8 Q

  Tanin Tanin

  Etanol Etanol

  Air Air

  o

  T=30 C

  o

  T=30 C

  Energi Masuk

  Pada Alur 7 Tanin

  303 −2 −4 −2

  Cp Tanin = ( 18,4991 + 13,3458 + 2,0206 10 − 0,8428 10 ∫

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  

−2 −4

13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (5) + ( 303 -298 ) - ( 303 -298 ) +

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (303 -298 )

  4

  = 92,4955 + 200,520 – 38,053 + 2,741 = 257,704 j/mol = 0,061593 kkal/mol

  7 7 303

  Q tanin = N tanin Cp tanin dT

  ∫

  298

  5 F tanin 303K

  = Cp tanin dT ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,061593

  1

  = 7,3

  b. Etanol

  7 o o

  Q Etanol = 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kg C (30-25) C = 97.778,91kkal/jam

  c. Air

  7 o o

  Q air = 172,288 kg/jam x 1 kkal/kg C (30-25) C = 8.614,435kkal/jam

  Total Qmasuk pada alur 7 = 10.646,678 kkal/jam

  Energi Keluar

  Pada Alur 8 a.Tanin

  303 −2 −4 −2

  Cp Tanin = ( 18,4991 + 13,3458 + 2,0206 10 − 0,8428 10 ∫

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (5) + ( 303 -298 ) - ( 303 -298 ) +

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (303 -298 )

  4

  = 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166 = 257,7044 j/mol = 0,061593 kkal/mol

  8 8 303

  Q tanin = N tanin Cp tanin dT ∫

  298

  8 F tanin 303K

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,119 x 0,061593

  1

  = 7,343

  b. Etanol

  8 o

  Q Etanol = 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25) C

  = 9.777,891kkal/jam

  c. Air

  8 o o

  Q air = 172,288 kg/jam x 1 kkal/kg C (30-25) C = 861,443 kkal/jam

  Total Qkeluar pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam

  Tabel LB- 3 Neraca Energi Dalam Tangki Pengendapan Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 7 Alur 8

  Tanin 7,3 7,3 Etanol 9.777,9 9.777,9

  Air 861,4 861,4

  

Total 10.646,7 10.646,7

6. Evaporator

  14 Q o

  T=85 C Steam masuk

  

o

  Etanol T=130 C Air

  8

  9 Q

  Q

  o o

  T=30 C T=85 C

  Tanin Tanin

  Etanol Etanol

  Air Air

  Kondensat

  Energi Masuk

  Pada Alur 8 a.Tanin

  303 −2 −4 −2

  Cp Tanin =

• 2,0206 ( 18,4991 + 13,3458

  ∫ 10 − 0,8428 10

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (5) + -298 ) - ( 303 -298 ) + ( 303

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (303 -298 )

  4

  = 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166 = 257,7044 j/mol = 0,061593 kkal/mol

  303

  8

  8 Q tanin = N tanin

  Cp tanin dT ∫

  298

  8 F tanin 303K

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,061593

  1

  = 7,343

  b. Etanol

  8 o

  Q Etanol = 2.918,773 kg/jam x 0,67 kkal/kgoC (30-25) C = 9.777,891kkal/jam

  c. Air

  8 o o

  Q air = 172,773 kg/jam x 1 kkal/kg C (30-25) C = 861,443 kkal/jam

  Total Q masuk pada alur 8 = 10.646,68 kkal/jam

  Energi Keluar

  Pada Alur 9 a.Tanin

  358 −2 −4 −2

  Cp Tanin = ( 18,4991 + 13,3458 + 2,0206 10 − 0,8428 10 ∫

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (60) + -298 ) - ( 358 -298 ) + ( 358

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (358 -298 )

  4

  = 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139 = 3233,990734 j/mol = 0,77294 kkal/mol

  358

  9

  9 Q tanin = N tanin

  Cp tanin dT ∫

  298

  9 F tanin 358K

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,77294

  1

  = 92,158

  b. Etanol

  9 Q Etanol = m x Cp x dT o

  =165,75 x 0,670 kkal/kg C (85-25) = 4.693,38kkal/jam

  c. Air

  9 o o

  Q air = 165,397 kg/jam x 1 kkal/kg C (85-25) C = 9.923,82 kkal/jam

  Total Q keluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam

  Pada Alur 14

  Pada Alur 14

  a. Etanol

  14 Q Etanol = m x Cp x dT o

  =2.802 x 0,505 kkal/kg C (85-25) = 84.901,28kkal/jam

  b. Air

  14 Q Air = m x Cp x dT o o

  = 6,89 x 1 kkal/kg C kkal/kg C (85-25) = 413,49kkal/jam

  Total Q keluar pada alur 14 = 85.314,77 kkal/jam Total Q keluar = 100.024,15 kkal/jam Total Qsteam = Qkeluar - Qmasuk

  = 100.024,15 kkal/jam – 10.646,67kkal/jam = 89.377,42 kkal/jam

  Jadi energi yang dihasilkan oleh steam pada alur masuk sebesar 89.377,42 kkal/jam H (130

  C) = 2716,484 kJ/kg H (85

  C) = 355,856 kJ/kg

  C) – H (85

  C) λ= H (130 = (2716,484 – 355,856)

  1 /

  = 2.360,628 kJ/kg x

  4,184 /

  = 564,2036kkal/kg

  89.377,42 kj/jam

  maka laju steam yang dibutuhkan : = = `

  λ 564,2036kj/kg

  = 158,41kg/jam

  Tabel LB- 4 Neraca Energi Dalam Evaporator Panas Masuk Komponen Panas Keluar (Kkal/jam) (Kkal/Jam) Alur 8 Alur 14 Alur 9

  Tanin 7,3 92,2

  Etanol 9.777,9 84.901,3 4693,4 Air 861,4 413,5 9923,8

  QSteam 89.377,5

  Total 100.024,2 100.024,2 7. Kondensor (E-101)

  Air pendingin

  o

  T=25 C

  14

15 Q

  Q

  o o

  T=85 C T=30 C

  Etanol Etanol

  Air Air

  (uap) cair

  Energi Masuk

  Air pendingin buangan Pada Alur 14

  o

  T=40 C

  a. Etanol

  14 Q Etanol = m x Cp x dT

o

  =2.802,022 x 0,505 kkal/kg C (85-25) = 84.901,28kkal/jam

  b. Air

14 Q Air = m x Cp x dT

  o o

  = 6,89 x 1 kkal/kg C kkal/kg C (85-25) = 413,49kkal/jam

  Total Qmasuk pada alur 14 = 85.314,77 kkal/jam

  Energi Keluar

  a. Etanol

  15 Q Etanol = m x Cp x dT

o

  =2.802,02 x 0,505 kkal/kg C (30-25) = 7.075,10kkal/jam

  b. Air

  15 Q Air = m x Cp x dT o o

  = 6,89 x 1 kkal/kg C kkal/kg C (30-25) = 34,45 kkal/jam

  Total Qkeluar pada alur 15 = 7.109,56 kkal/jam Total Qdiserap = Qkeluar – Qmasuk

  = -78.205,21 kkal/jam Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -78.205,21 kkal/jam.

  Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

  o

  Kondisi masuk air pendingin pada T= 25 C

  o

  Kondisi air pendingin keluar T = 40 C H (25

  C) = 104,8 kJ/kg H (40

  C) = 167,4 kJ/kg

  C) – H (40

  C) λ = H (25 = (104,8 – 167,4)

  1 /

  = -62,5 kJ/kg x

  4,184 /

  = -14,961kkal/kg

  −78.205,21 kkal/jam

  Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = =

  λ −14,961kj/kg

  = 5.227,006kg/jam

  Tabel LB- 5 Neraca Energi Dalam Kondensor

Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)

Alur 14 Alur 15

  Etanol 84901,3 7075,1 Air 413,5 34,5

  Qdiserap — 78.205,2

  Total 85.314,8 85.314,8 8. Destilasi

  17 Q o

  T=85 C Etanol

  Air _V-21 Steam masuk

  o

  T= 130 C

  15 Q o

  T=30 C Etanol

  Air

  16 Q

o

  T=85 C Etanol

  Air

  Energi Masuk

  a. Etanol

  15 Q Etanol = m x Cp x dT

o

  =2.802,02 x 0,505 kkal/kg C (30-25) = 7.075,10kkal/jam

  b. Air

15 Q Air = m x Cp x dT

  Jadi energy yang dihasilkan oleh steam pada alur masuk adalah 78.205,21kkal/jam

  o

  17 Etanol = m x Cp x dT

  =2.689,94 x 0,505 kkal/kg

  

o

  C (85-25) = 81.505,23kkal/jam

  b. Air Q

  17 Air = m x Cp x dT

  = 0,28 x 1 kkal/kg

  C kkal/kg

  Pada Alur 17

  o

  C (85-25) = 16,53kkal/jam

  Total Q keluar pada alur 17 = 81.521,77 kkal/jam Total Qkeluar pada alur 16 dan 17 = 3.793,004kkal/jam + 81.521,77 kkal/jam

  = 85.314,77 kkal/jam Total Qsteam = Q

  keluar

  masuk

  = 85.314,77 kkal/jam – 7.109,564 kkal/jam = 78.205,21kkal/jam

  a. Etanol Q

  Total Q keluar pada alur 16 = 3.793,004kkal/jam

  = 6,89 x 1 kkal/kg

  16 Etanol = m x Cp x dT

  o

  C kkal/kg

  o

  C (30-25) = 34,45kkal/jam

  Total Qmasuk pada alur 15 = 7.109,564 kkal/jam

  Energi Keluar Pada Alur 16

  a. Etanol Q

  =112,08x 0,670 kkal/kg

  C (85-25) = 396,95kkal/jam

  o

  C (85-25) = 3.396,051kkal/jam

  b. Air Q

  16 Air = m x Cp x dT

  = 6,62 x 1 kkal/kg

  o

  C kkal/kg

  o

• Q

H (130

  C) = 2716,484 kJ/kg H (85

  C) = 355,856 kJ/kg

  C) – H (85

  C) λ= H (130 = (2716,484 – 355,856)

  1 /

  = 2360,628 kJ/kg x

  4,184 /

  = 564,2036kkal/kg

  78.205,21 kj/jam

  Maka laju steam yang dibutuhkan adalah = = 138,611kg/jam

  λ 564,2036kj/kg Tabel LB- 6 Neraca Energi Dalam Destilasi

  

Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)

Alur 15 Alur 16 Alur 17

  Etanol 7.075,1 3.96,1 8.1505,2 Air 34,5 397,0 16,5

  QSteam 78.205,2 — ―

  Subtotal 85.314,8 3.793,0 8.1521,8

  Total 85.314,8 85.314,8 9. Kondensor (E-102) o

  Air pendingin T=25 C

  18

  17 Q

  Q

  o o

  T=30 C T=85 C

  Etanol Etanol

  Air Air cair

  (uap)

  o Energi Masuk

  Air pendingin buangan T=40 C Pada Alur 17

  a. Etanol

  17 Q Etanol = m x Cp x dT o

  =2.689,94 x 0,505 kkal/kg C (85-25) = 81.505,23kkal/jam

  b. Air

  17 Q Air = m x Cp x dT o o

  = 0,28 x 1 kkal/kg C kkal/kg C (85-25) = 16,53kkal/jam

  Total Q masuk pada alur 17 = 81.521,77 kkal/jam

  Energi Keluar

  a. Etanol

  18 Q Etanol = m x Cp x dT

o

  =2.689,94 x 0,505 kkal/kg C (30-25) = 6.792,10kkal/jam

  b. Air

  18 Q Air = m x Cp x dT o o

  = 0,28 x 1 kkal/kg C kkal/kg C (30-25) = 1,378kkal/jam

  Total Q keluar pada alur 18 = 6.793,48 kkal/jam Total Qdiserap = Qkeluar – Qmasuk

  = -74.728,28 kkal/jam Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -74.728,28 kkal/jam.

  Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

  o

  Kondisi masuk air pendingin pada T= 25 C

  o

  Kondisi air pendingin keluar T = 40 C H (25

  C) = 104,8 kJ/kg H (40

  C) = 167,4 kJ/kg

  C) – H (40

  C) λ = H (25 = (104,8 – 167,4)

  1 /

  = -62,5 kJ/kg x

  4,184 /

  = -14,961kkal/kg

  −74.728,28 kkal/jam

  Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = =

  λ −14,961kj/kg

  = 4.994,619kg/jam

  Tabel LB- 6 Neraca Energi Dalam Kondensor

Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)

Alur 17 Alur 18

  Etanol 81.505,2 6.792,1 Air 16,5 1,7

  Qdiserap — 74.728,3

  Total 81.521,8 81.521,8

  10. Rotary Dryer

  11 Q

  Steam

  o

  T=100 C Qudara

  o

  Air Tudara masuk = 130 C

  Etanol Udara

  ∑

  9

  10 Q

  Q

  o o

  T=85 C T=100 C Tanin

  Tanin Etanol

  Etanol Air

  Air F10

  Tanin Air

  Energi Masuk

  Pada Alur 9 a.Tanin

  358 −2 −4 −2

  Cp Tanin =

• 2,0206 ( 18,4991 + 13,3458

  ∫ 10 − 0,8428 10

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4

  2

  2

  3

  3 13,3458 10 0,8428 10

  = 18,4991 (60) + ( 358 -298 ) - ( 358 -298 ) +

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (358 -298 )

  4

  = 1109,946 + 2626,453 – 545,5478 + 43,139 = 3233,990734 j/mol

  = 0,77294 kkal/mol

  9 9 358

  Q tanin = N tanin Cp tanin dT

  ∫

  298

9 F tanin 358K

  = Cp tanin dT ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,77294

  1

  = 92,15

  b. Etanol

  9 Q Etanol = m x Cp x dT o

  =116,75 x 0,670 kkal/kg C (85-25) = 4.693,38kkal/jam

  c. Air

  9 o o

  Q air = 165,4 kg/jam x 1 kkal/kg C (85-25) C = 9.923,82 kkal/jam

  Total Qkeluar pada alur 9 = 14.709,37 kkal/jam

  Energi Keluar

  Pada Alur 10

  373 −2 −4 −2

  Cp Tanin =

• 2,0206 ( 18,4991 + 13,3458

  ∫ 10 − 0,8428 10

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (75) + -298 ) - ( 373 -298 ) + ( 373

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (373 -298 )

  4

  = 1387,4325 + 3358,137 – 714,456 + 57,944 = 4089,0575 j/mol = 0,977308 kkal/mol

  373

  10

  9 Q tanin = N tanin

  Cp tanin dT ∫

  298

  9 F tanin 373K

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,977308

  1

  = 116,525

  b. Etanol

10 Q Etanol = m x Cp x dT

  o

  =2,335 x 0,670 kkal/kg C (100-25) = 117,33kkal/jam

  c. Air

  10 o o

  Q air = 3,3 kg/jam x 1 kkal/kg C (100-25) C = 248,095 kkal/jam

  Total Qkeluar pada alur 10 = 481,955 kkal/jam Pada Alur 11

  a. Etanol

  9 Q Etanol = m x Cp x dT o

  =114,41 x 0,505 kkal/kg C (100-25) = 4.333,50kkal/jam

  b. Air

  11 o o

  Q air = 162,09 kg/jam x 1 kkal/kg C (100-25) C = 12.156,691 kkal/jam

  Total Qkeluar pada alur 11 = 16.490,19 kkal/jam Total Qkeluar = 481,955 kkal/jam + 16.490,19 kkal/jam

  = 16.972,15 kkal/jam Entalpi udara dihitung dengan persamaan : H = 0,24 t + w (1060,8 + 0,45 t)

  o o

  Temperatur udara masuk ke heater udara 30 C (86

  F) H = 0,24 (86 -77) + 0,019 (1060,8 + 0,45 (86-77) H = 2,16 + 20,232 H = 22,392

  o o

  Temperatur udara keluar heater sebesar 100 C (212

  F) H = 0,24 (266 – 77) + 0,019 (1069,8 + 0,45 (266-77)) H = 67,131Btu/lb Misalkan : kebutuhan udara = X lb Panas udara keluar heater = masuk drier = 67,131 X Btu Panas udara masuk heater = keluar drier = 22,392.Xbtu Panas masuk drier = panas umpan masuk + panas udara masuk = 14.709,37 + 67,131 X Btu Panas keluar drier = panas umpan keluar + panas udara keluar = 16.972,15 + 22,392 X Btu Neraca energi pada drier : Panas masuk = panas keluar 14.709,37 + 67,131 X Btu = 16.972,15 + 22,392 X Btu

• 2.262,77 = -44,739 X Btu

  X Btu = 50,57 Qudara masuk (Qo) = 3.759,25 Btu = 1.432,62 kkal/jam Qudara keluar (Qi) = 1214,291 Btu = 830,12 kkal/jam Qs = Qo + Qi = 2.262,73 kkal/jam

  o

  Kondisi saturated steam (P = 1 atm, T = 130

  C)

  o

  T keluar = 100 C

  o

  Cp H O = 1 kkal/kg C

  2

  λ = 2733,730 kJ/Kg = 653,377 kkal/kg (Smith,1987)

  2.262,73 kkal/jam

  Steam yang dibutuhkan : =

  653,377kkal/kg

  kg/jam

  = 3,463 Tabel LB- 7 Neraca Energi Dalam Rotary dryer Panas Masuk Komponen Panas Keluar (Kkal/jam) (Kkal/Jam)

  Alur 9 Alur 10 Alur 11 Tanin 92,2 116,5 —

  Etanol 4693,4 117,3 4333,5 Air 9.923,8 248,1 12.156,7

  QSteam 2.262,7 — — Subtotal 16.972,1 482,0 16.490,2

  Total 16.972,2 16.972,2

11. Rotari Cooler

  Air pendingin Air

  o

  T=25 C

  12

10 Q

  Q

  o o

  T=30 C T=100 C

  Tanin Tanin

  Air Air

  Air pendingin buangan

  

o

  T=40 C

  Energi Masuk

  Pada Alur 10

  373 −2 −4 −2

  Cp Tanin =

• 2,0206 ( 18,4991 + 13,3458

  ∫ 10 − 0,8428 10

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (75) + -298 ) - ( 373 -298 ) + ( 373

  2

  3 −8

  2,0206 10

  4

  4

  (373 -298 )

  4

  = 1387,4325 + 3358,137 – 714,456 + 57,944 = 4089,0575 j/mol = 0,977308 kkal/mol

  373

  10

  9 Q tanin = N tanin

  Cp tanin dT ∫

  298

  9 F tanin 373K

  = Cp tanin dT

  ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,977308

  1

  = 116,52

  b. Etanol

10 Q Etanol = m x Cp x dT

  o

  =2,335 x 0,670 kkal/kg C (100-25) = 117,33kkal/jam

  b. Air

  10 o o

  Q air = 3,31 kg/jam x 1 kkal/kg C (100-25) C = 248,095 kkal/jam

  Total Qmasuk pada alur 10 = 481,955 kkal/jam

  Energi Keluar Pada Alur 12

  a.Tanin

  303 −2 −4 −2

  Cp Tanin = ( 18,4991 + 13,3458 + 2,0206 10 − 0,8428 10 ∫

  298

• 8

  3

  x 10 T ) dT

  −2 −4 13,3458 10

  2 2 0,8428 10

  3

  3

  = 18,4991 (5) + ( 303 -298 ) - ( 303 -298 ) +

  2

  3 −8

  4

  4 2,0206 10

  (303 -298 )

  4

  = 92,4955 + 200,5206 – 38,05340 + 2,74166 = 257,7044 j/mol = 0,061593 kkal/mol

  12 12 303

  Q tanin = N tanin Cp tanin dT

  ∫

  298

12 F tanin 303K

  = Cp tanin dT ∫

  298K BMtanin 1000

  = 0,11923 x 0,061593

  1

  = 7,343

  b. Etanol

  12 Q Etanol = m x Cp x dT o

  =2,335 x 0,670 kkal/kg C (30-25) = 7,343kkal/jam

  b. Air

  12 o o

  Q air = 3,31 kg/jam x 1 kkal/kg C (30-25) C = 16,539 kkal/jam

  Total Q keluar pada alur 12 = 31,705 kkal/jam Qdiserap = Qkeluar – Qmasuk = 31,705 kkal/jam – 481,955 kkal/jam

  = -450,249 kkal/jam Jadi, energi yang diserap oleh air pendingin pada alur keluar sebesar -450,249 kkal/jam.

  Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan :

  o

  Kondisi masuk air pendingin pada T= 25 C

  o

  Kondisi air pendingin keluar T = 40 C H (25

  C) = 104,8 kJ/kg H (40

  C) = 167,4 kJ/kg

  C) – H (40

  C) λ = H (25 = (104,8 – 167,4)

  1 /

  = -62,5 kJ/kg x

  4,184 /

  = -14,961kkal/kg

  −450,249 kkal/jam

  Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = =

  λ −14,961kj/kg

  = 22,773kg/jam

  Tabel LB- 8 Neraca Energi Dalam Rotary cooler Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam) Alur 10 Alur 12

  Tanin 116,53 7,34 Etanol 117,3 7,8

  Air 248,1 16,54 Qdiserap

  450,2

  Total 482,0 482,0 12. Ball Mill

  12

  13 Q

  Q Tanin Tanin

  Air Air

  Pada ball mill tidak ada perubahan jumlah energi pada setiap komponen, hanya

  12

13 Q tanin = Q tanin

  Tabel LB- 8 Neraca Energi Dalam Ball Mill

Komponen Panas Masuk (Kkal/Jam) Panas Keluar (Kkal/jam)

Alur 12 Alur 13

  Tanin 7,3 7,3 Etanol 7,8 7,8

  Air 16,5 16,5

  Total 31,7 31,7

  

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT

LC.1. Gudang Bahan Bakar (GBB) Fungsi : sebagai tempat persediaan bahan baku.

  Laju air masuk kulit kakao (G) = 1023,7 kg/jam (Lampiran A) Densitas kulit kakao ( = 1322,5 kg/m³ (Effendi,dkk)

  ρ)

  Lama penyimpanan ( = 7 hari

  Ө)

  = 168 jam Faktor kelonggaran (fk) = 20% (Perry, 1984) Jumlah gudang yang akan dilaksanakan sebanyak 1 unit dengan desain sebagai berikut :

  = 5 m

• Tinggi (h)

  = 2 XL

• Panjang Volume gudang (V) = p x L x h

  V = 2 x L x L x 5 V = 10L²

  G

  Volume bahan (Vb) =

  1023,7 x 24 x 7

  =

  1322,5

  = 130,04 m³/jam Volume bahan dalam gudang untuk 7 hari

  V = Vb x (1 + fk) = 130,04 x (1 + 0,2) = 156,05. m³

  Sehingga diperoleh : 156,05 = 10 L² L² = 15,60 L = 3,95 m

  Maka,

  P = 2 x L = 2 x 3,847 = 7,90 m

  Diperoleh spesifikasi gudang bahan baku :

• Konstruksi yang diinginkan pondasi beton dengan dinding batu dan atap seng
• Tinggi gudang
• Panjang gudang
• Lebar gudang = 3,95 m

  = 5 m

  = 7,90 m

  LC.2. Tangki Etanol 96% (T-101)

  Fungs : untuk menampung etanol selama 2 hari operasi Jumlah tangki yang ingin dirancang sebanyak 1 buah Tekanan pada tangki = 1 atm Temperatur tangki = 30ºC Laju alir masuk (G) = 3071,1 kg/jam (Lampiran A)

  = 6770,24 lb/jam Densitas etanol 96% (

  ρ)

  = 792,71 kg/m³ = 1.747,6355 lb/ft³

  Waktu tinggal (

  Ө)

  = 48 jam Tangki dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup bawah datar dan tutup atas ellipsoidal.

  Hh Hs

  D Gambar LC-1. Rancangan tangki etanol Perhitungan : Menentukan ukuran tangki

  a. Volume Tangki, V

  T

  Massa, m = 3.071,1 kg/jam x 24 jam/hari x 3 hari = 221.119,2 kg

  Volume larutan, V = 221.119,2 kg

  l

  3

  792,71 kg/m

  3

  = 278,94 m Volume tangki, Vt = 1,2 x

  = 1,2 x 278,94

  3

  = 334,72 m

  b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs) :

  1

2 Vs = Hs ; asumsi : Di : Hs = 1 : 3

  πDi

  4

  3

  3 Vs = (Perry dan Green, 1999)

  πDi

  4 Volume tutup tangki (Ve) :

  3 Ve = Di (Brownell, 1959)

  24 Volume tangki (V) :

  V = Vs + Ve

  3

  19 V =

  πDi

  24

  3

  19

  3

  334,72 m = πDi

  24 Di = 5,125 m

  = 203,53 in Hs = 15,37 m Hs = 610,60 in

  c. Tebal shell tangki t = + n.C (Perry dan Green, 1999)

  −0,6

  Dimana : t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in)

  E = Joint effisiensi (Brownell,1959) S = allowable stress (Brownell, 1959) C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat

  

3

Volume larutan = 278,94 m

  

3

Volume tangki = 334,72 m 278,94

  Tinggi larutan dalam tangki = x Hs

  334,72 278,94

  = x 15,37 m

  334,72

  = 12,81 m Tekanan hidrostatik P = ρ x g x l =792,71 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 12,81 m = 99.545,32 Pa = 14,43 psia Faktor kelonggaran = 20 % Maka, P = (1,2) P

  desain operasi

  = 1,2 (14,696 + 14,43) = 34,96 psia

• Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-304 (Peters, dkk., 2004)

  18.700 psi (Peters, dkk., 2004)

• Allowable workinh stress (S) =
• Joint effesiensi (E) = 0,85

  0,125in/tahun (Perry dan Green, 1999)

• corrosion allowance(C) =

  = 10 tahun

• Umur alat = .
• − 0,6

  14,43 5,125

  = + 10 0,125

  (18.700 0,85) − (0,6 14,43 )

  = 1,2546 in

  1 Tebal shell standar yang digunaka= 1 n ( Brownell dan Young, 1959)

  2

  d. Tebal tutup tangki Tebal dinding head (tutup tangki)

• Allowable workinh stress (S) = 18.700 psi (Peters, dkk., 2004)

  = 0,85 (Peters, dkk., 2004)

• Joint effesiensi (E)
• corrosion allowance(C) = 0,125in/tahun (Peters, dkk., 2004)

  = 10 tahun (Perry dan Green, 1999)

• Umur alat
• Tebal head (dh)= + ( (Peters, dkk., 2004)

  )

  2 −0,2

  Dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

  14,43 5,125

  =

• 10

  0,125 (2 x18.700

  0,85) − (0,6 14,18 ) = 1,2523 in

1 Dipilih tebal head standar = 1 ( Brownell dan Young, 1959)

  2

  e. Diameter dan tinggi tutup Diameter = shell besar dari 1 in, Diameter = Di + Di/24 + 2sf + 2/3 icr + l ( Brownell dan Young, 1959) Dimana : Di = diameter tangki, in

  = panjang straight-flange, in

  sf

  = inside – corner radius, in

  icr l = tebal shell, in

  1 Dari tabel 5.6 Brownell diperoleh untuk tebal shell= 1

  2

  1

  1

  1

  = 1 − 4 dipilih 1

  2

  2

  2

  1

  = 5

4 Tinggi head = Di x 1/5 (Brwonell and Young,1959)

  = 5,125 x 1/5 = 1,025 m = 3,362 ft

  LC. 3 Hammer Crusher (HC-101)