Rancangan Unit Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku Kulit Durian

  RANCANGAN UNIT PEMBUATAN BIOETANOL DENGAN BAHAN BAKU KULIT DURIAN SKRIPSI Oleh LURI ADRIANI 090405018

RANCANGAN UNIT PEMBUATAN BIOETANOL DENGAN BAHAN BAKU KULIT DURIAN

  

SKRIPSI

Oleh

  

LURI ADRIANI

090405018

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

  

RANCANGAN UNIT PEMBUATAN BIOETANOL DENGAN BAHAN

BAKU KULIT DURIAN

  dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

  Medan, 15 Desember 2014

  

PRAKATA

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Rancangan Unit Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku Kulit Durian”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Hasil penelitian ini: 1.

  Penelitian ini memberikan informasi tentang rancangan atau desain peralatan yang digunakan dalam pembuatan bioetanol dengan bahan baku kulit durian.

  Dan memberikan informasi tentang biaya pabrikasi dari peralatan-peralatan yang digunakan.

2. Penelitian ini mewujudkan proses zero emission dan zero waste.

  Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar–besarnya kepada:

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

  Medan, 15 Desember 2014 Penulis

  Luri Adriani

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1.

  Orang tua penulis, Masri Samsi dan Neni Warti atas semua doa dan dukungan yang selalu diberikan kepada penulis.

  2. Seluruh anggota keluarga penulis terutama untuk kakak dan adik penulis, Lusi Adriani, S.Kom dan Luki Adriantoni atas doa dan dukungan yang telah diberikan.

  3. Herypasc Adipasah, ST atas doa, semangat dan dukungan yang selalu diberikan kepada penulis.

  4. Rekan penelitian, Reviana Revitasari, ST.

  5. Seluruh sahabat serta teman sejawat penulis angkatan 2009 dan teman- teman di LPPM USU.

  6. Staff pengajar dan seluruh jajaran keluarga besar Departemen Teknik Kimia FT USU.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  5 Dumai-Riau Asal Sekolah

  Nama: Luri Adriani NIM: 090405018 Tempat/Tgl. Lahir: Tenggarong (Kal-Tim), 27 Agustus 1992 Nama orang tua: Masri Samsi Alamat orang tua: Pemuda Darat Jl. Bengkalis Gg. Bhayangkara No.

• TK Barunawati I Dumai (1996-1997)
• SD Negeri 016 Dumai (1997-2003)
• SMP Negeri 2 Dumai (2003-2006)
• SMA Negei 2 Dumai (2006-2009)

  

ABSTRAK

  Peralatan yang digunakan dalam pembuatan bioetanol tergantung pada pemilihan bahan baku, proses dan ukuran peralatan. Dalam penelitian ini, sebuah unit pembuatan bioetanol berbahan baku kulit durian dirancang dengan kapasitas proses 100 liter. Peralatan yang dirancang antara lain peralatan pre-treatment, fermentor dan unit distilasi. Peralatan pre-treatment terdiri dari tangki pemasak awal, crusher, dan tangki bertekanan. Tangki pemasak awal terbuat dari bahan

  

carbon steel SA-285 Grade C dengan diameter 45,10 cm dan tinggi 90,21 cm.

  Crusher yang dipergunakan untuk menghaluskan kulit durian membutuhkan daya sebesar 3,061 hp. Tangki bertekanan terbuat dari bahan carbon steel SA-283 Grade C dengan diameter 45,10 cm dan tinggi 90,21 cm. Tangki fermentor dirancang dengan diamater 43 cm dan tinggi 86 cm, dilengkapi dengan 2 buah pengaduk manual tipe paddle dan mempunyai diameter pengaduk 30 cm. Tangki distilasi terbuat dari bahan stainless steel dengan diameter 48 cm dan tinggi 54 cm, dilengkapi dengan heater untuk memanaskan larutan hasil proses fermentasi dan tangki air pendingin untuk mendinginkan bioetanol yang teruapkan. Waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus fermentasi dengan proses batch adalah 7 hari 7 jam. Waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus proses pembuatan bioetanol dengan proses batch adalah 8 hari 4 jam. Diuji kelayakan unit pembuatan bioetanol yang terdiri dari tangki fermentor dan tangki distilasi dengan kondisi

  o

  proses fermentasi 7 hari dan konsentrasi ragi 6% dan distilasi pada suhu 80 C diperoleh kadar bioetanol hasil fermentasi sebesar 8,98% dan kadar bioetanol hasil distilasi sebesar 74,96%.

  

ABSTRACT

  Equipments used in bioethanol production unit depends on the selection of raw material, process and plant size. In this research, the bioethanol production unit used durian peel as raw material was designed with capacity process of 100 liters. The designed equipments were pre-treatment equipments, fermenter and distillation unit where the pre-treatment equipments were consisted of cooking tank, crusher and pressured tank. Cooking tank was made of carbon steel SA-285 Grade C with 45,10 cm of diameter and 90,21 cm of height. Crusher was used to smooth durian peel and required power of 3,061 hp. Pressured tank was made of carbon steel SA-283 grade C with 45,10 cm of diameter and 90,21 cm of height. Fermenter tank was designed with 43 cm of diameter and 86 cm of height which was equipped with two manual paddle impeller of 30 cm in diameter. Distillation tank was made of stainless steel with 48 cm of diameter and 54 cm of height, which was equipped with heater to heat the liquid of fermentation process and cooling tank to cool vaporised bioethanol. The time required for one cycle of fermentation with batch process was 7 days and 7 hours. While the time required for one cycle of bioethanol production with batch process was 8 days and 4 hours. The feasibility of bioethanol production unit in which consisted of fermenter tank and distillation tank under condition process of 7 days and yeast concentration of

  o

  6% and distillation temperature of 80 C was tested. The results obtained were 8,98% of bioethanol concentration during fermentation and 74,96% of bioethanol concentration during distillation.

  Keywords : durian peel , bioethanol , fermenter , distilator, design

DAFTAR ISI

  Hal PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ii PRAKATA iii

  DEDIKASI v

  RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

  ABSTRAK vii

  ABSTRACT viii

  DAFTAR ISI ix

  DAFTAR GAMBAR xii

  DAFTAR TABEL xiv

  DAFTAR LAMPIRAN xv

  DAFTAR SINGKATAN xvi

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  2.3.3 Peralatan Pemurnian

  26

  2.4 PENGADUKAN

  27

  2.5 BAHAN KONSTRUKSI

  29

  2.6 PENGEMBANGAN SKALA LABORATORIUM KE SKALA PILOT

  29

  2.7 ANALISIS EKONOMI

  31

  2.7.1 Biaya Pabrikasi Peralatan

  31

  2.7.2 Biaya Operasional Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku Kulit Durian

  32 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  35

  3.1 LOKASI PENELITIAN

  35

  3.2 BAHAN PENELITIAN

  35

  3.3 PERALATAN UTAMA

  35

  3.3.1 Peralatan Pre-treatment

  35

  3.3.2 Tangki Fermentor

  36

  3.3.3 Tangki Distilator

  37

  3.4 ALAT UKUR, INDIKATOR DAN PANEL

  38

  3.4.1 Termokopel dan Termometer

  38

  3.8.2 Flowchart Prosedur Kalibrasi Suhu

  45 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  46

  4.1 PERANCANGAN PERALATAN UTAMA

  46

  4.1.1 Peralatan Pre-Treatment

  46

  4.1.2 Fermentor

  50

  4.1.3 Tangki Distilasi

  54

  4.1.3.1 Tangki Air Pendingin

  56

  4.2 TIME SCHEDULE PEMBUATAN BIOETANOL BERBAHAN BAKU KULIT DURIAN

  57

  4.3 UJI KEBOCORAN DAN KALIBRASI SUHU

  60

  4.3.1 Uji Kebocoran

  60

  4.3.2 Kalibrasi Suhu

  60

  4.4 PENGUJIAN UNIT PEMBUATAN BIOETANOL

  61 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  64

  5.1 KESIMPULAN

  64

  5.2 SARAN

  65 DAFTAR PUSTAKA

  66 DAFTAR LAMPIRAN

  70

  

DAFTAR GAMBAR

  Hal

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku Gula,

  Pati dan Lignoselulosa

  6 Gambar 2.2 Buah Durian

  9 Gambar 2.3 Reaksi Pembentukan Bioetanol

  17 Gambar 2.4 Stirred Tank Fermenter

  24 Gambar 2.5 Air-Lift Fermenter

  24 Gambar 2.6 Fluidised Bed Bioreactor

  25 Gambar 2.7 Packed Bed Bioreactor

  26 Gambar 2.8 Bejana dengan Pengaduk Propeller Berdaun Tiga dan Baffle

  27 Gambar 2.9 Jenis-Jenis Pengaduk

  28 Gambar 2.10 Tangki BerpengadukTurbin dengan 6 Daun (Blade) disertai Pola Alirannya

  28 Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Penelitian Rancangan Penelitian

  42 Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Operasional Unit Pembuatan Bioetanol

  43 Gambar L3.3 Dasar Tangki Distilasi

  82 Gambar L3.4 Dasar Tangki Pendingin

  82 Gambar L3.5 Rangkaian Unit Pembuatan Bioetanol

  83 Gambar L4.1 Hasil Pembacaan Kadar Bioetanol Hasil Fermentasi menggunakan GC

  84 Gambar L4.1 Hasil Pembacaan Kadar Bioetanol Hasil Distilasi menggunakan GC

  85

  

DAFTAR TABEL

  Hal

Tabel 1.1 Pabrik Bioetanol di Indonesia

  1 Tabel 1.2 Beberapa Penelitian yang Berhubungan dengan Pembuatan Bioetanol

  2 Tabel 2.1 Syarat Mutu Bioetanol Nabati

  7 Tabel 2.2 Spesifikasi untuk Etanol Bahan Bakar Terdenaturasi

  8 Tabel 2.3 Perlakuan Awal Biomassa Lignoselulosa untuk Produksi Bioetanol 12

Tabel 2.4 Rincian Biaya Peralatan Unit Pembuatan Bioetanol

  32 Tabel 2.5 Rincian Biaya Bahan Baku

  33 Tabel 2.6 Biaya Proses

  33 Tabel 2.7 Biaya Pencucian Peralatan

  33 Tabel 4.1 Spesifikasi Tangki Pemasak Awal

  48 Tabel 4.2 Spesifikasi Tangki Bertekanan (Tangki Hidrolisis)

  50 Tabel 4.3 Spesifikasi Fermentor

  52 Tabel 4.4 Spesifikasi Tangki Distilasi

  55