BAB III PROSES PRODUKSI
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
BAB III
PROSES PRODUKSI
III.1. Bahan Baku ( Raw Material )
III.1.1. Molasses
Bahan baku utama yang digunakan untuk pembuatan bioetanol di PT.
Energi Agro Nusantara adalah tetes tebu (molasses). Molasses tersebut merupakan
hasil samping produk gula dari pabrik gula yang dimiliki PT. Perkebunan
Nusantara X (PTPN X), salah satunya adalah Pabrik Gula Gempolkrep yang
lokasinya bersebelahan dengan PT. Energi Agro Nusantara. Setiap ada proses
unloading (masuknya barang dari luar pabrik) akan selalu ditangani oleh bagian
warehouse termasuk pengecekan kualitas molasses. Kualitas molasses harus
dijaga sesuai standar sehingga sebelum dimasukkan kedalam tangka penyimpanan
(storage) harus dilakukan beberapa Analisa laboratorium diantaranya :
1. Analisa pH, pH molasses memiliki range 3,5-4,5 karena disesuaikan
dengan kondisi optimum yang dibutuhkan yeast.
2. Analisa Brix, merupakan cara tercepat untuk mengetahui seberapa banyak
total sugar dalam molasses yang menyatakan total padatan terlarut. Standar
kadar minimal brix dalam molasses yaitu 80. Semakin tinggi nilai brix nya
maka semakin banyak kandungan padatan atau total sugar dalam molasses
tersebut.
3. Analisa Total Sugar (TS), kadar TS minimal yaitu 50%. Semakin tinggi
kadar TS nya maka semakin banyak kandungan gula yang terdapat dalam
molasses. Untuk itu, metode yang digunakan hamper sama seperti titrasi.
4. Analisa Fermentable Sugar, yaitu Analisa untuk mengetahui kadar gula
monosakarida dalam molasses. Mikroorganisme yang digunakan dalam
fermentasi berupa yeast hanya dapat mengkonversi gula sederhana (dalam
bentuk monosakarida) untuk menjadi bioethanol.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-65
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
Semakin tinggi kadar fermentable sugar menunjukkan bahwa kandungan gula
monosakarida yang dapat terfermentasi semakin banyak.
5. Analisa Acidity, dilihat dari kandungan asam asetat dalam molasses.
6. Analisa Spesific Gravity, molasses yang awalnya diangkut menggunakan
truk pengangkut tetes tebu dari pabrik gula kemudian dipindahkan ke
dalam tangka storage (Tangki 3). Apabila akan dipersiapkan untuk proses
dilusi, molasses ditransfer menuju Molasses Service Tank (MST), untuk
dilakukan proses dilusi (Proses pengenceran dengan SPW).
Setiap ada penambahan molasses ke dalam Tangki 3 maupun MST selalu
dilakukan analisa untuk menjaga kualitas molasses. Molasses dipilih karena
merupakan produk samping yang tidak digunakan dan juga bukan merupakan
bahan makanan ataupun bahan bakar sehingga tidak terdapat kompetitor. Selain
itu, molasses merupakan bahan mentah yang mudah diperoleh dan harganya tidak
mahal. Molasses juga tidak membutuhkan hidrolisa (seperti pada pati) dan
mengandung sekitar 60% sukrosa dan 40% komponen lain (garam anorganik,
asam organik, komponen yang mengandung nitrogen, raffinose, kestose).
III.1.2. Yeast
Yeast
yang
digunakan
pada
proses
pembuatan
bioetanol
yaitu
Saccharomyces cereviseae (Yeast B18 J-Alco) yang diperoleh dari Jepang berupa
ampule dengan kondisi optimum pada pH 4-5 dan suhu optimum 28-32˚C. Karena
diterima dalam bentuk ampule, maka yeast harus dipropagasi terlebih dahulu
sebelum digunakan dalam proses fermentasi. Propagasi sendiri adalah sebuah
tahap pembiakan yeast sebelum digunakan proses fermentasi. Yeast ini dapat
digunakan hingga ±10 kali fermentasi. Penggunaan Saccharomyces cerevisiae
dalam produksi etanol secara fermentasi telah banyak dikembangkan di beberapa
negara, seperti Brasil, Afrika Selatan, dan Amerika Serikat. Hal ini disebabkan
karena Saccharomyces cerevisiae dapat memproduksi etanol dalam jumlah besar
dan mempunyai toleransi terhadap alkohol yang tinggi.
Yeast yang berupa ampule dikembangbiakkan melalui media agar. Namun
sebelum dilakukan pengembangbiakan, alat dan bahan yang hendak digunakan
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-66
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
harus disterilisasi terlebih dahulu. Dalam satu ampule dapat menghasilkan lima
sample yang dibiakkan pada petridist. Satu petridist dikembangbiakan lagi pada
media testtube sebanyak 50 buah. Yeast kemudian disimpan dalam lemari
pendingin pada suhu ±5oC untuk membuat bakteri berhibernasi sebelum
digunakan. Masa berlaku yeast selama hibernasi adalah 6 bulan, lebih dari itu
yeast tidak dapat digunakan.
Setelah proses propagasi skala laboratorium, maka langkah selanjutnya
adalah melakukan proses propagasi skala industri. Dimana satu test tube,
dimasukkan ke dalam empat erlenmeyer yang masing – masing berisi media cair
20 ml. Kemudian dilakukan proses inkubasi dengan stirrer (12 – 48 jam),
selanjutnya koloni yeast diinkubasi selama 24 – 48 jam pada YEPD (Yeast Extract
Peptone Dextrose) medium 2L pada fermentor 5L. Kemudian dilakukan propagasi
yeast dalam propagation tank dengan kapasitas 29 kL. Untuk 1 buah tangki
propagasi dibutuhkan 4 x 2L yeast (8L yeast) yang telah berada dalam fermentor
5L Setelah proses stirrer selesai, maka yeast siap ditransfer menuju tangki
propagasi dengan kapasitas 290 kL.
III.1.3 Sterilized Process Water (SPW)
Sterilized Process Water (SPW) merupakan Process Water (PW) yang
ditambahkan bahan aditif berupa sodium hipoklorit. SPW digunakan pada proses
pengenceran molasses. Penambahan sodium hipoklorit berfungsi sebagai
desinfektan sebelum air proses ditambahkan ke dalam fermenter. Sebelumnya, air
proses yang digunakan disuplai dari unit utilitas. Untuk menjaga kualitas
sterilized process water maka diperlukan beberapa analisa diantaranya :
1. Analisa pH, standar pH yang diinginkan yaitu 7-8. Hal ini karena penambahan
hipoklorit yang bersifat basa akan menaikkan nilai pH.
2. Analisa residual chlorine, standar maksimal kadar klorin yang tersisa yaitu
sekitar 5 ppm. Jika kadar klorin yang terikut terlalu tinggi dan terbawa pada
proses fermentasi memungkinkan dapat membunuh yeast.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-67
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
III.1.4 Amonium Sulfat (AS)
Amonium sulfat merupakan sumber nitrogen dan sulfur bagi yeast selama
proses fermentasi berlangsung. Amonium sulfat yang digunakan pada proses
berupa zat padat yang harus dilarutkan. Dimana untuk satu kali proses dibutuhkan
600 kilogram amonium sulfat (12 sak). Amonium sulfat dilarutkan pada AS tank,
setelah larut amonium sulfat dialirkan kedalam mixer untuk kemudian dicampur
dengan molases dan SPW.
III.2. Uraian Proses Produksi
Pada proses pembuatan etanol dari molasses di PT. Energi Agro Nusantara
terdapat 4 proses utama yaitu molasses dilution, propagasi yeast, fermentasi, dan
refinery. Untuk mengetahui lebih lanjut adalah sebagai berikut :
III.2.1 Molasses Dilution
Molasses Dilution merupakan tahap awal persiapan media fermentasi yang
terdiri dari molasses, sterilized water dan ammonium sulfat dengan rasio tertentu.
Proses molasses dilution ini bertujuan untuk mengurangi viskositas bahan baku
molasses. Proses dilusi dilakukan dengan perbandingan molasses dan SPW
(Sterilized Process Water) sebesar 1:2, dimana pencampuran terjadi pada kondisi
suhu 300C dan tekanan 1 atm. Molasses Dilution terdiri dari dua bagian. Yang
pertama adalah molasses dilution untuk propagasi yeast yaitu pencampuran antara
tetes tebu, amonium sulfat, dan HWS (Hot Water Supply). Amonium sulfat
berfungsi sebagai nutrisi untuk yeast B18. Hasil dari molasses dilution yang
pertama disebut MYS (Molasses Yeast) dengan volume 29 kL.
Molasses Dilution yang kedua yaitu pencampuran antara, tetes tebu yang
berasal dari service tank, penambahan amonium sulfat, dan diikuti dengan SPW
(Sterilized Process Water). Hasil dari molasses dilution yang kedua inilah yang
nantinya akan dialirkan ke tangki fermentor dan digunakan sebagai media
fermentasi. Pada proses fermentasi yeast digunakan untuk 10 kali proses batch
fermentasi. Pada batch pertama jumlah tetes tebu yang dibutuhkan yaitu sekitar
80-90 kL sterilized water yang dibutuhkan sekitar 196 kL, dan nutrisi yang
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-68
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
ditambahkan adalah 0.423 kL. Sedangkan untuk batch 2 dan seterusnya tetes tebu
yang digunakan sekitar 70-80 kL, sterilized water yang dibutuhkan sekitar 158 kL
dan ammonium sulfat atau nutrisi yang digunakan adalah 0,353 kL.
III.2.2 Propagasi Yeast
A. Propagasi Lab
Sebelum
yeast
siap
ditransfer
menuju
tangki
fermenter,
yeast
dikembangbiakkan terlebih dahulu dalam skala lab. Yeast yang digunakan adalah
saccharomyces
cerevisiae
B-18.
Propagasi
lab
bertujuan
untuk
mengembangbiakan yeast untuk fermentasi.
Indukan yeast pada awalnya masih berupa
dry yeast dalam kemasan
sampul yang diimpor dari Jepang. Kemudian dry yeast tersebut diencerkan
dengan aquadest ke dalam 5 cawan petri + media. Untuk menyiapkan culture
stock, yeast yang telah dikembangbiakkan dalam cawan petri dipindahkan dengan
metode spread (sebar) kedalam tabung reaksi. Untuk 1 cawan petri dapat
menghasilkan 30-50 tabung reaksi sebagai culture stock. Sehingga dalam 1 kali
pembuatan culture stock dapat diperoleh sekitar 200 culture stock pada media
agar miring dalam tabung reaksi. Media yang digunakan yaitu media Potato
Dextrose Agar (PDA).
Setelah itu, koloni yeast diinokulasikan ke dalam Media Broth 20 ml
dalam Erlenmeyer 4x100 ml. Kemudian koloni yeast pada media broth diinkubasi
selama 8 jam menggunakan shaker untuk mencegah penggumpalan yeast pada
satu titik. Selanjutnya koloni yeast dimasukkan fermenter 5 L dengan medium
YEPD (Yeast Extract Peptone Dextrose) sebanyak 2 L dan diinkubasi kembali
dalam shaker selama 24 jam. Proses inkubasi ditambahkan dengan pengadukan
dikarenakan
koloni yeast memiliki kecenderungan untuk bergerombol dan lama kelamaan
mengendap pada dasar fermenter sehingga diperlukan pengadukan untuk
mendispersikan yeast pada setiap titik.
B. Inokulasi
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-69
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
Koloni yeast yang telah disiapkan dalam fermenter 5 L akan dipindahkan
ke tangki propagasi berkapasitas 29 KL untuk mendapatkan jumlah koloni yeast
yang lebih banyak. Untuk satu buah tangki propagasi dibutuhkan 4 buah
fermentator 5 L yang masing-masing berisi 2 L yeast. Proses inokulasi dari
fermenter 5 L menuju tangki propagasi dibantu menggunakan udara bertekanan
(pressurized air) sehingga kondisi steril tetap terjaga. Media yang digunakan
dalam tangki propagasi sama dengan tangki fermentasi yaitu molasses, SPW dan
ammonium sulfat. Proses aerasi ditambahkan selama tahapan propagasi untuk
menciptakan kondisi aerob. Pada kondisi aerob, yeast akan memanfaatkan sumber
gula yaitu molasses untuk memperbanyak diri meskipun terjadi sedikit proses
fermentasi. Propagasi yeast dalam tangki propagasi berlangsung selama 48 jam (2
hari).
Proses propagasi harus tetap dikontrol untuk mengoptimalkan ketika
proses fermentasi. Oleh karena itu dilakukan beberapa analisa secara berkala sejak
awal sampai end time propagasi diantaranya :
1. Analisa pH, brix dan yeast density pada jam ke 0, 18, 21 dan seterusnya
dengan rentang waktu 3 jam. End time propagasi dapat diketahui
berdasarkan penurunan nilai brix yang stabil menandakan bahwa
persediaan molasses telah dikonversi dengan baik dan yeast density nya >
300x106 sel/ml.
2. Analisa Acidity pada saat akhir propagasi.
III.2.3 Fermentasi
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-70
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
Gambar III.1 Flowsheet Proses Fermentasi
Pada proses fermentasi, hasil dari propagation tank dan molasses dilution
dimasukkan ke dalam tangki fermentor dengan kapasitas 290 kL, pH dalam
fermentor dijaga pada kondisi asam (sekitar 4-5) dan suhunya sekitar 28-32˚C
sesuai dengan kondisi optimum yeast. Suhu dalam fermentor dijaga dengan proses
sirkulasi menggunakan heat exchanger. Pada awal proses fermentasi dilakukan
pengadukan untuk menghomogenkan campuran dalam fermentor. Yeast yang
dihasilkan pada tangki propagasi dapat digunakan hingga 10 kali proses
fermentasi secara batch. Proses batch 1 berlangsung selama 48 jam, dimana pada
12 jam pertama dilakukan aerasi untuk membuat kondisi dalam fermentor
menjadi aerob agar yeast dapat menyesuaikan diri dan berkembang dengan baik.
Pada 36 jam selanjutnya aerasi dihentikan sehingga kondisi dalam fermentor
menjadi anaerob dan proses fermentasi dapat berlangsung. Saat proses fermentasi
berlangsung yeast diharapkan mampu mengkonversi gula dalam molasses
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-71
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
menjadi bioetanol. Reaksi pembentukan etanol dari gula dengan produk samping
berupa gas CO2.:
C6H12O6(l)
Glukosa
Yeast
C2H5OH(l) + CO2(g)
Etanol
Karbon dioksida
Gas CO2 yang terbentuk menghasilkan busa yang dapat menghambat
proses fermentasi. Sehingga ketika jumlah busa melebihi level kontrol, akan
disemprotkan cairan defoaming secara otomatis. Setelah proses batch 1 selesai
maka dihasilkan Molasses Broth (MBr) dengan kandungan etanol sekitar 9-10%
v/v. Molasses Broth didiamkan selama kurang-lebih 1 jam sehingga terbentuk 2
layer, dimana layer atas adalah Molasses Broth dan layer bawah adalah yeast.
Kemudian MBr dialirkan menuju storage tank sedangkan yeast akan digunakan
untuk proses fermentasi selanjutnya. Proses batch 2-10 berlangsung selama 24
jam, dimana pada 6 jam pertama fermentasi berlangsung dalam keadaan aerob
(dengan aerasi) dan 18 jam selanjutnya dalam keadaan anaerob. Ketika fermentasi
berlangsung, dilakukan analisa secara berkala dengan cara pengambilan sampel
pada jam ke- 0, 12, 15, 18, dan seterusnya setiap 3 jam sekali hingga penurunan
brix stabil dan kandungan etanol > 10% v/v. Setelah fermentasi batch 1-10 selesai,
yeast akan dialirkan menuju Yeast Mud Tank dimana yeast akan dimatikan dengan
cara dipanaskan pada suhu 85ºC dan selanjutnya dapat diolah untuk makanan
ternak. Setiap penambahan MBr dari tangki fermentasi ke dalam storage tank
dilakukan sampling untuk dianalisa agar jangan sampai ada yeast yang terikut
karena dapat menimbulkan kerak pada proses selanjutnya, yaitu evaporasi.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-72
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
III.2.4 Refinery Process
Refinery merupakan tahap pemurnian etanol hasil dari proses fermentasi
yang masih memiliki kadar etanol sekitar 9-10% menjadi 99,5%. Untuk
menghasilkan etanol yang memiliki kadar etanol yang diinginkan maka
diperlukan beberapa proses refinery diantaranya :
A. Evaporasi
Evaporasi merupakan perubahan molekul dari keadaan cair menjadi gas.
Evaporasi bertujuan untuk menguapkan etanol dan air dari komponen lain yang
merupakan produk samping dari proses fermentasi. Prinsip kerja pada proses
evaporasi adalah MBr (Molasses Broth) yang dihasilkan dari proses fermentasi
dipanaskan sehingga air dan etanol menguap dan dapat terpisah dari MBr.
Kemudian campuran uap air dan uap etanol dikondensasikan agar menjadi fase
liquid kembali.
Pada unit evaporasi memiliki empat buah tangki evaporator dengan tipe
falling film evaporator yang masing-masing berkapasitas 18 m3 dengan sistem
evaporasi backward feed multiple effect. Aliran feed dan steam sebagai sumber
pemanas bersifat countercurrent. MBr dari MBr storage tank dengan suhu 500C
dialirkan ke tempat tangki evaporator. Setelah empat tangki evaporator terisi maka
MBr dipompakan ke heat exchanger untuk dipanaskan sampai suhu 1000C. Panas
yang dibutuhkan heat exchanger diperoleh dari steam bertekanan 1 bar, suhu
1230C. Suhu keluaran steam sekitar 1000C. Setelah dari heat exchanger, MBr
masuk lagi ke tangki evaporator dan terjadi proses evaporasi. Sedangkan,
campuran air dan ethanol yang menguap akan masuk ke heat exchanger
selanjutnya untuk menggantikan steam sebagai agen pemanas. Suhu pada tangki
evaporator I 1000C, evaporator 2 850C, evaporator 3 700C, dan evaporator 4
adalah 550C. Sedangkan kondisi tekanan pada tangki evaporator I adalah -0,04
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-73
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
bar, evaporator 2 adalah -0,01 bar, evaporator 3 adalah -0,01 bar, dan evaporator 4
adalah 0,01 bar.
Gambar III.2 Flowsheet Proses Evaporasi
Produk dari evaporator berupa kondensat etanol dan air memiliki kadar
ethanol sekitar 16-20%. Selanjutnya produk didinginkan menggunakan kondensor
agar berubah menjadi cair dan suhu air pendingin yang digunakan adalah 25-260C,
kebutuhan total air pendingin untuk proses refinery adalah 500-600 m3/jam. Air
pendingin untuk proses refinery khususnya evaporator diperoleh dari cooling
tower. Produk bawah dari proses evaporasi disebut stillage (vinasse) yang
merupakan campuran pekat yang terdiri dari sisa molasses, yeast. air, dan etanol
yang mungkin terikut keluar.
B. Distilasi
Distilasi merupakan teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan titik
didih dari masing-masing komponen penyusun larutan. Pada tahapan ini
dilakukan pemisahan antara air dan etanol agar mendapatkan etanol. Prinsip kerja
dalam proses ini adalah pemisahan air dan etanol berdasarkan perbedaan titik
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-74
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
didih nya pada tiap tray. Etanol akan menguap terlebih dahulu karena air memiliki
titik didih yang lebih tinggi daripada etanol.
Komposisi umpan masuk proses destilasi terdiri dari etanol 16%, air dan
fusel oil 84%. Umpan dengan laju alir sebesar 28 m 3/jam dan suhu 600C
dilewatkan pada heat exchanger untuk menaikkan suhu hingga 800C kemudian
dialirkan ke tangki distilasi. Kapasitas tangki distilasi adalah 45,2 m 3. Start up
membutuhkan waktu 2-3 jam dan setelah itu proses berlangsung kontinu. Tangki
destilasi terdiri dari 60 tray dengan tipe slit tray yang memiliki tinggi 21 m,
diameter 1,2 m. Pada proses distilasi dilakukan proses refluks untuk
memaksimalkan konsentrasi etanol yang diinginkan dan rasio refluks yang
digunakan adalah 4,2. Suhu pada tangki destilasi adalah 96,5 0C, tekanan steam
yang digunakan yaitu 4 bar dengan suhu 125 0C, dan laju alir destilat adalah 1800
m3/jam. Produk dari proses distilasi adalah uap etanol dengan konsentrasi sebesar
94%. Hal tersebut disebabkan karena distilasi terjadi pada kondisi aezotrop
dimana pada kondisi tersebut kadar maksimal etanol yang dihasilkan hanya
sekitar 92-94%. Dan produk bawahnya adalah spentless yang komposisi utamanya
adalah air dan mengandung sedikit ethanol yang terikut.
C. Dehidrasi
Proses dehidrasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan air yang
masih terikut dalam etanol hasil dari proses destilasi sehingga didapatkan
konsentrasi etanol sebesar 99,5%. Pada proses dehidrasi terdapat dua tangki yang
berjalan secara bergantian setiap 5 menit sekali untuk proses adsorpsi dan
regenerasi. Jika tangki 1 melakukan adsorpsi maka tangki yang lain akan
melakukan regenerasi dan sebaliknya. Pada proses dehidrasi menggunakan
adsorben berupa zeolit yang berukuran 10 Ả untuk mengadsorpsi kandungan air.
Umpan yang masuk ke dalam proses dehidrasi sebelumnya dilewatkan heat
exchanger untuk menaikkan suhu feed menjadi 1200C untuk mencapai kondisi
superheated. Pada kondisi superheated, air akan berubah fase menjadi gas
sehingga memudahkan dalam proses adsorpsi. Proses regenerasi adsorben
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-75
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
menggunakan produk ethanol yang dialirkan dari bagian bawah tangki kemudian
dikembalikan kedalam tangki distilasi untuk memisahkan kandungan air dalam
ethanol. Hasil dari regenerasi
mengandung etanol sebanyak 50-70%. Sebelum masuk kembali ke tangki
destilasim dilakukan proses penyaringan dengan filter yang berukuran 10 mikron
tujuannya untuk menyaring partikel zeolit yang mungkin ikut tercampur. Produk
dari proses dehidrasi adalah etanol sebesar 99,5%.
Gambar III.3 Flowsheet Proses Destilasi dan Dehidrasi
D. Rektifikasi
Rektifikasi merupakan tahap akhir pemurnian etanol yang bertujuan untuk
memisahkan metanol yang terkandung di dalam etanol. Prinsip dari proses ini
yaitu pemisahan berdasarkan titik didih dimana komponen yang menguap adalah
methanol karena titik didih methanol lebih rendah dari etanol yaitu 64,70C
sedangkan titik didih etanol adalah 780C pada tekanan atmosfer.
Apabila kandungan metanol di dalam produk melebihi standar yang
ditentukan, maka perlu dilakukan proses rektifikasi. Standar yang diperbolehkan
methanol berada dalam produk adalah 0,5% dan selama ini produk yang
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-76
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
dihasilkan mengandung metanol sebesar 0,01-0,02%. Sehingga PT. Energi Agro
Nusantara tidak menjalankan proses rektifikasi.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-77
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
BAB III
PROSES PRODUKSI
III.1. Bahan Baku ( Raw Material )
III.1.1. Molasses
Bahan baku utama yang digunakan untuk pembuatan bioetanol di PT.
Energi Agro Nusantara adalah tetes tebu (molasses). Molasses tersebut merupakan
hasil samping produk gula dari pabrik gula yang dimiliki PT. Perkebunan
Nusantara X (PTPN X), salah satunya adalah Pabrik Gula Gempolkrep yang
lokasinya bersebelahan dengan PT. Energi Agro Nusantara. Setiap ada proses
unloading (masuknya barang dari luar pabrik) akan selalu ditangani oleh bagian
warehouse termasuk pengecekan kualitas molasses. Kualitas molasses harus
dijaga sesuai standar sehingga sebelum dimasukkan kedalam tangka penyimpanan
(storage) harus dilakukan beberapa Analisa laboratorium diantaranya :
1. Analisa pH, pH molasses memiliki range 3,5-4,5 karena disesuaikan
dengan kondisi optimum yang dibutuhkan yeast.
2. Analisa Brix, merupakan cara tercepat untuk mengetahui seberapa banyak
total sugar dalam molasses yang menyatakan total padatan terlarut. Standar
kadar minimal brix dalam molasses yaitu 80. Semakin tinggi nilai brix nya
maka semakin banyak kandungan padatan atau total sugar dalam molasses
tersebut.
3. Analisa Total Sugar (TS), kadar TS minimal yaitu 50%. Semakin tinggi
kadar TS nya maka semakin banyak kandungan gula yang terdapat dalam
molasses. Untuk itu, metode yang digunakan hamper sama seperti titrasi.
4. Analisa Fermentable Sugar, yaitu Analisa untuk mengetahui kadar gula
monosakarida dalam molasses. Mikroorganisme yang digunakan dalam
fermentasi berupa yeast hanya dapat mengkonversi gula sederhana (dalam
bentuk monosakarida) untuk menjadi bioethanol.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-65
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
Semakin tinggi kadar fermentable sugar menunjukkan bahwa kandungan gula
monosakarida yang dapat terfermentasi semakin banyak.
5. Analisa Acidity, dilihat dari kandungan asam asetat dalam molasses.
6. Analisa Spesific Gravity, molasses yang awalnya diangkut menggunakan
truk pengangkut tetes tebu dari pabrik gula kemudian dipindahkan ke
dalam tangka storage (Tangki 3). Apabila akan dipersiapkan untuk proses
dilusi, molasses ditransfer menuju Molasses Service Tank (MST), untuk
dilakukan proses dilusi (Proses pengenceran dengan SPW).
Setiap ada penambahan molasses ke dalam Tangki 3 maupun MST selalu
dilakukan analisa untuk menjaga kualitas molasses. Molasses dipilih karena
merupakan produk samping yang tidak digunakan dan juga bukan merupakan
bahan makanan ataupun bahan bakar sehingga tidak terdapat kompetitor. Selain
itu, molasses merupakan bahan mentah yang mudah diperoleh dan harganya tidak
mahal. Molasses juga tidak membutuhkan hidrolisa (seperti pada pati) dan
mengandung sekitar 60% sukrosa dan 40% komponen lain (garam anorganik,
asam organik, komponen yang mengandung nitrogen, raffinose, kestose).
III.1.2. Yeast
Yeast
yang
digunakan
pada
proses
pembuatan
bioetanol
yaitu
Saccharomyces cereviseae (Yeast B18 J-Alco) yang diperoleh dari Jepang berupa
ampule dengan kondisi optimum pada pH 4-5 dan suhu optimum 28-32˚C. Karena
diterima dalam bentuk ampule, maka yeast harus dipropagasi terlebih dahulu
sebelum digunakan dalam proses fermentasi. Propagasi sendiri adalah sebuah
tahap pembiakan yeast sebelum digunakan proses fermentasi. Yeast ini dapat
digunakan hingga ±10 kali fermentasi. Penggunaan Saccharomyces cerevisiae
dalam produksi etanol secara fermentasi telah banyak dikembangkan di beberapa
negara, seperti Brasil, Afrika Selatan, dan Amerika Serikat. Hal ini disebabkan
karena Saccharomyces cerevisiae dapat memproduksi etanol dalam jumlah besar
dan mempunyai toleransi terhadap alkohol yang tinggi.
Yeast yang berupa ampule dikembangbiakkan melalui media agar. Namun
sebelum dilakukan pengembangbiakan, alat dan bahan yang hendak digunakan
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-66
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
harus disterilisasi terlebih dahulu. Dalam satu ampule dapat menghasilkan lima
sample yang dibiakkan pada petridist. Satu petridist dikembangbiakan lagi pada
media testtube sebanyak 50 buah. Yeast kemudian disimpan dalam lemari
pendingin pada suhu ±5oC untuk membuat bakteri berhibernasi sebelum
digunakan. Masa berlaku yeast selama hibernasi adalah 6 bulan, lebih dari itu
yeast tidak dapat digunakan.
Setelah proses propagasi skala laboratorium, maka langkah selanjutnya
adalah melakukan proses propagasi skala industri. Dimana satu test tube,
dimasukkan ke dalam empat erlenmeyer yang masing – masing berisi media cair
20 ml. Kemudian dilakukan proses inkubasi dengan stirrer (12 – 48 jam),
selanjutnya koloni yeast diinkubasi selama 24 – 48 jam pada YEPD (Yeast Extract
Peptone Dextrose) medium 2L pada fermentor 5L. Kemudian dilakukan propagasi
yeast dalam propagation tank dengan kapasitas 29 kL. Untuk 1 buah tangki
propagasi dibutuhkan 4 x 2L yeast (8L yeast) yang telah berada dalam fermentor
5L Setelah proses stirrer selesai, maka yeast siap ditransfer menuju tangki
propagasi dengan kapasitas 290 kL.
III.1.3 Sterilized Process Water (SPW)
Sterilized Process Water (SPW) merupakan Process Water (PW) yang
ditambahkan bahan aditif berupa sodium hipoklorit. SPW digunakan pada proses
pengenceran molasses. Penambahan sodium hipoklorit berfungsi sebagai
desinfektan sebelum air proses ditambahkan ke dalam fermenter. Sebelumnya, air
proses yang digunakan disuplai dari unit utilitas. Untuk menjaga kualitas
sterilized process water maka diperlukan beberapa analisa diantaranya :
1. Analisa pH, standar pH yang diinginkan yaitu 7-8. Hal ini karena penambahan
hipoklorit yang bersifat basa akan menaikkan nilai pH.
2. Analisa residual chlorine, standar maksimal kadar klorin yang tersisa yaitu
sekitar 5 ppm. Jika kadar klorin yang terikut terlalu tinggi dan terbawa pada
proses fermentasi memungkinkan dapat membunuh yeast.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-67
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
III.1.4 Amonium Sulfat (AS)
Amonium sulfat merupakan sumber nitrogen dan sulfur bagi yeast selama
proses fermentasi berlangsung. Amonium sulfat yang digunakan pada proses
berupa zat padat yang harus dilarutkan. Dimana untuk satu kali proses dibutuhkan
600 kilogram amonium sulfat (12 sak). Amonium sulfat dilarutkan pada AS tank,
setelah larut amonium sulfat dialirkan kedalam mixer untuk kemudian dicampur
dengan molases dan SPW.
III.2. Uraian Proses Produksi
Pada proses pembuatan etanol dari molasses di PT. Energi Agro Nusantara
terdapat 4 proses utama yaitu molasses dilution, propagasi yeast, fermentasi, dan
refinery. Untuk mengetahui lebih lanjut adalah sebagai berikut :
III.2.1 Molasses Dilution
Molasses Dilution merupakan tahap awal persiapan media fermentasi yang
terdiri dari molasses, sterilized water dan ammonium sulfat dengan rasio tertentu.
Proses molasses dilution ini bertujuan untuk mengurangi viskositas bahan baku
molasses. Proses dilusi dilakukan dengan perbandingan molasses dan SPW
(Sterilized Process Water) sebesar 1:2, dimana pencampuran terjadi pada kondisi
suhu 300C dan tekanan 1 atm. Molasses Dilution terdiri dari dua bagian. Yang
pertama adalah molasses dilution untuk propagasi yeast yaitu pencampuran antara
tetes tebu, amonium sulfat, dan HWS (Hot Water Supply). Amonium sulfat
berfungsi sebagai nutrisi untuk yeast B18. Hasil dari molasses dilution yang
pertama disebut MYS (Molasses Yeast) dengan volume 29 kL.
Molasses Dilution yang kedua yaitu pencampuran antara, tetes tebu yang
berasal dari service tank, penambahan amonium sulfat, dan diikuti dengan SPW
(Sterilized Process Water). Hasil dari molasses dilution yang kedua inilah yang
nantinya akan dialirkan ke tangki fermentor dan digunakan sebagai media
fermentasi. Pada proses fermentasi yeast digunakan untuk 10 kali proses batch
fermentasi. Pada batch pertama jumlah tetes tebu yang dibutuhkan yaitu sekitar
80-90 kL sterilized water yang dibutuhkan sekitar 196 kL, dan nutrisi yang
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-68
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
ditambahkan adalah 0.423 kL. Sedangkan untuk batch 2 dan seterusnya tetes tebu
yang digunakan sekitar 70-80 kL, sterilized water yang dibutuhkan sekitar 158 kL
dan ammonium sulfat atau nutrisi yang digunakan adalah 0,353 kL.
III.2.2 Propagasi Yeast
A. Propagasi Lab
Sebelum
yeast
siap
ditransfer
menuju
tangki
fermenter,
yeast
dikembangbiakkan terlebih dahulu dalam skala lab. Yeast yang digunakan adalah
saccharomyces
cerevisiae
B-18.
Propagasi
lab
bertujuan
untuk
mengembangbiakan yeast untuk fermentasi.
Indukan yeast pada awalnya masih berupa
dry yeast dalam kemasan
sampul yang diimpor dari Jepang. Kemudian dry yeast tersebut diencerkan
dengan aquadest ke dalam 5 cawan petri + media. Untuk menyiapkan culture
stock, yeast yang telah dikembangbiakkan dalam cawan petri dipindahkan dengan
metode spread (sebar) kedalam tabung reaksi. Untuk 1 cawan petri dapat
menghasilkan 30-50 tabung reaksi sebagai culture stock. Sehingga dalam 1 kali
pembuatan culture stock dapat diperoleh sekitar 200 culture stock pada media
agar miring dalam tabung reaksi. Media yang digunakan yaitu media Potato
Dextrose Agar (PDA).
Setelah itu, koloni yeast diinokulasikan ke dalam Media Broth 20 ml
dalam Erlenmeyer 4x100 ml. Kemudian koloni yeast pada media broth diinkubasi
selama 8 jam menggunakan shaker untuk mencegah penggumpalan yeast pada
satu titik. Selanjutnya koloni yeast dimasukkan fermenter 5 L dengan medium
YEPD (Yeast Extract Peptone Dextrose) sebanyak 2 L dan diinkubasi kembali
dalam shaker selama 24 jam. Proses inkubasi ditambahkan dengan pengadukan
dikarenakan
koloni yeast memiliki kecenderungan untuk bergerombol dan lama kelamaan
mengendap pada dasar fermenter sehingga diperlukan pengadukan untuk
mendispersikan yeast pada setiap titik.
B. Inokulasi
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-69
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
Koloni yeast yang telah disiapkan dalam fermenter 5 L akan dipindahkan
ke tangki propagasi berkapasitas 29 KL untuk mendapatkan jumlah koloni yeast
yang lebih banyak. Untuk satu buah tangki propagasi dibutuhkan 4 buah
fermentator 5 L yang masing-masing berisi 2 L yeast. Proses inokulasi dari
fermenter 5 L menuju tangki propagasi dibantu menggunakan udara bertekanan
(pressurized air) sehingga kondisi steril tetap terjaga. Media yang digunakan
dalam tangki propagasi sama dengan tangki fermentasi yaitu molasses, SPW dan
ammonium sulfat. Proses aerasi ditambahkan selama tahapan propagasi untuk
menciptakan kondisi aerob. Pada kondisi aerob, yeast akan memanfaatkan sumber
gula yaitu molasses untuk memperbanyak diri meskipun terjadi sedikit proses
fermentasi. Propagasi yeast dalam tangki propagasi berlangsung selama 48 jam (2
hari).
Proses propagasi harus tetap dikontrol untuk mengoptimalkan ketika
proses fermentasi. Oleh karena itu dilakukan beberapa analisa secara berkala sejak
awal sampai end time propagasi diantaranya :
1. Analisa pH, brix dan yeast density pada jam ke 0, 18, 21 dan seterusnya
dengan rentang waktu 3 jam. End time propagasi dapat diketahui
berdasarkan penurunan nilai brix yang stabil menandakan bahwa
persediaan molasses telah dikonversi dengan baik dan yeast density nya >
300x106 sel/ml.
2. Analisa Acidity pada saat akhir propagasi.
III.2.3 Fermentasi
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-70
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
Gambar III.1 Flowsheet Proses Fermentasi
Pada proses fermentasi, hasil dari propagation tank dan molasses dilution
dimasukkan ke dalam tangki fermentor dengan kapasitas 290 kL, pH dalam
fermentor dijaga pada kondisi asam (sekitar 4-5) dan suhunya sekitar 28-32˚C
sesuai dengan kondisi optimum yeast. Suhu dalam fermentor dijaga dengan proses
sirkulasi menggunakan heat exchanger. Pada awal proses fermentasi dilakukan
pengadukan untuk menghomogenkan campuran dalam fermentor. Yeast yang
dihasilkan pada tangki propagasi dapat digunakan hingga 10 kali proses
fermentasi secara batch. Proses batch 1 berlangsung selama 48 jam, dimana pada
12 jam pertama dilakukan aerasi untuk membuat kondisi dalam fermentor
menjadi aerob agar yeast dapat menyesuaikan diri dan berkembang dengan baik.
Pada 36 jam selanjutnya aerasi dihentikan sehingga kondisi dalam fermentor
menjadi anaerob dan proses fermentasi dapat berlangsung. Saat proses fermentasi
berlangsung yeast diharapkan mampu mengkonversi gula dalam molasses
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-71
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
menjadi bioetanol. Reaksi pembentukan etanol dari gula dengan produk samping
berupa gas CO2.:
C6H12O6(l)
Glukosa
Yeast
C2H5OH(l) + CO2(g)
Etanol
Karbon dioksida
Gas CO2 yang terbentuk menghasilkan busa yang dapat menghambat
proses fermentasi. Sehingga ketika jumlah busa melebihi level kontrol, akan
disemprotkan cairan defoaming secara otomatis. Setelah proses batch 1 selesai
maka dihasilkan Molasses Broth (MBr) dengan kandungan etanol sekitar 9-10%
v/v. Molasses Broth didiamkan selama kurang-lebih 1 jam sehingga terbentuk 2
layer, dimana layer atas adalah Molasses Broth dan layer bawah adalah yeast.
Kemudian MBr dialirkan menuju storage tank sedangkan yeast akan digunakan
untuk proses fermentasi selanjutnya. Proses batch 2-10 berlangsung selama 24
jam, dimana pada 6 jam pertama fermentasi berlangsung dalam keadaan aerob
(dengan aerasi) dan 18 jam selanjutnya dalam keadaan anaerob. Ketika fermentasi
berlangsung, dilakukan analisa secara berkala dengan cara pengambilan sampel
pada jam ke- 0, 12, 15, 18, dan seterusnya setiap 3 jam sekali hingga penurunan
brix stabil dan kandungan etanol > 10% v/v. Setelah fermentasi batch 1-10 selesai,
yeast akan dialirkan menuju Yeast Mud Tank dimana yeast akan dimatikan dengan
cara dipanaskan pada suhu 85ºC dan selanjutnya dapat diolah untuk makanan
ternak. Setiap penambahan MBr dari tangki fermentasi ke dalam storage tank
dilakukan sampling untuk dianalisa agar jangan sampai ada yeast yang terikut
karena dapat menimbulkan kerak pada proses selanjutnya, yaitu evaporasi.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-72
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
III.2.4 Refinery Process
Refinery merupakan tahap pemurnian etanol hasil dari proses fermentasi
yang masih memiliki kadar etanol sekitar 9-10% menjadi 99,5%. Untuk
menghasilkan etanol yang memiliki kadar etanol yang diinginkan maka
diperlukan beberapa proses refinery diantaranya :
A. Evaporasi
Evaporasi merupakan perubahan molekul dari keadaan cair menjadi gas.
Evaporasi bertujuan untuk menguapkan etanol dan air dari komponen lain yang
merupakan produk samping dari proses fermentasi. Prinsip kerja pada proses
evaporasi adalah MBr (Molasses Broth) yang dihasilkan dari proses fermentasi
dipanaskan sehingga air dan etanol menguap dan dapat terpisah dari MBr.
Kemudian campuran uap air dan uap etanol dikondensasikan agar menjadi fase
liquid kembali.
Pada unit evaporasi memiliki empat buah tangki evaporator dengan tipe
falling film evaporator yang masing-masing berkapasitas 18 m3 dengan sistem
evaporasi backward feed multiple effect. Aliran feed dan steam sebagai sumber
pemanas bersifat countercurrent. MBr dari MBr storage tank dengan suhu 500C
dialirkan ke tempat tangki evaporator. Setelah empat tangki evaporator terisi maka
MBr dipompakan ke heat exchanger untuk dipanaskan sampai suhu 1000C. Panas
yang dibutuhkan heat exchanger diperoleh dari steam bertekanan 1 bar, suhu
1230C. Suhu keluaran steam sekitar 1000C. Setelah dari heat exchanger, MBr
masuk lagi ke tangki evaporator dan terjadi proses evaporasi. Sedangkan,
campuran air dan ethanol yang menguap akan masuk ke heat exchanger
selanjutnya untuk menggantikan steam sebagai agen pemanas. Suhu pada tangki
evaporator I 1000C, evaporator 2 850C, evaporator 3 700C, dan evaporator 4
adalah 550C. Sedangkan kondisi tekanan pada tangki evaporator I adalah -0,04
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-73
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
bar, evaporator 2 adalah -0,01 bar, evaporator 3 adalah -0,01 bar, dan evaporator 4
adalah 0,01 bar.
Gambar III.2 Flowsheet Proses Evaporasi
Produk dari evaporator berupa kondensat etanol dan air memiliki kadar
ethanol sekitar 16-20%. Selanjutnya produk didinginkan menggunakan kondensor
agar berubah menjadi cair dan suhu air pendingin yang digunakan adalah 25-260C,
kebutuhan total air pendingin untuk proses refinery adalah 500-600 m3/jam. Air
pendingin untuk proses refinery khususnya evaporator diperoleh dari cooling
tower. Produk bawah dari proses evaporasi disebut stillage (vinasse) yang
merupakan campuran pekat yang terdiri dari sisa molasses, yeast. air, dan etanol
yang mungkin terikut keluar.
B. Distilasi
Distilasi merupakan teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan titik
didih dari masing-masing komponen penyusun larutan. Pada tahapan ini
dilakukan pemisahan antara air dan etanol agar mendapatkan etanol. Prinsip kerja
dalam proses ini adalah pemisahan air dan etanol berdasarkan perbedaan titik
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-74
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
didih nya pada tiap tray. Etanol akan menguap terlebih dahulu karena air memiliki
titik didih yang lebih tinggi daripada etanol.
Komposisi umpan masuk proses destilasi terdiri dari etanol 16%, air dan
fusel oil 84%. Umpan dengan laju alir sebesar 28 m 3/jam dan suhu 600C
dilewatkan pada heat exchanger untuk menaikkan suhu hingga 800C kemudian
dialirkan ke tangki distilasi. Kapasitas tangki distilasi adalah 45,2 m 3. Start up
membutuhkan waktu 2-3 jam dan setelah itu proses berlangsung kontinu. Tangki
destilasi terdiri dari 60 tray dengan tipe slit tray yang memiliki tinggi 21 m,
diameter 1,2 m. Pada proses distilasi dilakukan proses refluks untuk
memaksimalkan konsentrasi etanol yang diinginkan dan rasio refluks yang
digunakan adalah 4,2. Suhu pada tangki destilasi adalah 96,5 0C, tekanan steam
yang digunakan yaitu 4 bar dengan suhu 125 0C, dan laju alir destilat adalah 1800
m3/jam. Produk dari proses distilasi adalah uap etanol dengan konsentrasi sebesar
94%. Hal tersebut disebabkan karena distilasi terjadi pada kondisi aezotrop
dimana pada kondisi tersebut kadar maksimal etanol yang dihasilkan hanya
sekitar 92-94%. Dan produk bawahnya adalah spentless yang komposisi utamanya
adalah air dan mengandung sedikit ethanol yang terikut.
C. Dehidrasi
Proses dehidrasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan air yang
masih terikut dalam etanol hasil dari proses destilasi sehingga didapatkan
konsentrasi etanol sebesar 99,5%. Pada proses dehidrasi terdapat dua tangki yang
berjalan secara bergantian setiap 5 menit sekali untuk proses adsorpsi dan
regenerasi. Jika tangki 1 melakukan adsorpsi maka tangki yang lain akan
melakukan regenerasi dan sebaliknya. Pada proses dehidrasi menggunakan
adsorben berupa zeolit yang berukuran 10 Ả untuk mengadsorpsi kandungan air.
Umpan yang masuk ke dalam proses dehidrasi sebelumnya dilewatkan heat
exchanger untuk menaikkan suhu feed menjadi 1200C untuk mencapai kondisi
superheated. Pada kondisi superheated, air akan berubah fase menjadi gas
sehingga memudahkan dalam proses adsorpsi. Proses regenerasi adsorben
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-75
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
menggunakan produk ethanol yang dialirkan dari bagian bawah tangki kemudian
dikembalikan kedalam tangki distilasi untuk memisahkan kandungan air dalam
ethanol. Hasil dari regenerasi
mengandung etanol sebanyak 50-70%. Sebelum masuk kembali ke tangki
destilasim dilakukan proses penyaringan dengan filter yang berukuran 10 mikron
tujuannya untuk menyaring partikel zeolit yang mungkin ikut tercampur. Produk
dari proses dehidrasi adalah etanol sebesar 99,5%.
Gambar III.3 Flowsheet Proses Destilasi dan Dehidrasi
D. Rektifikasi
Rektifikasi merupakan tahap akhir pemurnian etanol yang bertujuan untuk
memisahkan metanol yang terkandung di dalam etanol. Prinsip dari proses ini
yaitu pemisahan berdasarkan titik didih dimana komponen yang menguap adalah
methanol karena titik didih methanol lebih rendah dari etanol yaitu 64,70C
sedangkan titik didih etanol adalah 780C pada tekanan atmosfer.
Apabila kandungan metanol di dalam produk melebihi standar yang
ditentukan, maka perlu dilakukan proses rektifikasi. Standar yang diperbolehkan
methanol berada dalam produk adalah 0,5% dan selama ini produk yang
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-76
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
PT. ENERGI AGRO NUSANTARA MOJOKERTO
PERIODE OKTOBER 2017
BAB III PROSES PRODUKSI
dihasilkan mengandung metanol sebesar 0,01-0,02%. Sehingga PT. Energi Agro
Nusantara tidak menjalankan proses rektifikasi.
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
III-77