APPENDIKS A NERACA MASSA Kapasitas Produ
APPENDIKS A
NERACA MASSA
Kapasitas Produksi
Basis Perhitungan :
1 tahun
1 hari
Tepung tapioka yang dibutuhkan
1 cycle batch
Basis
=
30000
=
=
=
=
=
=
330,00
24,00
30000,00
30,00
21600,00
11,00
ton/tahun
hari kerja
jam operasi
kg/batch
ton/batch
ton/tahun
jam
30000,00
=
kg/batch
Komposisi tepung tapioka yang digunakan (per 100 gram bahan)
Komponen
fraksi
Massa (kg/batch)
Karbohidrat (pati)
0,88
26361,00
Air
0,08
2340,00
Protein
0,02
480,00
Lemak
0,01
153,00
Abu
0,02
666,00
1,00
30000,00
Total
(Sumber : Direktorat Gizi, Departemen Kesehatan RI. 2003 )
1. MIXING TANK (M-110)
Berfungsi untuk mencampur CaCl2 + air pengencer untuk menghasilka
slurry starch (suspensi pati). CaCl2 berguna sebagai stabilizer enzim.
CaCl2 + air
Tepung
MIXING TANK
Slurry
starch 35%
Ketentuan dan
⁺ kondisi operasi :
1. Konsentrasi slurry starch 30 -⁰35% padatan (Uhlig, 2001)
2. Kadar Ca² maksimum 400 ppm
3. Material masuk pada suhu 30 C
Diketahui
4. Waktu tinggal 15 menit
BM Ca
=
5. Tekanan atmosferik
BM CaCl
=
6. pH = 6
Pemilihan Kondisi
:
⁺
1. Konsentrasi slurry starch 35% padatan
2. Kadar Ca² 200 ppm
A-1
40,1 kg/kmol
111 kg/kmol
Massa solid
Komponen
Massa (kg)
Karbohidrat (pati)
26361,00
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
27660,00
Total
Perhitungan kebutuhan air
Konsentrasi slurry starch
35%
=
=
0,35
=
27660,00
27660,00
17979,00
massa air dalam tank
massa air yang ditambahkan
⁺
Perhitungan kebutuhan CaCl2
Konsentrasi Ca²
=
0,0002 ⁺
=
Massa Ca²
=
=
Mol Ca
=
=
=
mol Ca2+
Maka massa CaCl2,
=
=
=
=
=
=
35%
massa solid
massa solid + massa air
27660,0
+
27660,00
massa air
0,35 x ( 27660 + massa air)
9681
+
0,35 massa air
0,35 massa air
51368,571
51368,57
2340,00
49028,571 kg/batch
⁺
ppm
⁺
massa Ca²
massa air + massa Ca²
ppm x massa air
(1-ppm)
51368,571
0,0002
x
1
-⁺
0,0002
10,276 kg/batch
⁺
Massa Ca²
BM Ca²
10,276
40,08
200
=
0,2564 kmol/batch
mol CaCl2
=
mol Ca2+
mol CaCl2
=
0,2564 kmol/batch
massa CaCl2
=
28,469 kg/batch
A-2
Aliran Masuk
Aliran 1
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
total
Aliran 2
CaCl
Air
total
TOTAL
Neraca Massa
Aliran keluar
kg/batch
kg/batch
Aliran 3
Pati
26361,00
26361,00
Air
2340,00
51368,57
Protein
480,00
480,00
Lemak
153,00
153,00
Abu
666,00
666,00
CaCl
30000,00
28,47
total
79057,04
28,47
49028,57
49057,04
79057,04 TOTAL
79057,04
2. JET COOKER (E-120)
Berfungsi untuk memanaskan slurry starch agar larut secara sempurna
dengan menginjeksikan steam sehingga pati akan tergelatinisasi dan menjadi lebih
mudah untuk di hidrolisis.
Steam
< 37 >
Slurry
starch
JET COOKER
Suspensi pati
tergelatinisasi
⁰
Ketentuan dan kondisi operasi :
⁰
1. Suhu suspensi pati tergelatinasi 98 C
2. Steam yang digunakan adalah saturated steam pada suhu 145 C
dengan tekanan 418.15 kPa (4.13 atm)
3. Diasumsikan bahwa saat slurry starch berkontak dengan saturated steam
maka seluruh steam akan menjadi liquid dan ikut bersama aliran suspensi pati
tergelatinasi.
Massa steam yang dibutuhkan didapatkan dari hasil perhitungan neraca energi.
Massa steam yang dibutuhkan =
8077,67
kg/batch
A-3
Aliran Masuk
Aliran 3
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
total
Aliran 37
Steam (air)
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran keluar
Aliran 4
Pati
26361,00
Air
51368,57
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
28,47
CaCl2
79057,04
total
8077,67
8077,67
87134,71
TOTAL
kg/batch
26361,00
59446,24
480,00
153,00
666,00
28,47
87134,71
87134,71
3. REAKTOR LIQUIFIKASI (R-130)
Berfungsi untuk mengkonversi pati menjadi dekstrin, dekstrosa, dan maltos
oleh enzim α-amilase.
α-amilase
Suspensi pati < 4 >
tergelatinisasi
REAKTOR
LIQUIFIKASI
Larutan
dekstrin
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Penambahan enzim
⁰ α-amilase adalah 0.7 L/1000 kg of starch
2. pH operasi = 6
3. Suhu operasi = 95 C
4. Tekanan atmosferik
5. Waktu tinggal 3 jam
Reaksi yang terjadi :
(C6H10O5)1000 + 500H2O → 25(C6H10O5)10 + 250(C12H22O11) + 250(C6H12O6)
Diketahui :
BM Pati
=
162141,00 kg/kmol
BM Dekstrin
=
1621,41
kg/kmol
BM H2O
18,02
=
kg/kmol
BM Maltosa
=
342,30
kg/kmol
BM Dekstrosa
=
180,16
kg/kmol
konversi pati menjadi dekstrin adalah
20% (Gerald, B Borglum)
A-4
massa pati awal
=
26361,0000 kg/batch
=
kmol/batch
0,1626
massa air awal
=
59446,2
kg/batch
=
3299,8190 kmol/batch
persamaan reaksi (dalam kmol/batch)
konstanta
1
500
25
250
250
(C6H10O5)1000
+
H2O
(C6H10O5)10 + (C12H22O11) + (C6H12O6)
awal
0,16
3299,82
8,13
reaksi
0,03
16,26
0,81
8,13
3283,56
8,13
akhir
0,13
0,81
8,13
pati
air
dekstrin
maltosa
dekstrosa
pati yang bereaksi
= konversi x jumlah pati mula - mula
= 20 % x
0,163
0,03
=
kmol/batch
5272,20
=
kg/batch
air yang bereaksi
= 500 x jumlah pati yang bereaksi
0,03
= 500 x
16,26
=
kmol/batch
=
292,89 kg/batch
dekstrin yang terbentuk
= 25 x jumlah pati yang bereaksi
= 25 x 0,033
=
0,81 kmol/batch
= 1318,05
kg/batch
maltose yang terbentuk
= 250 x
jumlah pati yang bereaksi
= 250 x 0,033
=
kmol/batch
8,13
=
kg/batch
2782,54
dekstrosa yang terbentuk = 250 x jumlah pati yang bereaksi
= 250 x
0,033
=
8,129 kmol/batch
=
1464,5 kg/batch
massa pati yang tersisa
=
massa awal
bereaksi
=
5272
26361,00
=
21088,80
kg/batch
massa air yang tersisa
=
massa awal
bereaksi
=
59446,24
292,89
=
59153,4
kg/batch
Kebutuhan enzim α-amilase =
ρ enzim
dosis
massa dry starch
massa enzim α-amilase
=
=
=
=
=
0,7 L/1000 kg of starch
1,25 kg/L
0,875 kg/1000 kg of starch
kg/batch
30000,0
dosis x massa starch
26,25 kg/batch
A-5
Aliran Masuk
Aliran 4
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
total
Aliran 5
α-amilase
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran keluar
Aliran 6
Pati
26361,00
Air
59446,24
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
28,47
CaCl2
87134,71
α-amilase
dekstrin
26,25
dekstrosa
26,25
maltosa
total
87160,96
TOTAL
kg/batch
21088,80
59153,35
480,00
153,00
666,00
28,47
26,25
1318,05
1464,49
2782,54
87160,96
87160,96
4. REAKTOR SAKARIFIKASI (R-140)
Fungsi :mengkonversi pati dan dekstrin menjadi dekstrosa dan maltosa
oleh enzim glukoamilase
glukoamilase
HCl 0,1 M
Larutan
dekstrin
< 10 >
REAKTOR
SAKARIFIKASI
Larutan
dekstrosa
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Penambahan enzim
⁰ glukoamilase adalah 0.7 L/1000 kg of dry matter
2. pH optimum = 4.2
3. Suhu operasi = 60 C
4. Tekanan atmosferik
5. Waktu tinggal 48 jam
6. Reaksi yang terjadi :
Reaksi I :
2(C6H12O5)1000 + 1000H2O -> 1000(C12H22O11)
pati
air
maltosa
Reaksi II :
(C6H12O5)1000 + 1000H2O -> 1000(C6H12O6)
pati
air
dekstrosa
Reaksi III :
(C6H12O5)10 + 10H2O -> 10(C6H12O6)
dekstrin
air
dekstrosa
A-6
ρ air pada 60°C yaitu
0,983 kg/L
Menentukan volume larutan
Komponen
Massa (kg/batch) Fraksi
s.g.
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
α-amilase
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
21088,80
59153,35
480,00
153,00
666,00
28,47
26,25
1318,05
1464,49
2782,54
87160,96
1,50
1,00
0,89
0,80
1,40
2,15
1,25
1,495
1,54
1,54
0,24
0,68
0,01
0,00
0,01
0,00
0,00
0,02
0,02
0,03
1,00
pH diturunkan dengan menggunakan HCl 0,1 M
pH larutan sebelum masuk reaktor =
6
pH larutan dalam reaktor diinginkan =
4,2
+ -6
+
pH = - log [ H ]
[H ]
=
=
+
M1
M2
V1
M3
V3
=
=
=
=
=
M1 V1 + M2 V2
M1 V1 + M2 V2
M1 V1 + M2 V2
V2(M2-M3)
V2
V2
-4.2
[H ]
HCl 0,1 M
0,000001
0,100
79423,68
0,000063
V1 + V2
=
=
=
=
=
=
1,47
0,98
0,88
0,79
1,38
2,11
1,23
1,47
1,51
1,51
14298,85
60161,66
548,52
194,51
483,82
13,47
21,36
896,67
967,18
1837,65
79423,68
0,000001
mol/L
=
0,000063
=
0,10
mol/L
mol/L
L/batch
mol/L
mol/L
mol/L
mol/L
M3 V3
M3(V1+V2)
M3 V1 + M3V2
V1 (M3-M1)
V1 (M3-M1)
(M2-M3)
49,35 L/Batch
Vol HCl 0,1 M yang ditambahkan =
BM HCl =
36,488 g/mol
massa HCl=
=
=
=
ρ HCl 0,1 M
ρ (kg/L) Volume (L/batch)
49,35 L/batch
M x V x BM HCl
0,100
x
49,35
x
180,07 g/batch
0,1801 kg/batch
=
1,126 g/cm³
=
1,126 kg/L
A-7
36,488
Massa larutan HCl yang masuk
=
=
=
V HCl x ρ HCl
49,35
x
1,126
55,57 kg/batch
Komposisi larutan HCl 0,1 M yang masuk :
HCl
=
0,18 kg/batch
H2O
=
massa larutan HCl - massa HCl
=
55,57
0,18
=
55,39 kg/batch
Total air
=
air pelarut HCl + air dari larutan dekstrin
=
55,39
+
59153,35
=
kg/batch
59208,74
Enzim glukoamilase (AMG) yang ditambahkan sebanyak 0.7 L/metric ton of dry
matter.
Diketahui ρ AMG =
1,2 kg/L
Maka dosis AMG =
0,84 kg/metric ton of dry matter
Dry matter
Komponen
Massa (kg/batch)
Enzim glukoamilase yang ditambahkan :
= dosis x dry matter
= 0,84
x
27952,9
1000
= 0,001
x
27952,9
= 23,48 kg/batch
Pati
21088,80
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
dekstrin
1318,05
dekstrosa
1464,49
maltosa
2782,54
total
27952,89
Reaksi yang terjadi dalam reaktor sakarifikasi
Reaksi I :
Glukoamylase
2(C6H10O5)1000 + 1000H2O
Reaksi II :
Glukoamylase
(C6H10O5)1000 + 1000H2O
Reaksi III :
Glukoamylase
(C6H10O5)10 + 10H2O
Diketahui :
BM Pati
BM Dekstrin
BM H2O
BM Maltosa
BM Dekstrosa
=
=
=
=
=
162141,00
1621,41
18,02
342,30
180,16
1000(C12H22O11)
1000(C6H12O6)
10(C6H12O6)
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
A-8
Reaksi I :
2(C6H12O5)1000 + 1000H2O
(pati)
Pati mula - mula
Glukoamylase
=
=
H O mula - mula
=
=
Maltosa mula - mula
=
=
21088,80
162141,00
0,13
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
59208,74
18,02
3286,64
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
2782,54
342,30
8,13
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
Konversi pati di reaksi I dan II
=
Konversi dekstrin menjadi dekstrosa =
Konversi reaksi I
Konversi reaksi II
=
0,03
=
pati yang bereaksi
Reaksi I :
2(C6H12O5)1000
+
awal 0,1301
reaksi 0,0038
akhr
0,1262
=
Pati yang tersisa
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
0,03
0,95
pati yang bereaksi
pati mula - mula
pati yang bereaksi
0,13
0,0038 kmol/batch
1000H2O
3287
1,912
3285
Dari reaksi I maka diperoleh :
Maltosa yang terbentuk
=
Jumlah produk maltosa
98%
98%
3% dari 98%
97% dari 98%
Konversi I
1000(C12H22O11)
(maltosa)
Glukoamylase
1000(C12H22O11)
8,13
1,91
10,04
1000
x
0,004
2
1,9119 kmol/batch
654,45 kg/batch
maltosa awal + hasil reaksi I
+
2782,54
654,45
kg/batch
3437,00
pati mula - mula pati bereaksi
0,13
0,004
0,13 kmol/batch
20469 kg/batch
A-9
H O bereaksi
=
1000
2
1,91
34,44
=
=
x
0,004
kmol/batch
kg/batch
H O yang tersisa
=
=
=
=
H O mula-mula - H O bereaksi
3286,6
1,912
3284,7 kmol/batch
59174 kg/batch
Dekstrosa mula - mula
=
1464,49
kg/batch
180,16
kg/kmol
8,13
kmol/batch
pati yang bereaksi
pati mula - mula
pati yang bereaksi
0,1301
0,1236 kmol/batch
=
=
Konversi II
0,9506
pati yang bereaksi
Reaksi II :
(C6H12O5)1000
+
awal
0,1262
reaksi 0,1236
sisa
0,003
=
=
Glukoamylase
1000H2O
3285
123,6
3161
Dari reaksi II maka diperoleh :
Dekstrosa yang terbentuk =
1000(C6H12O6)
8,129
123,6
131,8
=
=
1000
x
0,124
1
123,64 kmol/batch
22274 kg/batch
Jumlah produk dekstrosa
=
=
=
dekstrosa awal + hasil reaksi II
+
1464,49
22274,38
23738,87 kg/batch
Pati yang tersisa
=
=
=
=
pati mula - mula pati bereaksi
0,1262
0,124
kmol/batch
0,0026
421,78 kg/batch
H O bereaksi
=
=
=
1000
x
0,124
1
123,64 kmol/batch
2227,4
kg/batch
A-10
H O yang tersisa
Dekstrin mula-mula
=
=
=
=
=
Dekstrosa mula - mula
=
=
=
Konversi III
=
0,98
=
Dekstrin yang bereaksi
Reaksi III :
(C6H12O5)10
awal
0,8129
reaksi 0,7966
akhir 0,0163
+
=
10H2O
3161
7,966
3153
Dari reaksi III maka diperoleh :
dekstrosa yang terbentuk =
H O mula-mula - H O bereaksi
3284,7
123,6
3161,08
kmol/batch
56946,93 kg/batch
1318,05
kg/batch
1621,41
kg/kmol
0,81
kmol/batch
23738,87 kg/batch
180,16
kg/kmol
131,77
kmol/batch
dekstrin yang bereaksi
dekstrin mula - mula
dekstrin yang bereaksi
0,81
0,80 kmol/batch
Glukoamylase
10(C6H12O6)
131,8
7,966
139,7
=
=
10
x
0,797
1
7,97 kmol/batch
1435,2 kg/batch
Jumlah produk dekstrosa
=
=
=
dekstrosa awal + hasil reaksi III
+
1435
23738,87
25174,08 kg/batch
Dekstrin yang tersisa
=
=
=
=
- dekstrin reaksi
dekstrin awal
0,81
0,797
0,02 kmol/batch
26,36 kg/batch
H O bereaksi
=
10,00
x
0,797
1,00
7,97 kmol/batch
143,52
kg/batch
=
=
A-11
= H O mula-mula - H O bereaksi
=
3161,1
7,966
=
3153,1 kmol/batch
=
56803 kg/batch
Maka dari ketiga reaksi diperoleh
Pati tersisa
=
pati awal - reaksi I - reaksi II - reaksi III
=
421,8 kg/batch
H O yang tersisa
H2O tersisa
=
=
H2O awal - reaksi I - reaksi II - reaksi III
56803,42
kg/batch
Dekstrin tersisa
=
=
dekstrin awal - reaksi III
26,36 kg/batch
Aliran Masuk
Aliran 7
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl
α-amilase
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
Aliran 8
Glukoamilase
total
Aliran 9
HCl
Air
total
TOTAL
kg/batch
Neraca Massa
Aliran keluar
Aliran 10
Pati
21088,80
Air
59153,35
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
CaCl
28,47
26,25
α-amilase
1318,05
Glukoamilase
1464,49
dekstrin
2782,54
dekstrosa
87160,96
maltosa
HCl
23,48
total
23,48
0,18
55,39
55,57
87240,01
TOTAL
A-12
kg/batch
421,78
56803,42
480,00
153,00
666,00
28,47
26,25
23,48
26,36
25174,08
3437,00
0,18
87240,01
87240,01
5. FILTER PRESS (H-150)
Fungsi :memisahkan padatan yang terkandung dalam larutan dekstrosa
Larutan
dekstrosa
< 10 >
< 12 >
FILTER
PRESS
< 11 >
Larutan
dekstrosa
Cake
Ketentuan dan Kondisi Operasi
1. suhu operasi 600 C
2. Kandungan air dalam cake 10% dari inert yang yang ikut cake
3. Protein, lemak, CaCl , dekstrin, dekstrosa dan maltosa ikut cake 0.1%
dari bahan yang masuk
Total inert dalam larutan dekstrosa
Komponen Massa (kg/batch)
abu
666,00
α-amilase
26,25
glukoamilase
23,48
total inert
715,73
Pati yang ikut dalam cake
= 0,10% x
421,78
=
0,42 kg/batch
Protein yang ikut dalam cake
= 0,10% x
480,00
=
0,48 kg/batch
Lemak yang ikut dalam cake
= 0,10% x
153,00
=
0,15 kg/batch
CaCl yang ikut dalam cake
= 0,10% x
=
0,03 kg/batch
28,47
Dekstrin yang ikut dalam cake = 0,10% x
=
0,03 kg/batch
26,36
Dekstrosa yang ikut dalam cake = 0,10% x
25174,08
= 25,174 kg/batch
A-13
Maltosa yang ikut dalam cake
= 0,10% x
3437,00
=
3,44 kg/batch
HCl yang ikut dalam cake
=
Kandungan air dalam cake
Aliran Masuk
Aliran 10
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
α-amilase
Glukoamilase
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
0,180
kg/batch
= 10% x inert
=
10% x
715,730
= 71,573 kg/batch
Total ikutan dalam cake :
Komponen
kg/batch
Pati
0,421776
Protein
0,48
Lemak
0,153
CaCl
0,028468599
dekstrin
0,026361
dekstrosa
25,17407604
maltosa
3,436999066
HCl
0,0001801
total
29,72086078
kandungan air dalam filtrat
= 0,10% x
0,00018
Total ikutan dalam filtrat :
Komponen
kg/batch
Pati
421,354
Protein
479,520
Lemak
152,847
CaCl
28,440
dekstrin
26,335
dekstrosa
25148,902
maltosa
3433,562
HCl
0,1798877
total
29691,1399
= kandungan air di aliran 11
kandungan air dalam cake
56803,42
=
71,57
56731,84 kg/batch
=
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 11
Pati
421,78
Air
56803,42
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
28,47
CaCl2
26,25
α-amilase
23,48
Glukoamilase
26,36
dekstrin
25174,08
dekstrosa
3437,00
maltosa
0,18
HCl
87240,01
total
Aliran 12
A-14
-
kg/batch
0,42
71,57
0,48
0,15
666,00
0,03
26,25
23,48
0,03
25,17
3,44
0,0002
817,02
Pati
Air
Protein
Lemak
CaCl2
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
TOTAL
87240,01
TOTAL
421,35
56731,84
479,52
152,85
28,44
26,33
25148,90
3433,56
0,18
86422,98
87240,01
6. KATION EXCHANGER (H-160)
Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion positif yang terkandung dalam lar
yaitu memisahkan impuritis Ca2+ dari CaCl2.
Larutan
dekstrosa
< 13 >
< 12 >
KATION EXCHANGER
Larutan
dekstrosa menuju
anion exchanger
Ca2+
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Suhu operasi = 60°C
2. Tekanan atmosferik
3. Resin yang digunakan adalah jenis sulfonat phenolic
4. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2RH
+
CaCl2
CaCl2 yang bereaksi
R2Ca
=
=
=
HCl yang terbentuk
Massa HCl yang terbentuk
=
=
=
=
=
=
=
=
=
+
2 HCl
masssa CaCl2
BM CaCl2
28,44
kg/batch
111,04
kg/kmol
0,26
kmol/batch
2
2
x
x
CaCl2 yg bereaksi
0,26
0,51
kmol/batch
0,51
BM HCl
x
0,51
x
36,49
18,69 kg/batch
HCl mula-mula + HCl terbentuk
0,180 + 18,69
18,87
kg/batch
A-15
Ca2+ tertinggal dalam resin
H+ dari resin
Aliran Masuk
Aliran 13
Pati
Air
Protein
Lemak
CaCl2
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
Fixed Bed
Resin H+
total
TOTAL
=
=
=
CaCl2 yang bereaksi
0,26
x
40,08
10,27 kg/batch
x
BM Ca2+
2
x CaCl2 yang bereaksi
2
x
0,26
0,51 kmol/batch
+
=
0,51
x BM H
=
0,51
x
1,008
=
0,516 kg/batch
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
kg/batch
=
=
=
Tertinggal di bed
421,35
56731,84
479,52
152,85
28,44
26,33
25148,90
3433,56
0,18
86422,98
0,52
0,52
86423,50
Ca2+
total
Aliran 14
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
10,27
10,27
421,35
56731,84
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
18,87
86413,23
TOTAL
86423,50
7. ANION EXCHANGER (H-170)
Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion negatif yang terkandung dalam lar
yaitu memisahkan impuritis Cl dari HCl.
< 13 >
Larutan dekstrosa
ANION
EXCHANGER
ClKetentuan dan kondisi operasi :
1. Suhu operasi = 60°C
2. Tekanan atmosferik
3. Resin yang digunakan adalah jenis basa kuat
4. Reaksi yang terjadi adalah di halaman berikut.
A-16
< 14 > Larutan dekstrosa
menuju tangki
penampung
RNR3OH
+
HCl
Diketahui :
BM OH-
=
17,007 kg/kmol
=
35,48 kg/kmol
BM Cl
-
HCl yang bereaksi
=
=
=
RNR3Cl
+
H2O
massa HCl
BM HCl
18,87
kg/batch
36,49
kg/kmol
kmol/batch
0,52
H2O yang terbentuk
=
=
=
=
=
OH- dari resin
=
=
=
HCl yang bereaksi
0,52 kmol/batch
0,52
x
BM H2O
0,52
x
18,02
9,32 kg/batch
HCl bereaksi
x BM OH
0,52
x
17,01
8,80 kg/batch
Cl- tertinggal dalam resin
=
=
=
=
=
=
HCl bereaksi
x
BM Cl0,52
x
35,48
18,35 kg/batch
H2O mula-mula + H2O terbentuk
56731,84
+
9,32
56741,16 kg/batch
Jumlah H2O total
Aliran Masuk
Aliran 14
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
Fixed Bed
Resin OHtotal
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
kg/batch
Tertinggal di bed
421,35
56731,84
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
18,87
86413,23
8,80
8,80
86422,03
A-17
Cltotal
Aliran 15
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
18,35
18,35
421,35
56741,16
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
86403,68
TOTAL
86422,03
8. DOUBLE EFFECT EVAPORATOR (V-180 dan V-190)
Berfungsi untuk menguapkan kadar air dalam larutan dekstrosa sehingga
menghasilkan larutan dekstrosa 50%.
< 17 >
< 15 >
Larutan
dekstrosa
Uap air
1st
EVAPORATOR
Uap air
< 16 >
< 19 >
2nd
EVAPORATOR
< 18 >
Larutan
dekstrosa
50%
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Efek pertama tekanan 1 atmosfer
⁰
2. Efek kedua tekanan 38.58 kPa
3. Pemanas efek pertama menggunakan saturated steam dengan suhu 145 C
Massa pati
Massa protein
Massa lemak
Massa dekstrin
Massa dekstrosa
Massa maltosa
Massa solute
=
=
=
=
=
=
Maka fraksi feed (Xf)
421,35
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
29662,52
=
=
=
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
+
Massa solute
Massa larutan
29662,52
86403,68
0,34
Dari perhitungan neraca energi didapatkan :
Jumlah air yang teruapkan :
V1 =
12503,75
kg/batch
V2 =
14574,89
kg/batch
Maka jumlah total air yang teruapkan dari evaporator efek 1 dan efek 2 adalah :
Jumlah air yang teruapka
=
=
=
V1
12503,75
27078,64
A-18
+
V2
+
14574,89
kg/batch
Aliran Masuk
Aliran 16
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 17+ 19
Air
421,35
56741,16
total
479,52
Aliran 18
152,85
Pati
Air
26,33
Protein
25148,90
Lemak
3433,56
86403,68
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
86403,68
TOTAL
kg/batch
27078,64
27078,64
421,35
29662,52
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
59325,04
86403,68
9. REAKTOR HIDROGENASI (R-210)
Berfungsi untuk mengkonversi dekstrosa menjadi sorbitol dan maltosa menjadi
maltitol dengan katalis Raney Nikel.
katalis
Raney Nikel
Larutan
dekstrosa 50%
< 20 >
< 21 >
< 23 >
sisa hidrogen
< 24 >
REAKTOR
HIDROGENASI
hidrogen
Larutan
sorbitol
< 22 >
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Penambahan katalis⁰ Ni 2% dari glukosa yang masuk
2. Katalis Raney Nikel terdiri dari 96% Ni dan 4% Al2O3 dalam bentuk slurry 50%
3. Suhu operasi = 130 C
4. Tekanan 70 atm
5. Waktu tinggal 3 batch
6. Hidrogen yang digunakan pada tekanan 175 atm
7. Reaksi yang terjadi :
Reaksi I:
C6H12O6
dekstrosa
+
H2
→
+
H2
→
C12H24O11
Maltitol
C6H14O6
Sorbitol
Reaksi II:
C12H22O11
Maltosa
A-19
Kebutuhan Ni
Massa dekstrosa masuk
Maka kebutuhan Ni
=
=
=
=
2% dari dekstrosa yang masuk
25148,9
kg/batch
25148,9
2%
x
502,98 kg/batch
Kebutuhan katalis
=
=
100
x
503
96
523,94 kg/batch
=
=
4%
x
523,9
20,957 kg/batch
Al O dalam katalis
Katalis Raney Nikel yang digunakan dalam bentuk slurry 50%
Maka kandungan air dalam slurry tersebut adalah
Air dalam slurry
=
50%
massa air
50%
=
massa air + massa katalis
50%
=
massa air
massa air + 523,9
massa air
=
523,94 kg/batch
=
25148,9
kg/batch
25148,9
BM dekstrosa
25148,9
180,156
139,6 kmol/batch
H mula - mula
=
=
=
=
=
=
50% excess dari kebutuhan reaksi
1,5
x
139,6 kmol/batch
209,39 kmol/batch
209,39
x BM H
209,39
x
2,016
422,14 kg/batch
Densitas H2
=
=
0,0695 kg/liter(Perry, 1997)
69,48 kg/m³
Dekstrosa mula - mula
=
=
=
Kemurnian H yang digunakan 75% maka
Gas H yang masuk=
100
x
422,1
75
=
562,8 kg/batch
Impuritis H
=
25,00%
x Gas H yang masuk
=
25,00%
x
562,8
=
140,7 kg/batch
A-20
Diketahui :
BM H
=
2,02
kg/kmol
BM dekstrosa
=
180,16
kg/kmol
BM maltosa
=
kg/kmol
342,30
BM sorbitol
=
kg/kmol
182,17
BM maltitol
=
kg/kmol
344,31
Yield dekstrosa menjadi sorbitol adalah 98%
Produk (sorbitol)
Yield
=
x 100%
98%
Produk
sorbitol
Reaktan mula-mula (dekstrosa)
Produk (sorbitol)
x
=
=
=
=
=
=
Reaksi I:
C6H12O6
awal 139,60
reaksi 136,80
akhir 2,79
100%
139,6
x
98%
139,6
100%
136,8 kmol/batch
136,8
x
BM sorbitol
136,8
x
182,17
24922 kg/batch
+
H2
209,39
136,80
72,59
Dekstrosa yang bereaksi
=
=
=
=
=
=
Dekstrosa tersisa
=
=
=
=
=
=
Hidrogen yang bereaksi
=
=
=
=
=
=
→
C6H14O6
136,80
136,80
1
x sorbitol terbentuk
1
x
136,8
136,8 kmol/batch
136,8
x BM dekstrosa
136,8
x
180,16
24646 kg/batch
dekstrosa mula- mula - dekstrosa bereaksi
139,6
136,8
2,79 kmol/batch
2,79
x BM dekstrosa
2,7919
x
180,16
502,98 kg/batch
1
x sorbitol terbentuk
1
x
136,8
136,8 kmol/batch
BM H
136,8
x
136,8
x
2,016
275,8 kg/batch
A-21
Hidrogen tersisa
= hidrogen mula-mula - hidrogen bereaksi
=
209,39
136,8
=
72,589 kmol/batch
=
72,589
x BM H
=
72,589
x
2,016
=
146,34 kg/batch
Yield maltosa menjadi maltitol adalah 99%
Maltosa mula - mula
=
3433,6 kg/batch
=
3433,6
BM maltosa
=
3433,6
342,30
=
10,031 kmol/batch
H mula - mula
=
146,34 kg/batch
=
146,34
BM H
=
146,34
2,016
=
72,589 kmol/batch
Yield
=
99%
=
Produk (maltitol)
x
Reaktan mula-mula (maltosa)
Produk (maltitol)
x
100%
100%
10,03
Produk
maltitol
=
=
=
=
=
99%
x
10,031
100%
9,9306 kmol/batch
9,9306
x BM maltitol
9,9306
x
344,31
3419,2 kg/batch
Reaksi II:
C12H22O11
+
awal 10,03
reaksi 9,93
sisa
0,10
Maltosa yang bereaksi
H2
72,59
9,93
62,66
=
=
=
=
=
=
→
C12H24O11
9,93
9,93
1
x maltitol terbentuk
1
x
9,931
9,93 kmol/batch
9,93
x
BM maltosa
9,93
x
342,30
3399 kg/batch
A-22
Maltosa tersisa
=
=
=
=
=
=
Hidrogen yang bereaksi
=
1
x maltitol terbentuk
=
1
x
9,931
=
9,9306 kmol/batch
=
9,9306
x BM H
=
9,9306
x
2,016
=
20,02 kg/batch
= hidrogen mula-mula - hidrogen bereaksi
=
72,589
9,931
=
62,659 kmol/batch
=
62,659
x BM H
=
62,659
x
2,016
=
126,32 kg/batch
= massa air larutan dekstrosa + massa air ikut katalis
=
+ 523,9
29662,52
=
30186,46 kg/batch
Hidrogen tersisa
Massa air dalam reaktor
Aliran Masuk
Aliran 20
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
Aliran 21
Nikel
Al O
Air
total
Aliran 22
H
impuritis H
total
TOTAL
maltosa mula- mula - maltosa bereaksi
10,031
9,931
0,1003 kmol/batch
BM maltosa
0,1003
x
342,30
0,1003
x
34,336 kg/batch
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 23
H
421,35
impuritis H
29662,52
479,52
total
152,85
Aliran 24
26,33
Pati
Air
25148,90
Protein
3433,56
Lemak
59325,04
dekstrin
502,98
dekstrosa
20,96
maltosa
523,94
Sorbitol
1047,87
Maltitol
Nikel
Al O
422,14
140,71
total
562,85
60935,76
TOTAL
A-23
kg/batch
126,32
140,71
267,03
421,35
30186,46
479,52
152,85
26,33
502,98
34,34
24921,72
3419,25
502,98
20,96
60668,73
60935,76
10. TANGKI ADSORBSI KARBON AKTIF (M-310)
Berfungsi untuk menyerap warna (decolorisasi) yang ditimbulkan oleh pro
sebelumnya sehingga diperoleh larutan sorbitol yang lebih jernih.
karbon
aktif
Larutan
sorbitol
dari tangki
pendingin
< 25 >
< 26 >
< 27 >
TANGKI
ADSORBSI
Larutan
sorbitol
menuju
filter press
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Karbon aktif yang digunakan berupa bubuk dengan massa jenis 0,2-0,6 gram/mL
2. Kebutuhan karbon aktif sebesar 10 - 15 kg per 1000 kg sorbitol.
3. Suhu operasi 70°C
4. Tekanan atmosferik
5. Waktu tinggal 1 batch
Kebutuhan karbon aktif ditet =
Massa sorbitol
Kebutuhan karbon aktif
=
=
=
=
Aliran Masuk
Aliran 25
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Nikel
Al O
total
Aliran 26
Karbon aktif
total
TOTAL
15 kg/1000 kg sorbitol
24921,72 kg/batch
15
x massa sorbitol
1000
15
x
24921,72
1000
373,83 kg/batch
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 27
421,35
Pati
Air
30186,46
Protein
479,52
Lemak
152,85
26,33
dekstrin
502,98
dekstrosa
34,34
maltosa
24921,72
Sorbitol
3419,25
Maltitol
502,98
Nikel
Al O
20,96
60668,73
Karbon aktif
total
373,83
373,83
61042,55
TOTAL
A-24
kg/batch
421,35
30186,46
479,52
152,85
26,33
502,98
34,34
24921,72
3419,25
502,98
20,96
373,83
61042,55
61042,55
11. FILTER PRESS (H-320)
memisahkan impuritis
dan karbon aktif.
Larutan sorbitol
dari tangki
karbonatasi
dalam
< 27 >
larutan sorbitol berupa katalis Raney Nike
< 29 >
FILTER
PRESS
< 28 >
Larutan
sorbitol
menuju tangki
penampung
Cake
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Kandungan air dalam cake 10%
2. Katalis Raney Nikel dan karbon aktif tertahan sebagai cake
3. Al O yang terikut dalam larutan sebesar 1%
4. Dekstrosa, maltosa, sorbitol dan maltitol yang terikut dalam cake sebesar 0.1%
5. Waktu tinggal 4 jam
502,98
Massa Ni
=
Massa Al O
=
20,96
373,83
Massa karbon aktif
=
502,98
Massa dekstrosa
=
Massa maltosa
=
34,34
Massa sorbitol
=
24921,72
Massa maltitol
=
3419,25
Massa protein
=
479,52
Massa lemak
=
152,85
Massa dekstrin
=
26,33
Massa Pati
=
421,35
Komponen solid (inert) dalam cake :
Komponen
kg/batch
Nikel
502,98
Al O (99% massa)
20,75
Karbon aktif
373,83
Total
897,55
Massa cake basah
=
=
=
Massa air dalam cake
=
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
100
x komponen solid
90
100
x
897,55
90
997,3 kg/batch
10
100
A-25
x
cake basah
=
=
10
x
997,3
100
99,73 kg/batch
Massa Al O terikut ke larutan
=
=
=
1%
x massa Al O total
1%
x
20,96
0,21 kg/batch
Massa dekstrosa terikut ke cake
=
=
502,98
0,1%
x
0,50 kg/batch
Massa maltosa terikut ke cake
=
=
0,1%
x
34,34
0,034 kg/batch
Massa sorbitol terikut ke cake
=
=
0,1%
x
24921,72
24,92 kg/batch
Massa maltitol terikut ke cake
=
=
=
=
0,1%
x
3419,25
3,42 kg/batch
0,1%
x
479,52
0,48 kg/batch
Massa lemak terikut ke cake
=
=
0,1%
x
152,85
0,153 kg/batch
Massa dekstrin terikut cake
=
=
=
=
0,1%
x
26,33
0,026 kg/batch
0,1%
x
421,35
0,421 kg/batch
Massa air dalam filtrat
=
=
=
air mula-mula - air dalam cake
99,7
30186,5
30086,7 kg/batch
Massa dekstrosa dalam filtrat
=
=
502,978
502,475
0,5
kg/batch
Massa maltosa dalam filtrat
=
=
34,33562
34,30129
0,03
kg/batch
Massa sorbitol dalam filtrat
=
=
24921,719
24,9
24896,798 kg/batch
Massa maltitol dalam filtrat
=
=
3419,247
3,42
3415,8274 kg/batch
Massa protein terikut ke cake
Massa pati terikut cake
A-26
Massa protein dalam filtrat
=
=
479,5200
479,0405
0,48
kg/batch
Massa lemak dalam filtrat
=
=
152,8470
152,6942
0,15
kg/batch
Massa dekstrin dalam filtrat
=
=
26,3346
26,3083
0,03
kg/batch
Massa pati dalam filtrat
=
=
421,3542
420,9329
0,42
kg/batch
Aliran Masuk
Aliran 27
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Nikel
Al O
Karbon aktif
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 28
421,35
Pati
Air
30186,46
Protein
479,52
Lemak
152,85
26,33
dekstrin
502,98
dekstrosa
34,34
maltosa
24921,72
Sorbitol
3419,25
Maltitol
502,98
Nikel
Al O
20,96
373,83
Karbon aktif
61042,55
total
Aliran 29
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Al O
total
61042,55
TOTAL
A-27
kg/batch
0,42
99,73
3,42
0,15
0,03
0,50
0,50
24,92
3,42
502,98
20,75
373,83
1030,65
420,93
30086,73
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
0,21
60011,91
61042,55
11. KATION EXCHANGER (H-330)
Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion positif yang terkandung dalam lar
yaitu memisahkan impuritis Al dari Al O yang terikut dalam larutan sorbitol.
Larutan sorbitol
dari tangki
penampung
< 29 >
KATION
EXCHANGER
< 30 >
Larutan
sorbitol
menuju
evaporator
Al³⁺
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Suhu operasi = 85°C
2. Tekanan atmosferik
3. Resin yang digunakan adalah jenis sulfonate phenolic
4. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Al2O3
2R3Al + 3 H2O
6RH
+
Diketahui :
BM Al3+
BM Al2O3
BM H O
BM H+
Massa Al O
=
=
=
26,97
101,94
18,02
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
=
=
1,01
0,21
kg/kmol
kg/batch
Al O yang bereaksi
=
=
massa Al O
BM Al O
0,21
101,94
0,00206
=
=
=
3
x
3
x
0,00617
=
H O yang terbentuk
Massa H O terbentuk
=
=
=
Maka jumlah total H O
=
=
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
Al O yg bereaksi
0,00206
kmol/batch
0,00617
x
x
0,00617
0,1111
kg/batch
H O mula-mula
30086,73
A-28
+
+
BM H O
18,015
H O terbentuk
0,111
=
Al tertinggal dalam resin =
=
=
=
=
=
H+ dari resin
=
=
=
=
=
=
Aliran Masuk
Aliran 29
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Al O
total
Fixed Bed
Resin H+
total
TOTAL
30086,84
kg/batch
2
x Al O yang bereaksi
1
0,00206
2
x
1
0,0041 kmol/batch
BM Al
0,0041
x
0,0041
x
26,970
0,11090
kg/batch
Al O yang bereaksi
0,00206
kmol/batch
+
0,01234
x BM H
0,01234
x
1,008
0,012 kg/batch
6
x
6
x
0,01234
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
kg/batch
Tertinggal di bed
420,93
30086,73
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
0,21
60011,91
0,01
0,01
60011,92
A-29
Al
total
Aliran 30
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
total
420,93
30086,84
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
60011,81
TOTAL
60011,92
0,11
0,11
13. EVAPORATOR DOUBLE EFFECT (V-340 dan V-350)
Berfungsi menguapkan kadar air dalam larutan dekstrosa sehing
menghasilkan larutan sorbitol 70%.
< 32 >
< 31 >
Larutan
dekstrosa
Uap air
1st
EVAPORATOR
Uap air
< 33 >
< 34 >
2nd
EVAPORATOR
< 35 >
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Efek pertama tekanan 233.7 mmHg
⁰
2. Efek kedua tekanan 149.8 mmHg
3. Pemanas efek pertama menggunakan saturated steam dengan suhu 145 C
Komponen selain air :
Massa pati
Massa dekstrosa
Massa maltosa
Massa sorbitol
Massa maltitol
Massa protein
Massa lemak
Massa dekstrin
Maka,
XF
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
420,93
502,48
33,83
24896,80
3415,83
476,10
152,69
26,31
29924,97
+
kg/batch
massa solute
massa larutan
29924,97
60011,81
0,50
Dari perhitungan neraca energi dapat diketahui jumlah air yang diuapkan :
V1
V2
=
=
7992,2 kg/batch
9269,7 kg/batch
Maka jumlah air yang diuapkan :
V1 + V2 =
17262 kg/batch
A-30
Aliran Masuk
Aliran 31
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
total
TOTAL
Kapasitas Produksi
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 32+34
Air
420,93
30086,84
total
476,10
Aliran 35
152,69
Pati
Air
26,31
Protein
502,48
Lemak
33,83
24896,80
dekstrin
3415,83
dekstrosa
60011,81
maltosa
Sorbitol
Maltitol
total
60011,81
TOTAL
=
=
=
=
30000
90909
3787,9
41667
Basis Perhitungan
Tepung Tapioka
=
30000
Produk yang dihasilkan
=
kg/batch
17261,85
17261,85
420,93
12824,99
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
42749,96
60011,81
ton/tahun
kg/hari
kg/jam
kg/batch
kg/batch
42749,96
kg/batch
Tepung Tapioka yang dibutuhkan
41666,67
=
x Basis
42749,96
41666,67
30000
=
x
42749,96
=
29240 kg/batch
Dibulatkan
=
30000 kg/batch(sama dengan basis perhitungan)
=
2727 kg/jam
=
65455 kg/hari
=
65,45 ton/hari
=
21600 ton/tahun
A-31
Spesifikasi produk yang dihasilkan yaitu :
Komponen
Massa(kg/batch) Fraksi (%)
Pati
420,93
0,98%
Air
12824,99
30,00%
Protein
476,10
1,11%
Lemak
152,69
0,36%
dekstrin
26,31
0,06%
dekstrosa
502,48
1,18%
maltosa
33,83
0,08%
Sorbitol
24896,80
58,24%
Maltitol
3415,83
7,99%
total
42749,96
100,00%
Dari spesifikasi produk diatas, maka produk sirup sorbitol ini memenuhi
karena kandungan sorbitol lebih dari 50%
A-32
Persamaan Neraca Massa Overall :
No. Aliran
1
2
Steam jet cker.
5
8
9
21
22
26
Total
Masuk
Keluar
Kg/batch
No. Aliran
Kg/batch
30000,00
11
817,02
49057,04
H-160
10,27
8077,67
H-170
18,35
26,25
17+19
27078,64
23,48
23
267,03
55,57
28
1030,65
1047,87
H-330
0,11
562,85
32+34
17261,85
373,83
35
42749,96
89224,55
Total
89233,88
selisih :
9,32
persen eror :
0,01%
A-33
90,90909
90909,09 kg/hari
3787,879
silkan
A-34
A-35
jadi lebih
A-36
n maltosa
A-37
A-38
A-39
m/v
A-40
dry
mbahkan :
A-41
A-42
A-43
A-44
A-45
A-46
A-47
lam larutan
A-48
lam larutan
A-49
A-50
A-51
A-52
A-53
A-54
A-55
A-56
h proses
m/mL
A-57
Nikel
%
A-58
A-59
A-60
lam larutan
A-61
A-62
ingga
A-63
21600 ton/tahun
2727,27 kg/jam
65454,5 kg/hari
130909 kg/48 jam
21818,2 kg/8 jam
A-64
NERACA MASSA
Kapasitas Produksi
Basis Perhitungan :
1 tahun
1 hari
Tepung tapioka yang dibutuhkan
1 cycle batch
Basis
=
30000
=
=
=
=
=
=
330,00
24,00
30000,00
30,00
21600,00
11,00
ton/tahun
hari kerja
jam operasi
kg/batch
ton/batch
ton/tahun
jam
30000,00
=
kg/batch
Komposisi tepung tapioka yang digunakan (per 100 gram bahan)
Komponen
fraksi
Massa (kg/batch)
Karbohidrat (pati)
0,88
26361,00
Air
0,08
2340,00
Protein
0,02
480,00
Lemak
0,01
153,00
Abu
0,02
666,00
1,00
30000,00
Total
(Sumber : Direktorat Gizi, Departemen Kesehatan RI. 2003 )
1. MIXING TANK (M-110)
Berfungsi untuk mencampur CaCl2 + air pengencer untuk menghasilka
slurry starch (suspensi pati). CaCl2 berguna sebagai stabilizer enzim.
CaCl2 + air
Tepung
MIXING TANK
Slurry
starch 35%
Ketentuan dan
⁺ kondisi operasi :
1. Konsentrasi slurry starch 30 -⁰35% padatan (Uhlig, 2001)
2. Kadar Ca² maksimum 400 ppm
3. Material masuk pada suhu 30 C
Diketahui
4. Waktu tinggal 15 menit
BM Ca
=
5. Tekanan atmosferik
BM CaCl
=
6. pH = 6
Pemilihan Kondisi
:
⁺
1. Konsentrasi slurry starch 35% padatan
2. Kadar Ca² 200 ppm
A-1
40,1 kg/kmol
111 kg/kmol
Massa solid
Komponen
Massa (kg)
Karbohidrat (pati)
26361,00
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
27660,00
Total
Perhitungan kebutuhan air
Konsentrasi slurry starch
35%
=
=
0,35
=
27660,00
27660,00
17979,00
massa air dalam tank
massa air yang ditambahkan
⁺
Perhitungan kebutuhan CaCl2
Konsentrasi Ca²
=
0,0002 ⁺
=
Massa Ca²
=
=
Mol Ca
=
=
=
mol Ca2+
Maka massa CaCl2,
=
=
=
=
=
=
35%
massa solid
massa solid + massa air
27660,0
+
27660,00
massa air
0,35 x ( 27660 + massa air)
9681
+
0,35 massa air
0,35 massa air
51368,571
51368,57
2340,00
49028,571 kg/batch
⁺
ppm
⁺
massa Ca²
massa air + massa Ca²
ppm x massa air
(1-ppm)
51368,571
0,0002
x
1
-⁺
0,0002
10,276 kg/batch
⁺
Massa Ca²
BM Ca²
10,276
40,08
200
=
0,2564 kmol/batch
mol CaCl2
=
mol Ca2+
mol CaCl2
=
0,2564 kmol/batch
massa CaCl2
=
28,469 kg/batch
A-2
Aliran Masuk
Aliran 1
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
total
Aliran 2
CaCl
Air
total
TOTAL
Neraca Massa
Aliran keluar
kg/batch
kg/batch
Aliran 3
Pati
26361,00
26361,00
Air
2340,00
51368,57
Protein
480,00
480,00
Lemak
153,00
153,00
Abu
666,00
666,00
CaCl
30000,00
28,47
total
79057,04
28,47
49028,57
49057,04
79057,04 TOTAL
79057,04
2. JET COOKER (E-120)
Berfungsi untuk memanaskan slurry starch agar larut secara sempurna
dengan menginjeksikan steam sehingga pati akan tergelatinisasi dan menjadi lebih
mudah untuk di hidrolisis.
Steam
< 37 >
Slurry
starch
JET COOKER
Suspensi pati
tergelatinisasi
⁰
Ketentuan dan kondisi operasi :
⁰
1. Suhu suspensi pati tergelatinasi 98 C
2. Steam yang digunakan adalah saturated steam pada suhu 145 C
dengan tekanan 418.15 kPa (4.13 atm)
3. Diasumsikan bahwa saat slurry starch berkontak dengan saturated steam
maka seluruh steam akan menjadi liquid dan ikut bersama aliran suspensi pati
tergelatinasi.
Massa steam yang dibutuhkan didapatkan dari hasil perhitungan neraca energi.
Massa steam yang dibutuhkan =
8077,67
kg/batch
A-3
Aliran Masuk
Aliran 3
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
total
Aliran 37
Steam (air)
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran keluar
Aliran 4
Pati
26361,00
Air
51368,57
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
28,47
CaCl2
79057,04
total
8077,67
8077,67
87134,71
TOTAL
kg/batch
26361,00
59446,24
480,00
153,00
666,00
28,47
87134,71
87134,71
3. REAKTOR LIQUIFIKASI (R-130)
Berfungsi untuk mengkonversi pati menjadi dekstrin, dekstrosa, dan maltos
oleh enzim α-amilase.
α-amilase
Suspensi pati < 4 >
tergelatinisasi
REAKTOR
LIQUIFIKASI
Larutan
dekstrin
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Penambahan enzim
⁰ α-amilase adalah 0.7 L/1000 kg of starch
2. pH operasi = 6
3. Suhu operasi = 95 C
4. Tekanan atmosferik
5. Waktu tinggal 3 jam
Reaksi yang terjadi :
(C6H10O5)1000 + 500H2O → 25(C6H10O5)10 + 250(C12H22O11) + 250(C6H12O6)
Diketahui :
BM Pati
=
162141,00 kg/kmol
BM Dekstrin
=
1621,41
kg/kmol
BM H2O
18,02
=
kg/kmol
BM Maltosa
=
342,30
kg/kmol
BM Dekstrosa
=
180,16
kg/kmol
konversi pati menjadi dekstrin adalah
20% (Gerald, B Borglum)
A-4
massa pati awal
=
26361,0000 kg/batch
=
kmol/batch
0,1626
massa air awal
=
59446,2
kg/batch
=
3299,8190 kmol/batch
persamaan reaksi (dalam kmol/batch)
konstanta
1
500
25
250
250
(C6H10O5)1000
+
H2O
(C6H10O5)10 + (C12H22O11) + (C6H12O6)
awal
0,16
3299,82
8,13
reaksi
0,03
16,26
0,81
8,13
3283,56
8,13
akhir
0,13
0,81
8,13
pati
air
dekstrin
maltosa
dekstrosa
pati yang bereaksi
= konversi x jumlah pati mula - mula
= 20 % x
0,163
0,03
=
kmol/batch
5272,20
=
kg/batch
air yang bereaksi
= 500 x jumlah pati yang bereaksi
0,03
= 500 x
16,26
=
kmol/batch
=
292,89 kg/batch
dekstrin yang terbentuk
= 25 x jumlah pati yang bereaksi
= 25 x 0,033
=
0,81 kmol/batch
= 1318,05
kg/batch
maltose yang terbentuk
= 250 x
jumlah pati yang bereaksi
= 250 x 0,033
=
kmol/batch
8,13
=
kg/batch
2782,54
dekstrosa yang terbentuk = 250 x jumlah pati yang bereaksi
= 250 x
0,033
=
8,129 kmol/batch
=
1464,5 kg/batch
massa pati yang tersisa
=
massa awal
bereaksi
=
5272
26361,00
=
21088,80
kg/batch
massa air yang tersisa
=
massa awal
bereaksi
=
59446,24
292,89
=
59153,4
kg/batch
Kebutuhan enzim α-amilase =
ρ enzim
dosis
massa dry starch
massa enzim α-amilase
=
=
=
=
=
0,7 L/1000 kg of starch
1,25 kg/L
0,875 kg/1000 kg of starch
kg/batch
30000,0
dosis x massa starch
26,25 kg/batch
A-5
Aliran Masuk
Aliran 4
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
total
Aliran 5
α-amilase
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran keluar
Aliran 6
Pati
26361,00
Air
59446,24
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
28,47
CaCl2
87134,71
α-amilase
dekstrin
26,25
dekstrosa
26,25
maltosa
total
87160,96
TOTAL
kg/batch
21088,80
59153,35
480,00
153,00
666,00
28,47
26,25
1318,05
1464,49
2782,54
87160,96
87160,96
4. REAKTOR SAKARIFIKASI (R-140)
Fungsi :mengkonversi pati dan dekstrin menjadi dekstrosa dan maltosa
oleh enzim glukoamilase
glukoamilase
HCl 0,1 M
Larutan
dekstrin
< 10 >
REAKTOR
SAKARIFIKASI
Larutan
dekstrosa
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Penambahan enzim
⁰ glukoamilase adalah 0.7 L/1000 kg of dry matter
2. pH optimum = 4.2
3. Suhu operasi = 60 C
4. Tekanan atmosferik
5. Waktu tinggal 48 jam
6. Reaksi yang terjadi :
Reaksi I :
2(C6H12O5)1000 + 1000H2O -> 1000(C12H22O11)
pati
air
maltosa
Reaksi II :
(C6H12O5)1000 + 1000H2O -> 1000(C6H12O6)
pati
air
dekstrosa
Reaksi III :
(C6H12O5)10 + 10H2O -> 10(C6H12O6)
dekstrin
air
dekstrosa
A-6
ρ air pada 60°C yaitu
0,983 kg/L
Menentukan volume larutan
Komponen
Massa (kg/batch) Fraksi
s.g.
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
α-amilase
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
21088,80
59153,35
480,00
153,00
666,00
28,47
26,25
1318,05
1464,49
2782,54
87160,96
1,50
1,00
0,89
0,80
1,40
2,15
1,25
1,495
1,54
1,54
0,24
0,68
0,01
0,00
0,01
0,00
0,00
0,02
0,02
0,03
1,00
pH diturunkan dengan menggunakan HCl 0,1 M
pH larutan sebelum masuk reaktor =
6
pH larutan dalam reaktor diinginkan =
4,2
+ -6
+
pH = - log [ H ]
[H ]
=
=
+
M1
M2
V1
M3
V3
=
=
=
=
=
M1 V1 + M2 V2
M1 V1 + M2 V2
M1 V1 + M2 V2
V2(M2-M3)
V2
V2
-4.2
[H ]
HCl 0,1 M
0,000001
0,100
79423,68
0,000063
V1 + V2
=
=
=
=
=
=
1,47
0,98
0,88
0,79
1,38
2,11
1,23
1,47
1,51
1,51
14298,85
60161,66
548,52
194,51
483,82
13,47
21,36
896,67
967,18
1837,65
79423,68
0,000001
mol/L
=
0,000063
=
0,10
mol/L
mol/L
L/batch
mol/L
mol/L
mol/L
mol/L
M3 V3
M3(V1+V2)
M3 V1 + M3V2
V1 (M3-M1)
V1 (M3-M1)
(M2-M3)
49,35 L/Batch
Vol HCl 0,1 M yang ditambahkan =
BM HCl =
36,488 g/mol
massa HCl=
=
=
=
ρ HCl 0,1 M
ρ (kg/L) Volume (L/batch)
49,35 L/batch
M x V x BM HCl
0,100
x
49,35
x
180,07 g/batch
0,1801 kg/batch
=
1,126 g/cm³
=
1,126 kg/L
A-7
36,488
Massa larutan HCl yang masuk
=
=
=
V HCl x ρ HCl
49,35
x
1,126
55,57 kg/batch
Komposisi larutan HCl 0,1 M yang masuk :
HCl
=
0,18 kg/batch
H2O
=
massa larutan HCl - massa HCl
=
55,57
0,18
=
55,39 kg/batch
Total air
=
air pelarut HCl + air dari larutan dekstrin
=
55,39
+
59153,35
=
kg/batch
59208,74
Enzim glukoamilase (AMG) yang ditambahkan sebanyak 0.7 L/metric ton of dry
matter.
Diketahui ρ AMG =
1,2 kg/L
Maka dosis AMG =
0,84 kg/metric ton of dry matter
Dry matter
Komponen
Massa (kg/batch)
Enzim glukoamilase yang ditambahkan :
= dosis x dry matter
= 0,84
x
27952,9
1000
= 0,001
x
27952,9
= 23,48 kg/batch
Pati
21088,80
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
dekstrin
1318,05
dekstrosa
1464,49
maltosa
2782,54
total
27952,89
Reaksi yang terjadi dalam reaktor sakarifikasi
Reaksi I :
Glukoamylase
2(C6H10O5)1000 + 1000H2O
Reaksi II :
Glukoamylase
(C6H10O5)1000 + 1000H2O
Reaksi III :
Glukoamylase
(C6H10O5)10 + 10H2O
Diketahui :
BM Pati
BM Dekstrin
BM H2O
BM Maltosa
BM Dekstrosa
=
=
=
=
=
162141,00
1621,41
18,02
342,30
180,16
1000(C12H22O11)
1000(C6H12O6)
10(C6H12O6)
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
A-8
Reaksi I :
2(C6H12O5)1000 + 1000H2O
(pati)
Pati mula - mula
Glukoamylase
=
=
H O mula - mula
=
=
Maltosa mula - mula
=
=
21088,80
162141,00
0,13
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
59208,74
18,02
3286,64
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
2782,54
342,30
8,13
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
Konversi pati di reaksi I dan II
=
Konversi dekstrin menjadi dekstrosa =
Konversi reaksi I
Konversi reaksi II
=
0,03
=
pati yang bereaksi
Reaksi I :
2(C6H12O5)1000
+
awal 0,1301
reaksi 0,0038
akhr
0,1262
=
Pati yang tersisa
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
0,03
0,95
pati yang bereaksi
pati mula - mula
pati yang bereaksi
0,13
0,0038 kmol/batch
1000H2O
3287
1,912
3285
Dari reaksi I maka diperoleh :
Maltosa yang terbentuk
=
Jumlah produk maltosa
98%
98%
3% dari 98%
97% dari 98%
Konversi I
1000(C12H22O11)
(maltosa)
Glukoamylase
1000(C12H22O11)
8,13
1,91
10,04
1000
x
0,004
2
1,9119 kmol/batch
654,45 kg/batch
maltosa awal + hasil reaksi I
+
2782,54
654,45
kg/batch
3437,00
pati mula - mula pati bereaksi
0,13
0,004
0,13 kmol/batch
20469 kg/batch
A-9
H O bereaksi
=
1000
2
1,91
34,44
=
=
x
0,004
kmol/batch
kg/batch
H O yang tersisa
=
=
=
=
H O mula-mula - H O bereaksi
3286,6
1,912
3284,7 kmol/batch
59174 kg/batch
Dekstrosa mula - mula
=
1464,49
kg/batch
180,16
kg/kmol
8,13
kmol/batch
pati yang bereaksi
pati mula - mula
pati yang bereaksi
0,1301
0,1236 kmol/batch
=
=
Konversi II
0,9506
pati yang bereaksi
Reaksi II :
(C6H12O5)1000
+
awal
0,1262
reaksi 0,1236
sisa
0,003
=
=
Glukoamylase
1000H2O
3285
123,6
3161
Dari reaksi II maka diperoleh :
Dekstrosa yang terbentuk =
1000(C6H12O6)
8,129
123,6
131,8
=
=
1000
x
0,124
1
123,64 kmol/batch
22274 kg/batch
Jumlah produk dekstrosa
=
=
=
dekstrosa awal + hasil reaksi II
+
1464,49
22274,38
23738,87 kg/batch
Pati yang tersisa
=
=
=
=
pati mula - mula pati bereaksi
0,1262
0,124
kmol/batch
0,0026
421,78 kg/batch
H O bereaksi
=
=
=
1000
x
0,124
1
123,64 kmol/batch
2227,4
kg/batch
A-10
H O yang tersisa
Dekstrin mula-mula
=
=
=
=
=
Dekstrosa mula - mula
=
=
=
Konversi III
=
0,98
=
Dekstrin yang bereaksi
Reaksi III :
(C6H12O5)10
awal
0,8129
reaksi 0,7966
akhir 0,0163
+
=
10H2O
3161
7,966
3153
Dari reaksi III maka diperoleh :
dekstrosa yang terbentuk =
H O mula-mula - H O bereaksi
3284,7
123,6
3161,08
kmol/batch
56946,93 kg/batch
1318,05
kg/batch
1621,41
kg/kmol
0,81
kmol/batch
23738,87 kg/batch
180,16
kg/kmol
131,77
kmol/batch
dekstrin yang bereaksi
dekstrin mula - mula
dekstrin yang bereaksi
0,81
0,80 kmol/batch
Glukoamylase
10(C6H12O6)
131,8
7,966
139,7
=
=
10
x
0,797
1
7,97 kmol/batch
1435,2 kg/batch
Jumlah produk dekstrosa
=
=
=
dekstrosa awal + hasil reaksi III
+
1435
23738,87
25174,08 kg/batch
Dekstrin yang tersisa
=
=
=
=
- dekstrin reaksi
dekstrin awal
0,81
0,797
0,02 kmol/batch
26,36 kg/batch
H O bereaksi
=
10,00
x
0,797
1,00
7,97 kmol/batch
143,52
kg/batch
=
=
A-11
= H O mula-mula - H O bereaksi
=
3161,1
7,966
=
3153,1 kmol/batch
=
56803 kg/batch
Maka dari ketiga reaksi diperoleh
Pati tersisa
=
pati awal - reaksi I - reaksi II - reaksi III
=
421,8 kg/batch
H O yang tersisa
H2O tersisa
=
=
H2O awal - reaksi I - reaksi II - reaksi III
56803,42
kg/batch
Dekstrin tersisa
=
=
dekstrin awal - reaksi III
26,36 kg/batch
Aliran Masuk
Aliran 7
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl
α-amilase
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
Aliran 8
Glukoamilase
total
Aliran 9
HCl
Air
total
TOTAL
kg/batch
Neraca Massa
Aliran keluar
Aliran 10
Pati
21088,80
Air
59153,35
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
CaCl
28,47
26,25
α-amilase
1318,05
Glukoamilase
1464,49
dekstrin
2782,54
dekstrosa
87160,96
maltosa
HCl
23,48
total
23,48
0,18
55,39
55,57
87240,01
TOTAL
A-12
kg/batch
421,78
56803,42
480,00
153,00
666,00
28,47
26,25
23,48
26,36
25174,08
3437,00
0,18
87240,01
87240,01
5. FILTER PRESS (H-150)
Fungsi :memisahkan padatan yang terkandung dalam larutan dekstrosa
Larutan
dekstrosa
< 10 >
< 12 >
FILTER
PRESS
< 11 >
Larutan
dekstrosa
Cake
Ketentuan dan Kondisi Operasi
1. suhu operasi 600 C
2. Kandungan air dalam cake 10% dari inert yang yang ikut cake
3. Protein, lemak, CaCl , dekstrin, dekstrosa dan maltosa ikut cake 0.1%
dari bahan yang masuk
Total inert dalam larutan dekstrosa
Komponen Massa (kg/batch)
abu
666,00
α-amilase
26,25
glukoamilase
23,48
total inert
715,73
Pati yang ikut dalam cake
= 0,10% x
421,78
=
0,42 kg/batch
Protein yang ikut dalam cake
= 0,10% x
480,00
=
0,48 kg/batch
Lemak yang ikut dalam cake
= 0,10% x
153,00
=
0,15 kg/batch
CaCl yang ikut dalam cake
= 0,10% x
=
0,03 kg/batch
28,47
Dekstrin yang ikut dalam cake = 0,10% x
=
0,03 kg/batch
26,36
Dekstrosa yang ikut dalam cake = 0,10% x
25174,08
= 25,174 kg/batch
A-13
Maltosa yang ikut dalam cake
= 0,10% x
3437,00
=
3,44 kg/batch
HCl yang ikut dalam cake
=
Kandungan air dalam cake
Aliran Masuk
Aliran 10
Pati
Air
Protein
Lemak
Abu
CaCl2
α-amilase
Glukoamilase
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
0,180
kg/batch
= 10% x inert
=
10% x
715,730
= 71,573 kg/batch
Total ikutan dalam cake :
Komponen
kg/batch
Pati
0,421776
Protein
0,48
Lemak
0,153
CaCl
0,028468599
dekstrin
0,026361
dekstrosa
25,17407604
maltosa
3,436999066
HCl
0,0001801
total
29,72086078
kandungan air dalam filtrat
= 0,10% x
0,00018
Total ikutan dalam filtrat :
Komponen
kg/batch
Pati
421,354
Protein
479,520
Lemak
152,847
CaCl
28,440
dekstrin
26,335
dekstrosa
25148,902
maltosa
3433,562
HCl
0,1798877
total
29691,1399
= kandungan air di aliran 11
kandungan air dalam cake
56803,42
=
71,57
56731,84 kg/batch
=
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 11
Pati
421,78
Air
56803,42
Protein
480,00
Lemak
153,00
Abu
666,00
28,47
CaCl2
26,25
α-amilase
23,48
Glukoamilase
26,36
dekstrin
25174,08
dekstrosa
3437,00
maltosa
0,18
HCl
87240,01
total
Aliran 12
A-14
-
kg/batch
0,42
71,57
0,48
0,15
666,00
0,03
26,25
23,48
0,03
25,17
3,44
0,0002
817,02
Pati
Air
Protein
Lemak
CaCl2
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
TOTAL
87240,01
TOTAL
421,35
56731,84
479,52
152,85
28,44
26,33
25148,90
3433,56
0,18
86422,98
87240,01
6. KATION EXCHANGER (H-160)
Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion positif yang terkandung dalam lar
yaitu memisahkan impuritis Ca2+ dari CaCl2.
Larutan
dekstrosa
< 13 >
< 12 >
KATION EXCHANGER
Larutan
dekstrosa menuju
anion exchanger
Ca2+
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Suhu operasi = 60°C
2. Tekanan atmosferik
3. Resin yang digunakan adalah jenis sulfonat phenolic
4. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2RH
+
CaCl2
CaCl2 yang bereaksi
R2Ca
=
=
=
HCl yang terbentuk
Massa HCl yang terbentuk
=
=
=
=
=
=
=
=
=
+
2 HCl
masssa CaCl2
BM CaCl2
28,44
kg/batch
111,04
kg/kmol
0,26
kmol/batch
2
2
x
x
CaCl2 yg bereaksi
0,26
0,51
kmol/batch
0,51
BM HCl
x
0,51
x
36,49
18,69 kg/batch
HCl mula-mula + HCl terbentuk
0,180 + 18,69
18,87
kg/batch
A-15
Ca2+ tertinggal dalam resin
H+ dari resin
Aliran Masuk
Aliran 13
Pati
Air
Protein
Lemak
CaCl2
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
Fixed Bed
Resin H+
total
TOTAL
=
=
=
CaCl2 yang bereaksi
0,26
x
40,08
10,27 kg/batch
x
BM Ca2+
2
x CaCl2 yang bereaksi
2
x
0,26
0,51 kmol/batch
+
=
0,51
x BM H
=
0,51
x
1,008
=
0,516 kg/batch
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
kg/batch
=
=
=
Tertinggal di bed
421,35
56731,84
479,52
152,85
28,44
26,33
25148,90
3433,56
0,18
86422,98
0,52
0,52
86423,50
Ca2+
total
Aliran 14
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
10,27
10,27
421,35
56731,84
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
18,87
86413,23
TOTAL
86423,50
7. ANION EXCHANGER (H-170)
Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion negatif yang terkandung dalam lar
yaitu memisahkan impuritis Cl dari HCl.
< 13 >
Larutan dekstrosa
ANION
EXCHANGER
ClKetentuan dan kondisi operasi :
1. Suhu operasi = 60°C
2. Tekanan atmosferik
3. Resin yang digunakan adalah jenis basa kuat
4. Reaksi yang terjadi adalah di halaman berikut.
A-16
< 14 > Larutan dekstrosa
menuju tangki
penampung
RNR3OH
+
HCl
Diketahui :
BM OH-
=
17,007 kg/kmol
=
35,48 kg/kmol
BM Cl
-
HCl yang bereaksi
=
=
=
RNR3Cl
+
H2O
massa HCl
BM HCl
18,87
kg/batch
36,49
kg/kmol
kmol/batch
0,52
H2O yang terbentuk
=
=
=
=
=
OH- dari resin
=
=
=
HCl yang bereaksi
0,52 kmol/batch
0,52
x
BM H2O
0,52
x
18,02
9,32 kg/batch
HCl bereaksi
x BM OH
0,52
x
17,01
8,80 kg/batch
Cl- tertinggal dalam resin
=
=
=
=
=
=
HCl bereaksi
x
BM Cl0,52
x
35,48
18,35 kg/batch
H2O mula-mula + H2O terbentuk
56731,84
+
9,32
56741,16 kg/batch
Jumlah H2O total
Aliran Masuk
Aliran 14
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
HCl
total
Fixed Bed
Resin OHtotal
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
kg/batch
Tertinggal di bed
421,35
56731,84
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
18,87
86413,23
8,80
8,80
86422,03
A-17
Cltotal
Aliran 15
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
18,35
18,35
421,35
56741,16
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
86403,68
TOTAL
86422,03
8. DOUBLE EFFECT EVAPORATOR (V-180 dan V-190)
Berfungsi untuk menguapkan kadar air dalam larutan dekstrosa sehingga
menghasilkan larutan dekstrosa 50%.
< 17 >
< 15 >
Larutan
dekstrosa
Uap air
1st
EVAPORATOR
Uap air
< 16 >
< 19 >
2nd
EVAPORATOR
< 18 >
Larutan
dekstrosa
50%
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Efek pertama tekanan 1 atmosfer
⁰
2. Efek kedua tekanan 38.58 kPa
3. Pemanas efek pertama menggunakan saturated steam dengan suhu 145 C
Massa pati
Massa protein
Massa lemak
Massa dekstrin
Massa dekstrosa
Massa maltosa
Massa solute
=
=
=
=
=
=
Maka fraksi feed (Xf)
421,35
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
29662,52
=
=
=
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
+
Massa solute
Massa larutan
29662,52
86403,68
0,34
Dari perhitungan neraca energi didapatkan :
Jumlah air yang teruapkan :
V1 =
12503,75
kg/batch
V2 =
14574,89
kg/batch
Maka jumlah total air yang teruapkan dari evaporator efek 1 dan efek 2 adalah :
Jumlah air yang teruapka
=
=
=
V1
12503,75
27078,64
A-18
+
V2
+
14574,89
kg/batch
Aliran Masuk
Aliran 16
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 17+ 19
Air
421,35
56741,16
total
479,52
Aliran 18
152,85
Pati
Air
26,33
Protein
25148,90
Lemak
3433,56
86403,68
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
86403,68
TOTAL
kg/batch
27078,64
27078,64
421,35
29662,52
479,52
152,85
26,33
25148,90
3433,56
59325,04
86403,68
9. REAKTOR HIDROGENASI (R-210)
Berfungsi untuk mengkonversi dekstrosa menjadi sorbitol dan maltosa menjadi
maltitol dengan katalis Raney Nikel.
katalis
Raney Nikel
Larutan
dekstrosa 50%
< 20 >
< 21 >
< 23 >
sisa hidrogen
< 24 >
REAKTOR
HIDROGENASI
hidrogen
Larutan
sorbitol
< 22 >
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Penambahan katalis⁰ Ni 2% dari glukosa yang masuk
2. Katalis Raney Nikel terdiri dari 96% Ni dan 4% Al2O3 dalam bentuk slurry 50%
3. Suhu operasi = 130 C
4. Tekanan 70 atm
5. Waktu tinggal 3 batch
6. Hidrogen yang digunakan pada tekanan 175 atm
7. Reaksi yang terjadi :
Reaksi I:
C6H12O6
dekstrosa
+
H2
→
+
H2
→
C12H24O11
Maltitol
C6H14O6
Sorbitol
Reaksi II:
C12H22O11
Maltosa
A-19
Kebutuhan Ni
Massa dekstrosa masuk
Maka kebutuhan Ni
=
=
=
=
2% dari dekstrosa yang masuk
25148,9
kg/batch
25148,9
2%
x
502,98 kg/batch
Kebutuhan katalis
=
=
100
x
503
96
523,94 kg/batch
=
=
4%
x
523,9
20,957 kg/batch
Al O dalam katalis
Katalis Raney Nikel yang digunakan dalam bentuk slurry 50%
Maka kandungan air dalam slurry tersebut adalah
Air dalam slurry
=
50%
massa air
50%
=
massa air + massa katalis
50%
=
massa air
massa air + 523,9
massa air
=
523,94 kg/batch
=
25148,9
kg/batch
25148,9
BM dekstrosa
25148,9
180,156
139,6 kmol/batch
H mula - mula
=
=
=
=
=
=
50% excess dari kebutuhan reaksi
1,5
x
139,6 kmol/batch
209,39 kmol/batch
209,39
x BM H
209,39
x
2,016
422,14 kg/batch
Densitas H2
=
=
0,0695 kg/liter(Perry, 1997)
69,48 kg/m³
Dekstrosa mula - mula
=
=
=
Kemurnian H yang digunakan 75% maka
Gas H yang masuk=
100
x
422,1
75
=
562,8 kg/batch
Impuritis H
=
25,00%
x Gas H yang masuk
=
25,00%
x
562,8
=
140,7 kg/batch
A-20
Diketahui :
BM H
=
2,02
kg/kmol
BM dekstrosa
=
180,16
kg/kmol
BM maltosa
=
kg/kmol
342,30
BM sorbitol
=
kg/kmol
182,17
BM maltitol
=
kg/kmol
344,31
Yield dekstrosa menjadi sorbitol adalah 98%
Produk (sorbitol)
Yield
=
x 100%
98%
Produk
sorbitol
Reaktan mula-mula (dekstrosa)
Produk (sorbitol)
x
=
=
=
=
=
=
Reaksi I:
C6H12O6
awal 139,60
reaksi 136,80
akhir 2,79
100%
139,6
x
98%
139,6
100%
136,8 kmol/batch
136,8
x
BM sorbitol
136,8
x
182,17
24922 kg/batch
+
H2
209,39
136,80
72,59
Dekstrosa yang bereaksi
=
=
=
=
=
=
Dekstrosa tersisa
=
=
=
=
=
=
Hidrogen yang bereaksi
=
=
=
=
=
=
→
C6H14O6
136,80
136,80
1
x sorbitol terbentuk
1
x
136,8
136,8 kmol/batch
136,8
x BM dekstrosa
136,8
x
180,16
24646 kg/batch
dekstrosa mula- mula - dekstrosa bereaksi
139,6
136,8
2,79 kmol/batch
2,79
x BM dekstrosa
2,7919
x
180,16
502,98 kg/batch
1
x sorbitol terbentuk
1
x
136,8
136,8 kmol/batch
BM H
136,8
x
136,8
x
2,016
275,8 kg/batch
A-21
Hidrogen tersisa
= hidrogen mula-mula - hidrogen bereaksi
=
209,39
136,8
=
72,589 kmol/batch
=
72,589
x BM H
=
72,589
x
2,016
=
146,34 kg/batch
Yield maltosa menjadi maltitol adalah 99%
Maltosa mula - mula
=
3433,6 kg/batch
=
3433,6
BM maltosa
=
3433,6
342,30
=
10,031 kmol/batch
H mula - mula
=
146,34 kg/batch
=
146,34
BM H
=
146,34
2,016
=
72,589 kmol/batch
Yield
=
99%
=
Produk (maltitol)
x
Reaktan mula-mula (maltosa)
Produk (maltitol)
x
100%
100%
10,03
Produk
maltitol
=
=
=
=
=
99%
x
10,031
100%
9,9306 kmol/batch
9,9306
x BM maltitol
9,9306
x
344,31
3419,2 kg/batch
Reaksi II:
C12H22O11
+
awal 10,03
reaksi 9,93
sisa
0,10
Maltosa yang bereaksi
H2
72,59
9,93
62,66
=
=
=
=
=
=
→
C12H24O11
9,93
9,93
1
x maltitol terbentuk
1
x
9,931
9,93 kmol/batch
9,93
x
BM maltosa
9,93
x
342,30
3399 kg/batch
A-22
Maltosa tersisa
=
=
=
=
=
=
Hidrogen yang bereaksi
=
1
x maltitol terbentuk
=
1
x
9,931
=
9,9306 kmol/batch
=
9,9306
x BM H
=
9,9306
x
2,016
=
20,02 kg/batch
= hidrogen mula-mula - hidrogen bereaksi
=
72,589
9,931
=
62,659 kmol/batch
=
62,659
x BM H
=
62,659
x
2,016
=
126,32 kg/batch
= massa air larutan dekstrosa + massa air ikut katalis
=
+ 523,9
29662,52
=
30186,46 kg/batch
Hidrogen tersisa
Massa air dalam reaktor
Aliran Masuk
Aliran 20
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
total
Aliran 21
Nikel
Al O
Air
total
Aliran 22
H
impuritis H
total
TOTAL
maltosa mula- mula - maltosa bereaksi
10,031
9,931
0,1003 kmol/batch
BM maltosa
0,1003
x
342,30
0,1003
x
34,336 kg/batch
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 23
H
421,35
impuritis H
29662,52
479,52
total
152,85
Aliran 24
26,33
Pati
Air
25148,90
Protein
3433,56
Lemak
59325,04
dekstrin
502,98
dekstrosa
20,96
maltosa
523,94
Sorbitol
1047,87
Maltitol
Nikel
Al O
422,14
140,71
total
562,85
60935,76
TOTAL
A-23
kg/batch
126,32
140,71
267,03
421,35
30186,46
479,52
152,85
26,33
502,98
34,34
24921,72
3419,25
502,98
20,96
60668,73
60935,76
10. TANGKI ADSORBSI KARBON AKTIF (M-310)
Berfungsi untuk menyerap warna (decolorisasi) yang ditimbulkan oleh pro
sebelumnya sehingga diperoleh larutan sorbitol yang lebih jernih.
karbon
aktif
Larutan
sorbitol
dari tangki
pendingin
< 25 >
< 26 >
< 27 >
TANGKI
ADSORBSI
Larutan
sorbitol
menuju
filter press
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Karbon aktif yang digunakan berupa bubuk dengan massa jenis 0,2-0,6 gram/mL
2. Kebutuhan karbon aktif sebesar 10 - 15 kg per 1000 kg sorbitol.
3. Suhu operasi 70°C
4. Tekanan atmosferik
5. Waktu tinggal 1 batch
Kebutuhan karbon aktif ditet =
Massa sorbitol
Kebutuhan karbon aktif
=
=
=
=
Aliran Masuk
Aliran 25
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Nikel
Al O
total
Aliran 26
Karbon aktif
total
TOTAL
15 kg/1000 kg sorbitol
24921,72 kg/batch
15
x massa sorbitol
1000
15
x
24921,72
1000
373,83 kg/batch
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 27
421,35
Pati
Air
30186,46
Protein
479,52
Lemak
152,85
26,33
dekstrin
502,98
dekstrosa
34,34
maltosa
24921,72
Sorbitol
3419,25
Maltitol
502,98
Nikel
Al O
20,96
60668,73
Karbon aktif
total
373,83
373,83
61042,55
TOTAL
A-24
kg/batch
421,35
30186,46
479,52
152,85
26,33
502,98
34,34
24921,72
3419,25
502,98
20,96
373,83
61042,55
61042,55
11. FILTER PRESS (H-320)
memisahkan impuritis
dan karbon aktif.
Larutan sorbitol
dari tangki
karbonatasi
dalam
< 27 >
larutan sorbitol berupa katalis Raney Nike
< 29 >
FILTER
PRESS
< 28 >
Larutan
sorbitol
menuju tangki
penampung
Cake
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Kandungan air dalam cake 10%
2. Katalis Raney Nikel dan karbon aktif tertahan sebagai cake
3. Al O yang terikut dalam larutan sebesar 1%
4. Dekstrosa, maltosa, sorbitol dan maltitol yang terikut dalam cake sebesar 0.1%
5. Waktu tinggal 4 jam
502,98
Massa Ni
=
Massa Al O
=
20,96
373,83
Massa karbon aktif
=
502,98
Massa dekstrosa
=
Massa maltosa
=
34,34
Massa sorbitol
=
24921,72
Massa maltitol
=
3419,25
Massa protein
=
479,52
Massa lemak
=
152,85
Massa dekstrin
=
26,33
Massa Pati
=
421,35
Komponen solid (inert) dalam cake :
Komponen
kg/batch
Nikel
502,98
Al O (99% massa)
20,75
Karbon aktif
373,83
Total
897,55
Massa cake basah
=
=
=
Massa air dalam cake
=
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
kg/batch
100
x komponen solid
90
100
x
897,55
90
997,3 kg/batch
10
100
A-25
x
cake basah
=
=
10
x
997,3
100
99,73 kg/batch
Massa Al O terikut ke larutan
=
=
=
1%
x massa Al O total
1%
x
20,96
0,21 kg/batch
Massa dekstrosa terikut ke cake
=
=
502,98
0,1%
x
0,50 kg/batch
Massa maltosa terikut ke cake
=
=
0,1%
x
34,34
0,034 kg/batch
Massa sorbitol terikut ke cake
=
=
0,1%
x
24921,72
24,92 kg/batch
Massa maltitol terikut ke cake
=
=
=
=
0,1%
x
3419,25
3,42 kg/batch
0,1%
x
479,52
0,48 kg/batch
Massa lemak terikut ke cake
=
=
0,1%
x
152,85
0,153 kg/batch
Massa dekstrin terikut cake
=
=
=
=
0,1%
x
26,33
0,026 kg/batch
0,1%
x
421,35
0,421 kg/batch
Massa air dalam filtrat
=
=
=
air mula-mula - air dalam cake
99,7
30186,5
30086,7 kg/batch
Massa dekstrosa dalam filtrat
=
=
502,978
502,475
0,5
kg/batch
Massa maltosa dalam filtrat
=
=
34,33562
34,30129
0,03
kg/batch
Massa sorbitol dalam filtrat
=
=
24921,719
24,9
24896,798 kg/batch
Massa maltitol dalam filtrat
=
=
3419,247
3,42
3415,8274 kg/batch
Massa protein terikut ke cake
Massa pati terikut cake
A-26
Massa protein dalam filtrat
=
=
479,5200
479,0405
0,48
kg/batch
Massa lemak dalam filtrat
=
=
152,8470
152,6942
0,15
kg/batch
Massa dekstrin dalam filtrat
=
=
26,3346
26,3083
0,03
kg/batch
Massa pati dalam filtrat
=
=
421,3542
420,9329
0,42
kg/batch
Aliran Masuk
Aliran 27
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Nikel
Al O
Karbon aktif
total
TOTAL
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 28
421,35
Pati
Air
30186,46
Protein
479,52
Lemak
152,85
26,33
dekstrin
502,98
dekstrosa
34,34
maltosa
24921,72
Sorbitol
3419,25
Maltitol
502,98
Nikel
Al O
20,96
373,83
Karbon aktif
61042,55
total
Aliran 29
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Al O
total
61042,55
TOTAL
A-27
kg/batch
0,42
99,73
3,42
0,15
0,03
0,50
0,50
24,92
3,42
502,98
20,75
373,83
1030,65
420,93
30086,73
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
0,21
60011,91
61042,55
11. KATION EXCHANGER (H-330)
Berfungsi untuk menghilangkan ion - ion positif yang terkandung dalam lar
yaitu memisahkan impuritis Al dari Al O yang terikut dalam larutan sorbitol.
Larutan sorbitol
dari tangki
penampung
< 29 >
KATION
EXCHANGER
< 30 >
Larutan
sorbitol
menuju
evaporator
Al³⁺
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Suhu operasi = 85°C
2. Tekanan atmosferik
3. Resin yang digunakan adalah jenis sulfonate phenolic
4. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Al2O3
2R3Al + 3 H2O
6RH
+
Diketahui :
BM Al3+
BM Al2O3
BM H O
BM H+
Massa Al O
=
=
=
26,97
101,94
18,02
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
=
=
1,01
0,21
kg/kmol
kg/batch
Al O yang bereaksi
=
=
massa Al O
BM Al O
0,21
101,94
0,00206
=
=
=
3
x
3
x
0,00617
=
H O yang terbentuk
Massa H O terbentuk
=
=
=
Maka jumlah total H O
=
=
kg/batch
kg/kmol
kmol/batch
Al O yg bereaksi
0,00206
kmol/batch
0,00617
x
x
0,00617
0,1111
kg/batch
H O mula-mula
30086,73
A-28
+
+
BM H O
18,015
H O terbentuk
0,111
=
Al tertinggal dalam resin =
=
=
=
=
=
H+ dari resin
=
=
=
=
=
=
Aliran Masuk
Aliran 29
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
Al O
total
Fixed Bed
Resin H+
total
TOTAL
30086,84
kg/batch
2
x Al O yang bereaksi
1
0,00206
2
x
1
0,0041 kmol/batch
BM Al
0,0041
x
0,0041
x
26,970
0,11090
kg/batch
Al O yang bereaksi
0,00206
kmol/batch
+
0,01234
x BM H
0,01234
x
1,008
0,012 kg/batch
6
x
6
x
0,01234
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
kg/batch
Tertinggal di bed
420,93
30086,73
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
0,21
60011,91
0,01
0,01
60011,92
A-29
Al
total
Aliran 30
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
total
420,93
30086,84
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
60011,81
TOTAL
60011,92
0,11
0,11
13. EVAPORATOR DOUBLE EFFECT (V-340 dan V-350)
Berfungsi menguapkan kadar air dalam larutan dekstrosa sehing
menghasilkan larutan sorbitol 70%.
< 32 >
< 31 >
Larutan
dekstrosa
Uap air
1st
EVAPORATOR
Uap air
< 33 >
< 34 >
2nd
EVAPORATOR
< 35 >
Ketentuan dan kondisi operasi :
1. Efek pertama tekanan 233.7 mmHg
⁰
2. Efek kedua tekanan 149.8 mmHg
3. Pemanas efek pertama menggunakan saturated steam dengan suhu 145 C
Komponen selain air :
Massa pati
Massa dekstrosa
Massa maltosa
Massa sorbitol
Massa maltitol
Massa protein
Massa lemak
Massa dekstrin
Maka,
XF
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
420,93
502,48
33,83
24896,80
3415,83
476,10
152,69
26,31
29924,97
+
kg/batch
massa solute
massa larutan
29924,97
60011,81
0,50
Dari perhitungan neraca energi dapat diketahui jumlah air yang diuapkan :
V1
V2
=
=
7992,2 kg/batch
9269,7 kg/batch
Maka jumlah air yang diuapkan :
V1 + V2 =
17262 kg/batch
A-30
Aliran Masuk
Aliran 31
Pati
Air
Protein
Lemak
dekstrin
dekstrosa
maltosa
Sorbitol
Maltitol
total
TOTAL
Kapasitas Produksi
Neraca Massa
kg/batch
Aliran Keluar
Aliran 32+34
Air
420,93
30086,84
total
476,10
Aliran 35
152,69
Pati
Air
26,31
Protein
502,48
Lemak
33,83
24896,80
dekstrin
3415,83
dekstrosa
60011,81
maltosa
Sorbitol
Maltitol
total
60011,81
TOTAL
=
=
=
=
30000
90909
3787,9
41667
Basis Perhitungan
Tepung Tapioka
=
30000
Produk yang dihasilkan
=
kg/batch
17261,85
17261,85
420,93
12824,99
476,10
152,69
26,31
502,48
33,83
24896,80
3415,83
42749,96
60011,81
ton/tahun
kg/hari
kg/jam
kg/batch
kg/batch
42749,96
kg/batch
Tepung Tapioka yang dibutuhkan
41666,67
=
x Basis
42749,96
41666,67
30000
=
x
42749,96
=
29240 kg/batch
Dibulatkan
=
30000 kg/batch(sama dengan basis perhitungan)
=
2727 kg/jam
=
65455 kg/hari
=
65,45 ton/hari
=
21600 ton/tahun
A-31
Spesifikasi produk yang dihasilkan yaitu :
Komponen
Massa(kg/batch) Fraksi (%)
Pati
420,93
0,98%
Air
12824,99
30,00%
Protein
476,10
1,11%
Lemak
152,69
0,36%
dekstrin
26,31
0,06%
dekstrosa
502,48
1,18%
maltosa
33,83
0,08%
Sorbitol
24896,80
58,24%
Maltitol
3415,83
7,99%
total
42749,96
100,00%
Dari spesifikasi produk diatas, maka produk sirup sorbitol ini memenuhi
karena kandungan sorbitol lebih dari 50%
A-32
Persamaan Neraca Massa Overall :
No. Aliran
1
2
Steam jet cker.
5
8
9
21
22
26
Total
Masuk
Keluar
Kg/batch
No. Aliran
Kg/batch
30000,00
11
817,02
49057,04
H-160
10,27
8077,67
H-170
18,35
26,25
17+19
27078,64
23,48
23
267,03
55,57
28
1030,65
1047,87
H-330
0,11
562,85
32+34
17261,85
373,83
35
42749,96
89224,55
Total
89233,88
selisih :
9,32
persen eror :
0,01%
A-33
90,90909
90909,09 kg/hari
3787,879
silkan
A-34
A-35
jadi lebih
A-36
n maltosa
A-37
A-38
A-39
m/v
A-40
dry
mbahkan :
A-41
A-42
A-43
A-44
A-45
A-46
A-47
lam larutan
A-48
lam larutan
A-49
A-50
A-51
A-52
A-53
A-54
A-55
A-56
h proses
m/mL
A-57
Nikel
%
A-58
A-59
A-60
lam larutan
A-61
A-62
ingga
A-63
21600 ton/tahun
2727,27 kg/jam
65454,5 kg/hari
130909 kg/48 jam
21818,2 kg/8 jam
A-64