View
327
Download
46
Category
Preview:
Citation preview
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ETANOL
DARI SINGKONG KERING (GAPLEK) DENGAN PROSES ENZIMATIS
KAPASITAS 140 KL/TAHUN
DISUSUN OLEH :
1. DHIAN BUDI PRATIWI I0506017
2. RAHMAH MULIAPAKARTI I0506039
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, karena
limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan
penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Etanol dari
Singkong Kering (Gaplek) dengan Proses Enzimatis Kapasitas 140 KL/tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Orang tua hebat kami yang telah memberikan segalanya untuk kami.
2. Ir. Endah Retno D., M.T. dan Ari Diana Susanti, S.T., M.T. selaku dosen
pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
3. Dr. Sunu H. Pranolo, dan Ir. Muljadi selaku dosen penguji dalam ujian
pendadaran tugas akhir kami.
4. Ir. Arif Jumari, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia atas bimbingannya.
5. Enny Kriswiyanti A, S.T., M.T. dan Fadillah, S.T., M.T. selaku dosen
pembimbing akademik atas bimbingan dan arahannya.
6. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,
arahan, dan bantuannya selama ini.
7. Seluruh teman – teman Tekkim’06 UNS untuk semangatnya, we are the best!!
8. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
dan pembaca sekalian.
Surakarta, Januari 2011
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR ISI
Halaman Judul
Lembar Pengesahan
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Intisari
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik
1.3.1 Faktor Primer
1.3.1 Faktor Sekunder
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Macam – macam Pembuatan Etanol
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses
1.4.3 Kegunaan Produk
1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan
1.4.5 Konsep Proses
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
1
1
4
6
6
8
10
10
13
15
16
19
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1 Konsep Proses
2.1.1 Dasar Reaksi
2.1.2 Tinjauan Termodinamika
2.1.3 Tinjauan Kinetika
2.1.3.1 Reaksi Likuifikasi
2.1.3.2 Reaksi Sakarifikasi
2.1.3.3 Reaksi Fermentasi
2.1.4 Kondisi Operasi
2.2 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses
2.2.1 Diagram Alir Proses
2.2.2 Tahapan Proses
2.2.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku
2.2.2.2 Tahap Persiapan Bahan Baku
2.2.2.3 Tahap Proses Reaksi
2.2.2.4 Tahap Pemurnian Hasil
2.3 Neraca Massa dan Neraca Panas
2.3.1 Neraca Massa
2.3.2 Neraca Panas
2.4 Lay Out Pabrik dan Peralatan
2.4.1 Lay Out Pabrik
2.4.2 Lay Out Peralatan
BAB III SPESIFIKASI ALAT
22
22
22
23
27
28
29
29
30
31
31
35
35
35
36
38
39
39
49
56
56
58
59
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
4.1.1 Unit Pengadaan Air
4.1.1.1 Air Pendingin
4.1.1.2 Air Proses
4.1.1.3 Air Umpan Boiler
4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
4.1.2 Unit Pengadaan Steam
4.1.3 Unit Pengadaan Listrik
4.1.3.1 Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas
4.1.3.2 Listrik Untuk AC
4.1.3.3 Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi
4.1.3.4 Listrik Untuk Penerangan
4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar
4.1.5 Unit Pengolahan Limbah
4.1.5.1 Pengolahan Limbah Padat
4.1.5.2 Pengolahan Limbah Cair
4.1.5.3 Pengolahan Limbah Gas
4.2 Laboratorium
4.2.1 Laboratorium Mikroorganisme
4.2.2 Laboratorium Fisik
4.2.3 Laboratorium Analitik
4.2.4 Laboratorium Penelitian dan Pemgembangan
79
79
80
80
83
83
87
90
91
92
94
94
94
97
98
98
99
100
100
101
101
102
102
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4.2.5 Prosedur Analisa Bahan Baku
4.2.5.1 Densitas
4.2.5.2 Viskositas
4.2.5.3 Kadar Pati dan Glukosa
4.2.6 Prosedur Analisa Produk
4.2.6.1 Konsentrasi Etanol
4.2.6.2 Kadar Impuritas Produk Etanol
4.2.7 Prosedur Analisa Air
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1 Bentuk Perusahaan
5.2 Struktur Organisasi
5.3 Tugas danWewenang
5.3.1 Kepala Koperasi
5.3.2 Manager Pabrik
5.3.3 Kepala Administrasi dan Keuangan
5.3.4 Kepala Bagian Laboratorium
5.3.5 Kepala Bagian Produksi
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan
5.4.1 Karyawan Non Shift
5.4.2 Karyawan Shift
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah
5.5.1 Karyawan Tetap
5.5.2 Karyawan Harian
103
103
103
104
104
104
105
105
107
107
108
110
110
111
111
112
112
112
113
113
115
115
115
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji
5.6.1 Penggolongan Jabatan
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan
5.8 Manajemen Perusahaan
5.8.1 Perencanaan Produksi
5.8.2 Pengendalian Produksi
BAB VI ANALISIS EKONOMI
6.1 Penafsiran Harga Peralatan
6.2 Dasar Perhitungan
6.3 Penentuan Total Capital Investment
6.4 Hasil Perhitungan
6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI)
6.4.2 Working Capital Investment (WCI)
6.4.3 Total Capital Investment (TCI)
6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)
6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)
6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)
6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)
6.4.8 General Expence (GE)
6.4.9 Total Production Cost (TPC)
6.4.10 Analisis Kelayakan
Lampiran
115
115
116
116
117
118
119
121
122
124
125
126
126
126
127
127
127
128
128
128
128
129
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Tabel 1.2
Tabel 1.3
Tabel 1.4
Tabel 1.5
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Tabel 2.7
Tabel 2.8
Tabel 2.9
Tabel 2.10
Tabel 2.11
Tabel 2.12
Tabel 2.13
Tabel 2.14
Tabel 2.15
Tabel 2.16
Ketersediaan Bioetanol dari Ubi Kayu di Indonesia
Data Kebutuhan Etanol di Indonesia
Data Produksi Etanol di Indonesia
Data Produktivitas Singkong di Jawa Tengah
Perbandingan proses-proses pembuatan etanol
Jumlah Arus Input
Jumlah Arus Output
Neraca Massa di sekitar Crusher 1 (CR-01)
Neraca Massa di sekitar Mixer (M)
Neraca Massa di sekitar Reaktor Likuifikasi (R-01)
Neraca Massa di sekitar Reaktor Sakarifikasi (R-02)
Neraca Massa di sekitar Split Arus
Neraca Massa di sekitar Seeding Tank (SD)
Neraca Massa di sekitar Reaktor Fermentasi (R-03)
Neraca Massa di sekitar Tangki Penampung (V-01)
Neraca Massa di sekitar Menara Distilasi I (C-01)
Neraca Massa di sekitar Menara Distilasi II (C-02)
Neraca Panas di sekitar Crusher 1 (CR-01)
Neraca Panas di sekitar Mixer (M)
Neraca Panas di sekitar Reaktor Likuifikasi (R-01)
Neraca Panas di sekitar Reaktor Sakarifikasi (R-02)
3
4
4
5
13
40
40
42
42
43
44
45
46
47
48
48
49
49
50
51
52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Tabel 2.17
Tabel 2.18
Tabel 2.19
Tabel 2.20
Tabel 3.1
Tabel 3.2
Tabel 3.3
Tabel 3.4
Tabel 3.5
Tabel 3.6
Tabel 3.7
Tabel 3.8
Tabel 3.9
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel 4.6
Tabel 4.7
Tabel 5.1
Tabel 6.1
Tabel 6.2
Neraca Panas di sekitar Reaktor Fermentasi (R-03)
Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi I (C-01)
Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi II (C-02)
Jarak Antar Alat Proses
Spesifikasi Crusher
Spesifikasi Reaktor
Spesifikasi Tangki
Spesifikasi Accumulator
Spesifikasi Menara Destilasi
Spesifikasi Heat Exchanger
Spesifikasi Condenser
Spesifikasi Reboiler
Spesifikasi Pompa
Kebutuhan Air Pendingin
Kebutuhan Air Proses
Kebutuhan Air untuk Steam
Total Kebutuhan Air Sungai
Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas
Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan
Total Kebutuhan Listrik Pabrik
Jumlah Karyawan Menurut Jabatan dan Jumlah Gaji
Indeks Harga Alat
Fixed Capital Invesment
53
54
55
60
62
64
66
67
68
69
73
75
77
81
83
84
90
92
95
96
116
123
126
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Tabel 6.3
Tabel 6.4
Tabel 6.5
Tabel 6.6
Tabel 6.7
Tabel 6.8
Working Capital Investment
Direct Manufacturing Cost
Indirect Manufacturing Cost
Fixed Manufacturing Cost
General Expense
Analisa Kelayakan
126
127
127
128
128
132
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 5.1
Gambar 6.1
Gambar 6.2
Peta lokasi pabrik
Process Flow Diagram (PFD)
Blok Diagram Alir Kualitatif
Blok Diagram Alir Kuantitatif
Tata Letak Pabrik (Plant Layout)
Tata Letak Alat Proses
Proses Pengolahan Air Sungai
Skema Pengolahan Limbah
Struktur Organisasi Pabrik Etanol
Grafik Linierisasi Indeks Harga
Grafik Analisa Kelayakan
10
32
33
34
58
61
89
99
110
124
131
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
INTISARI
Dhian Budi Pratiwi, RahmahMuliapakarti, 2011,
PrarancanganPabrikEtanoldariSingkongKering (Gaplek)dengan Proses
EnzimatisKapasitas 140kL/tahun, JurusanTeknik Kimia,
UniversitasSebelasMaret, Surakarta.
Etanoldenganrumusmolekul C2H5OH adalahsalahsatubahankimia yang digunakanuntuk industri kosmetik, industri cat, industri farmasi, industri minuman berkarbonasi, kebutuhan rumah sakitdansebagaibahanbakaralternatifpenggantibensin.
Mengembangkanindustrietanol di masyarakat,pabriketanolinididirikandengankapasitas 140kL/tahun, lebihdidasarkanpadaskalaindustriskalakecil/menengah.Pabrikdirencanakanberdiri di Wonogiri, Jawa Tengah padatahun 2012 danberoperasiselama 350 haridalamsatutahundan proses produksiberlangsungsecarabatch (3 jam per hari).
Pembuatanetanoldarisingkongmelaluiempattahapyaitupersiapanbahanbaku, hidrolisis, fermentasi, danpemurnianproduk. Padatahaphidrolisisterjadireaksilikuifikasidansakarifikasi. Proses likuifikasiyaituproses pemecahanpatimenjadigulakompleks (dekstrin) dengan menggunakan katalis enzimalfa amylase (Bachilluslicheniformis)pada tekanan 1 atm dan suhu 80 0Cdalamreaktortangkiberpengadukdengan proses batch. Dekstrin yang terbentuk diumpankan ke dalam reaktor sakarifikasi. Proses sakarifikasi yaitu proses pemecahan gula kompleks (dekstrin) menjadi gula sederhana (glukosa) dengan menggunakan katalis enzim beta amylase (Aspergillus niger) pada tekanan 1 atm dan suhu 55 °C dalam reaktor tangki berpengaduk dengan proses batch. Glukosa yang terbentuk difermentasikan dengan menggunakan enzim zymase (Saccharomyces Cereviseae) dalam fermentor pada suhu 35 °C tekanan 1 atmosfer selama 34 jam untuk menghasilkan etanol. Larutan etanol yang terbentuk kemudian dimurnikan dengan menara distilasi untuk memperoleh larutan etanol 95%.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air, unit pengadaan steam, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah. Pabrik juga didukung dengan laboratorium yang berfungsi untuk mengontrol kualitas bahan baku, produk dan proses produksi.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah koperasidenganstrukturline and staff.Jumlahkebutuhantenagakerjasebanyak 20 orang.
HasilanalisisekonomididapatkanReturn On Investment (ROI) sebesar15,31%sebelumpajakdan11,18%sesudahpajak.Pay Out Time (POT) didapatkansebesar4,8tahunsebelumpajakdan5,9tahunsesudahpajak.Break Even
Point (BEP) sebesar44,5%, Shut Down Point (SDP) sebesar16,8%, danDiscounted
Cash Flow (DCF) sebesar16,51%. Analisiskelayakanpabrikmakapabriketanoldarisingkongdengan proses enzimatiskapasitas 140 kL/tahunlayakuntukdidirikan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Pada suatu negara yang sedang berkembang seperti Indonesia,
sektor pembangunan di bidang industri merupakan suatu hal yang sangat
penting dan berpengaruh terhadap ketahanan ekonomi Indonesia. Sektor
industri kimia banyak memegang peranan dalam memajukan perindustrian
di Indonesia. Inovasi proses produksi maupun pembangunan pabrik baru
yang berorientasi pada pengurangan ketergantungan kita pada produk luar
negeri maupun untuk menambah devisa negara sangat diperlukan.
Belakangan ini sedang digalakkan bahan bakar alternatif sebagai
pengganti bahan bakar fosil yang manaketersediaannya semakin menipis.
Bioetanol adalah salah satu bahan bakar alternatif yang sedang
dikembangkandan dikenal sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan,
karena bersih dari emisi. Bioetanol dapat dibuat dari berbagai macam
bahan baku yaitubahan yang mengandung pati seperti tebu, nira aren,
jagung, ubi-ubian, bahan berserat yang berupa limbah pertanian.
Etanol umumnya digunakan untuk industri kosmetik, industri cat,
industri farmasi, industri minuman berkarbonasi, kebutuhan rumah sakit
dan industri yang lain.Dapat dikatakan etanol merupakan bahan yang multi
fungsi dan dapat digunakan pada hampir semua bidang industri.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 2
Di Indonesia, pada saat ini, etanol sebagian besar diproduksi dari
tetes (molase)oleh PTPN XI, PG Rajawali II, Molindo Raya Industrial,
IndoLampung Distilerry, Indo Acidatama, Aneka Kimia Nusantara, dll.
Etanolyang diproduksi dari singkong jumlahnyamasih sedikit
sekalidan kebanyakan berskala industri kecil, misalnya di Bekonang,
Madiun, dan Lampung Utara. Pembuatan etanol dari singkong prosesnya
relatif mudah, sederhana dan bahan bakunya juga mudah
didapatkan.Pembuatanetanol ini dapat dikembangkan untuk industri skala
kecil/menengahsehingga dapat membantu perekonomian masyarakat dan
mencukupi kebutuhan etanol di Indonesia.
Dari tahun1997 hingga tahun 2001, produksi etanol di Indonesia
relatif konstan, yaitusekitar 159.000 kL dan pada tahun 2002 meningkat
menjadi 174.000 kL. Sejumlah 26% dari total produksi pada tahun 2002
tersebut di produksi olehIndo Acidatama, kemudian diikuti oleh Molindo
Raya Industrial.
Singkongmerupakan tanaman pangan yang biasa ditanam rakyat
hampir di seluruh wilayah Indonesia dan pemanfaatannya saat ini belum
optimal, biasanyasingkong hanya digunakan sebagai pakan ternak dan
bahan makanan alternatif di pedesaaan.
Varietas singkong unggul yang biasa ditanam di Indonesia antara
lain Adira 1, Adira 4, Adira 2, Darul Hidayah, Malang 1, Malang 2,
Malang 4, Malang 6, UJ 3, Uj 5. Singkong yang digunakan untuk bahan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 3
baku industri, sebaiknya memiliki kandungan protein rendah, dan HCN
yang tinggi.
Secara umum, semua wilayah di Indonesia dapat ditanami ubi kayu.
Pulau Sumatra dan Jawa mempunyai perkembangan produksi ubi kayu
yangsangat baik. Mengingat semua wilayah Indonesia dapat ditanami ubi
kayu, makabioetanol plant yang berbahan baku ubi kayu berpotensi
untukdikembangkan di Indonesia.
Tabel 1.1Ketersediaan Bioetanol dari Ubi Kayu di Indonesia
Tahun Jumlah (kL)
1998 249.000
1999 208.000
2000 229.000
2001 219.000
2002 221.000
(Biwahid, 2005)
Dari pertimbangan diatas, maka pendirian pabrik etanol patut
untuk dikembangkan dengan alasan :
1. Ketersediaan bahan baku yang ada sehingga dapat dimanfaatkan
untuk memenuhi kebutuhan etanol di Indonesia.
2. Peningkatan jumlah konsumsi etanol yang digunakan sebagai bahan
campuran premium, sehingga mengurangi ketergantungan terhadap
bahan bakar minyak.
3. Membuka lapangan kerja baru bagi penduduk di sekitar pabrik yang
akan didirikan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 4
1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik
Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik
etanol dari singkong. Penentuan kapasitas pabrik dengan pertimbangan–
pertimbangan sebagai berikut :
1. Kebutuhan Etanol dalam negeri
Kebutuhan etanol di dalam negeri untuk industri sedang maupun besar
mengalami peningkatan tiap tahunnya.
Tabel 1.2Data Kebutuhan Etanol di Indonesia
Tahun Jumlah etanol (kL/tahun)
2001 137.854
2002 132.526
2003 141.254
2004 185.642
2005 203.687
(Sumber : BPS, 2005)
2. Produksi Etanol dalam negeri
Produksi etanol Indonesia cenderung meningkat, data produksi etanol
Indonesia pada tahun 2002-2005 dapat dilihat pada :
Tabel 1.3Data Produksi Etanol di Indonesia
(Sumber : BPS, 2005)
Tahun Jumlah etanol (kL/tahun)
2002 41.416,202
2003 51.710,009
2004 53.428,613
2005 42.386,349
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 5
3. Data ketersediaan bahan baku
Produksi singkong di Jawa Tengah cenderung mengalami peningkatan
dari tahun 2001 – 2010 , dapat dilihat pada Tabel I.4.
Tabel 1.4Data produktivitas singkong di Jawa Tengah
Tahun Produksi (ton)
2001 32.311.584
2002 30.954.280
2003 34.675.214
2004 36.643.104
2005 34.812.195
2006 35.602.056
2007 34.105.284
2008 33.250.864
2009 36.767.445
2010 39.366.198
(sumber : BPS, 2010)
Untuk menjamin kontinuitas produksi pabrik, bahan baku harus
mendapat perhatian yang serius dengan tersedia secara periodik dalam
jumlah yang cukup. Dapat dilihat dari tabel 1.4 bahwa ketersediaan
bahan baku cukup untuk memenuhi kebutuhan singkong.
4. Pengembangan industri skala UKM
Mengembangkan industri skala UKM sangat diperlukan untuk
membantu perekonomian masyarakat.Maka dipilih pabrik dengan
kapasitas kecil, agar modal yang dibutuhkan untuk pendirian pabrik
tidak terlalu besar (pinjaman bank untuk industri UKM adalah kurang
dari 5 milyar rupiah).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 6
Dengan mempertimbangkan keempat faktor diatas maka dipilih
kapasitas pabrik etanol sebesar 140 kL/tahun. Ini lebih
mempertimbangkan pembangunan pabrik etanol dengan skala UKM
(Usaha Kecil dan Menengah), sehingga etanol dapat diproduksi oleh
masyarakat dengan kapasitas yang kecil.
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik
Letak geografis suatu pabrik sangat berpengaruh terhadap
kelangsungan pabrik tersebut. Sebelum mendirikan suatu pabrik perlu
dilakukan suatu survey untuk mempertimbangkan faktor-faktor penunjang
yang saling berkaitan. Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk
menentukan lokasi pabrik agar secara teknis dan ekonomis pabrik yang
didirikan akan menguntungkan antara lain: sumber bahan baku, pemasaran,
penyediaan tenaga listrik, penyediaan air, jenis transportasi, kebutuhan
tenaga kerja, perluasan areal pabrik, keadaan masyarakat, karakteristik
lokasi, kebijaksanaan pemerintah dan buangan pabrik.
Pabrik etanol akan didirikan di Kelurahan Gondang, Kecamatan
Purwantoro, Kabupaten Wonogiri, Jawa Tengah. Adapun faktor–faktor
yang menjadi pertimbangan adalah sebagai berikut:
1.3.1 Faktor Primer
Faktor Primer ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari
pabrik yang meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut
jenis dan kualitas, waktu dan tempat yang dibutuhkan konsumen pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 7
tingkat harga yang terjangkau sedangkan pabrik masih memperoleh
keuntungan yang wajar. Faktor primer meliputi :
a. Penyediaan Bahan Baku
Sumber bahan baku merupakan faktor yang paling penting dalam
pemilihan lokasi pabrik terutama pada pabrik yang membutuhkan
bahan baku dalam jumlah besar. Hal ini dapat mengurangi biaya
transportasi dan penyimpanan sehingga perlu diperhatikan harga
bahan baku, jarak dari sumber bahan baku, biaya transportasi,
ketersediaan bahan baku yang berkesinambungan dan
penyimpanannya. Bahan baku singkong diperoleh dari Kabupaten
Wonogiri karena Wonogiri merupakan daerah penghasil singkong di
Jawa Tengah denganproduktivitas mencapai 1 juta ton pertahun untuk
luas area lahan singkong 78.000 ha (Damiri, 2007) yaitu 12,8
ton/ha.tahun. Sedangkan untuk bahan baku air dapat diperoleh dari
sungai yang mengalir di sekitar lokasi pabrik yakni Sungai Sewadung.
b. Pemasaran Produk
Etanol yang diproduksi akan dipasarkan ke industri di daerah sekitar
Wonogiri seperti industri jamu PT. Air Mancur di Wonogiri, industri
makanan, industri obat – obatan PT. Konimex di Sukoharjo, industri
jamu PT. Sido Muncul di Ungaran, dan industri yang lain, maupun
rumah sakit yang ada di sekitar Wonogiri.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 8
c. Sarana Transportasi
Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses
penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Wonogiri dilengkapi
dengan jalan raya, sehingga memberi kemudahan dalam operasional.
d. Utilitas
Sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan lainnya
diperlukan agar proses produksi dapat berjalan dengan baik.
Kebutuhan air dapat diambil dari air sungai. Sedangkan listrik dari
PLN setempat dan generator sebagai cadangan. Kebutuhan bahan
bakar IDO diperoleh dari Pertamina.
e. Tenaga Kerja
Tersedianya tenaga kerja yang terampil diperlukan untuk menjalankan
mesin produksi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Wonogiri,
Sukoharjo, Solo, dan sekitarnya.
1.3.2 Faktor Sekunder
a. Perluasan areal pabrik
Kabupaten Wonogiri memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik
karena mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan
karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk, akan
menuntut adanya perluasan pabrik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 9
b. Karakteristik lokasi dan kemasyarakatan
Iklim di daerah tersebut, kondisi sosial dan sikap penduduknya sangat
mendukung bagi sebuah kawasan industri terpadu, maka di Kabupaten
Wonogiri bisa digunakan sebagai lokasi pendirian pabrik etanol.
Lokasi yang dipilih agak jauh dari pemukiman penduduk, sehingga
kesehatan dan keselamatan penduduk dan lingkungan tidak terganggu
oleh keberadaan pabrik. Dari penampakan peta satelit lokasi yang
dipilih bukan merupakan lokasi hijau dan produktif maka pabrik tidak
akan mengganggu produktivitas lahan. Selain itu, masyarakat sekitar
lokasi pabrik banyak dilibatkan dalam proses produksi, baik sebagai
pemilik modal, penyuplai bahan baku, dan pekerja.
c. Kebijaksanaan pemerintah
Sesuai dengan kebijaksanaan pemerintah Kabupaten Wonogiri akan
mengembangkan industri yang berbasis pengolahan hasil pertanian
mengingat sumber daya pertanian Kabupaten Wonogiri cukup besar
maka pemerintah sebagai fasilitator akan memberikan kemudahan
dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang menyangkut teknis
pelaksanaan pendirian suatu pabrik.
d. Buangan pabrik
Buangan limbah pabrik, yang berasal dari proses diolah terlebih
dahulu di Unit Pengolahan Limbah sehingga memenuhi baku mutu
lingkungan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 10
Gambar 1.1Peta lokasi pabrik
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Macam – macam proses pembuatan etanol
Dalam industri dikenal 2 (dua) cara pembuatan etanol, yaitu:
1. Cara non Fermentasi (synthetic)
Adalah suatu proses pembuatan alkohol yang sama sekali tidak
menggunakan aktivitas enzim atau jasad renik.
Cara ini ada 2 macam, antara lain:
a. Catalytic hydration of ethylene process
Cara ini dilakukan dengan membuat ethylene lebih dahulu dengan
craking minyak bumi, kemudian gas hasil ethylene dihirolisa
dengan katalis asam menjadi etanol.
Reaksi :
CH2 = CH2 + H2O H3PO4 C2H5OH
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 11
b. Sulfuric acid hydration of ethylene process
Ethylene ditambah H2SO4 (pekat) menghasilkan ethylhidro
sulfonat. Kemudian hasil ini ditambahkan diethyl dan dihidrolisis
sehingga terjadi etanol dan asam encer.
Reaksi:
CH2 = CH2 + H2SO4 C2H5OSO2OH
2CH2 = CH2 + H2SO4 C2H5OSO2C2H5
C2H5OS2OH5 + C2H5OSO2OC2H5 3C2H5OH + H2SO4
2. Cara fermentasi
Sebelum proses fermentasi, pati harus diubah menjadi gula sederhana
dengan proses hidrolisis. Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya
adalah pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit
dekstrosa.Pemutusan rantai polimer tersebut dapat dilakukan dengan
berbagai metode, misalnya secara enzimatis, kimiawi ataupun
keduanya.Hidrolisis secara enzimatis memiliki perbedaan mendasar
dibandingkan hidrolisis secara kimiawi dalam hal spesifitas
pemutusan rantai polimer pati. Hidrolisis secara kimiawi akan
memutus rantai polimer secara acak, sedangkan hidrolisis enzimatis
akan memutus rantai polimer secara spesifik pada percabangan
tertentu.
Pada proses hidrolisis secara kimiawi (menggunakan katalis asam),
limbah yang dihasilkan akan lebih sulit pengolahannya, karena
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 12
bersifat asam, selain itu asam lebih mudah merusak alat
(menyebabkan korosi).
Fermentasi dapat juga didefinisikan sebagai suatu proses biokimia
yang menghasilkan energi, dimana komponen organik sebagai
penerima energi. Fermentasi merupakan proses metabolisme dimana
terjadi perubahan kimia dalam substrat/bahan organik karena aktivitas
enzim yang dihasilkan jasad renik.Sebagai substratadalah glukosa dan
jasad reniknya adalah Sacharomyces cereviseae. Bila bahan dasarnya
karbohidrat maka perlu dilakukan hidrolisis terlebih dulu sehingga
menjadi gula (glukosa) untuk kemudian difermentasi.
Reaksi :
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
Glukosa Etanol Karbondioksida
(Faith Keyes,1957)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 13
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses
Tabel 1.5Perbandingan proses-proses pembuatan etanol
Jenis Proses Catalytic hydration
of ethylene process
Sulfurnic acid
hydration of ethylene
process
Fermentasi Fermentasi dari
molasses
Fermentasi dari
singkong
Kondisi
operasi
P : 1,36 atm
T : 3000C
P : 69,06 atm
T : 2980C
P : 1 atm
T : 300C
P : 1 atm
T : 300C
P : 1 atm
T : 300C
Kelebihan Yield etanol yang
dihasilkan tinggi
yakni 95%
Yield etanol yang
dihasilkan tinggi
yakni 95%
-Yield etanol yang
dihasilkan tinggi
yakni 90%
-Bahan baku dari
bahan nabati yang
mudah diperoleh
-Ramah lingkungan
-Kondisi operasi
rendah sehingga
konstruksi murah.
-Yield etanol yang
dihasilkan tinggi
yakni 90%
-Bahan baku dari
bahan nabati yang
mudah diperoleh
-Ramah lingkungan
-Kondisi operasi
rendah sehingga
konstruksi murah.
-Yield etanol yang
dihasilkan tinggi
yakni 90%
-Bahan baku dari
bahan nabati yang
mudah diperoleh
-Ramah lingkungan
-Kondisi operasi
rendah sehingga
konstruksi murah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 14
-Jumlah singkong
yang sangat banyak.
Kekurangan -Bahan baku gas
alam ketersediaanya
mulai terbatas
-Kondisi operasi
cukup tinggi
-Bahan baku gas alam
ketersediaanya mulai
terbatas
-Kondisi operasi
cukup tinggi
-Perlu pemisahan
produk
-Melibatkan
mikroorganisme
sehingga kondisi
operasi harus sangat
dijaga.
-Perlu pemisahan
produk
-Melibatkan
mikroorganisme
sehingga kondisi
operasi harus sangat
dijaga.
- Jumlah molasses
yang terbatas.
-Perlu pemisahan
produk
-Melibatkan
mikroorganisme
sehingga kondisi
operasi harus sangat
dijaga.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 15
Dari proses pembuatan etanol yang telah diuraikan di atas, maka
dipilih proses pembuatan etanol dari singkong dengan proses fermentasi.
Pertimbangan pemilihan proses ini adalah :
a. Konversi etanol cukup tinggi yaitu 90%.
b. Prosesnya relatif sederhana dan ramah lingkungan sehingga dapat
dikembangkan oleh masyarakat dengan skala kecil/menengah.
c. Bahan baku yaitu singkong relatif mudah diperoleh dan jumlahnya
yang cukup banyak.
d. Kondisi operasi sangat menguntungkan jika ditinjau dari segi
keamanan dan perancangan alat. Hal ini dapat berpengaruh pada biaya
perancangan alat yang lebih murah.
1.4.3 Kegunaan Produk
Adapun kegunaan etanol adalah sebagai berikut :
1. Sebagai bahan pelarut, misalnya pelarut cat, pelarut minyak, dll
2. Sebagai campuran minuman dan campuran pada proses pembuatan
rokok
3. Sebagai sterilisator peralatan medis/laboratorium
4. Sebagai bahan baku industri, misalnya industri etil asetat, etil eter,
glycol, etil klorida dll
5. Sebagai bahan campuran pembuatan kosmetik
6. Sebagai biofuel/bahan bakar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 16
1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan
a. Singkong (Gaplek)
Komposisi singkong adalah
- Pati : 84%
- Serat : 0,6%
- Air : 15,4%
Sifat Fisika Pati :
Rumus Molekul : (C6H10O5)n
Berat molekul : 162,14 kg/kmol
Wujud : padat
Warna : putih
Kapasitas panas : 65,43 kJ/kmol.K
Panas pembakaran : 17,4 – 17,6 kJ/g
Densitas : 1,54 kg/L
Viskositas : 2,07 cp
Sifat Kimia Pati (Fessenden, 1999) :
Pati memberikan warna biru jika direaksikan dengan iodium
Pati merupakan campuran polisakarida amilosa dan amilopektin
b. Air
Sifat Fisika(Perry, 1999) :
Rumus Molekul : H2O
Berat molekul : 18,01 kg/kmol
Wujud : Cairan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 17
Warna : Tidak berwarna
Titik didih : 100 oC
Titik leleh : 0 oC
Tekanan kritis : 218 atm
Temperatur kritis : 374,2 °C
SG : 1
Kemurnian : 100 % berat
Sifat Kimia (Pudjaatmaka, 1984) :
Merupakan senyawa kovalen polar
Merupakan elektrolit lemah dan mampu menghantarkan listrik
karena terionisasi
H2O H+ + OH-
Bersifat netral
Dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa
Pelarut yang baik
Bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida yang
bersifat basa dan apabila bereaksi dengan oksida non logam
membentuk asam
c. Enzim Alfa Amilase
Sifat (www.novozymes.com):
Aktivitas enzim : 135 KNU/g
Warna : kuning
Bentuk : cair
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 18
Densitas : 1,26 gr/mL
Viskositas : 1 – 25 cp
Organisme penghasil : Bachillus licheniformis
d. Enzim Beta Amilase
Sifat (www.novozymes.com) :
Aktivitas enzim :270 AGU/g
Warna : coklat terang sampai coklat gelap
Bentuk : cair
Densitas : 1,17 gr/mL
Viskositas : 10 - 40 cp
Organisme penghasil : Aspergillus niger
e. Etanol
Sifat fisika (Perry, 1999) :
Rumus Molekul : C2H5OH
Berat Molekul : 46,07 gr/mol
Titik Didih : 78,32°C
Titik lebur : -112°C
Bentuk : cair
Warna : tidak berwarna
Spesifik Gravity : 0,786 pada 20°C
Sifat kimia etanol (Fessenden,1999) :
Mudah larut dalam air
Merupakan alkohol primer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 19
1.4.5 Konsep Proses
Proses pembuatan bioetanol dari singkong (Mannihotesculenta)
meliputi 4 tahap utama yaitu persiapan bahan baku, hidrolisa, fermentasi
dan pemurnian etanol (distilasi).
Pada tahap persiapan, singkongkering (gaplek) dihancurkan dalam
alat pengecil ukuran (crusher). Gaplek yang keluar dari crusherkemudian
masuk ke dalam alat pencampur (mixer) untuk dicampur dengan air.
Keluar dari mixer berupa larutan pati.Larutan pati kemudian diumpankan
ke reaktor likuifikasi. Proses likuifikasi yaitu proses pemecahan pati
menjadi gula kompleks (dekstrin) dengan menggunakan katalis enzim alfa
amylase (Bachillus licheniformis).Reaksi berlangsung secara endotermis
padatekanan 1 atm dan suhu 80 0C sehingga diinjeksikan steam yang
berfungsi sebagai pemanas. Reaksi yang berlangsung sebagai berikut :
(C6H10O5)60+ 30 (H2O) Alfa amilase 30 (C12H22O11)ΔH = 592,2 kJ/mol
Pati Air Dekstrin
Dekstrin yang terbentuk diumpankan ke dalam reaktor Sakarifikasi.
Proses sakarifikasi yaitu proses pemecahan gula kompleks (dekstrin)
menjadi gula sederhana (glukosa) dengan menggunakan katalis enzim beta
amilase(Aspergillus niger). Reaksi berlangsung secara eksotermis pada
tekanan 1 atm dan suhu 55 °C sehinggadiperlukan pendingin untuk
menjaga suhu operasi agar tetap terjaga 55 °C.Reaksi yang terjadi sebagai
berikut :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 20
C12H22O11 + H2O Beta amilase 2(C6H12O6) ΔH = -4,17 kJ/mol
Dekstrin Air Glukosa
Glukosa yang terbentuk sebagian dialirkan ke dalam seeding tank
untuk proses pembibitan (starter) dan sebagian lainnya masuk ke dalam
tangki fermentor untuk proses fermentasi. Pada proses pembibitan, media
glukosa ditambahkan yeast (Sacharomyces cereviseae) dan nutrien (Urea
dan Ammonium Phosphat). Hasil yang terbentuk merupakan bibit
fermentasi untuk dimasukkan ke dalam tangki fermentor.
Proses selanjutnya adalah reaksi fermentasi. Reaksi fermentasi
adalah reaksiyang bertujuan mengubah glukosa menjadi etanol dan
karbondioksida dengan katalis enzim zymase (Saccharomyces cereviceae).
Proses fermentasi memerlukan kondisi anaerob. Kondisi operasi proses
fermentasi pada tekanan 1 atm dan suhu 350C. Reaksi fermentasi
berlangsung secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin agar suhu
tetap terjaga 350C. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :
C6H12O6 Zymase 2C2H5OH + 2 CO2
Glukosa etanol karbondioksida
Etanol yang terbentuk dalam proses fermentasi mempunyai kadar
maksimum 12% karena jika kadarnya lebih dari 12 % maka bakteri akan
mati. Hasil fermentasi diambil pada kadar etanol8,83%, yang kemudian
diumpankan ke menara destilasi I. Pemurniannya dilakukan melalui proses
distilasi bertingkat.Hasil atas menara distilasi I berupa etanol 70% dan
kemudian diumpankan lagi ke menara distilasi II untuk menaikkan kadar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140 kL/tahun
BAB I Pendahuluan 21
etanol menjadi 95% sesuai spesifikasi pasar. Etanol ini kemudian disimpan
ke dalam tangki penyimpan dan selanjutnya dipasarkan.
Hasil bawah dari menara distilasi I dan II berupa air, dan hasil
bawah dari reaktor fermentor yang berupa sludge dialirkan ke unit
pengolahan limbah untuk diolah lebih lanjut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 22
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1 Konsep Proses
2.1.1 Dasar Reaksi
Pembuatan etanol dari singkong dengan proses fermentasi diawali
dengan proses hidrolisis untuk memecah pati dari singkong kering
(gaplek) menjadi glukosa. Dalam hal ini, reaksi hidrolisa menggunakan
katalis enzim, dibagi menjadi 2 tahap, yaitu reaksi likuifikasi dimana pati
diubah menjadi disakarida yaitu maltosa (dekstrin) menggunakan katalis
enzim alpha amylase, selanjutnya reaksi sakarifikasi dimana dekstrin yang
terbentuk dipecah lagi menjadi monosakarida, yaitu gula sederhana
glukosa, menggunakan katalis enzim beta amylase.
Reaksinya adalah sebagai berikut :
• Hidrolisis
- Likuifikasi
C6H10O52n n H2O alpha amilase n C12H22O11 - Sakarifikasi
C12H22O11 H2O beta amilase 2 C6H12O6 • Fermentasi
C6H12O6 yeast 2 C2H5OH 2 CO2 (Hart, 2003)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 23
2.1.2 Tinjauan Termodinamika
1. Reaksi Likuifikasi
Reaksi likuifikasi berlangsung pada kondisi operasi suhu 80°C
tekanan 1 atm secara endotermis pada fase cair. Pada reaktor
likuifikasi, diinjeksikan saturated steam suhu 144°C tekanan 3,87
atm ke dalam reaktor.
C6H10O560 + 30 H2O alpha amilase 30 C12H22O11 ∆H=592,2 kJ/mol
(www.wikipedia.com)
Dari pendekatan perhitungan ∆Gf° suatu senyawa pada kondisi
tekanan 1 atm, suhu 25°C menurut Perry (1999), didapat nilai energi
Gibbs:
• ∆Gf° pati = -33423,72 kJ/mol
• ∆Gf° air = -51,12 kJ/mol
• ∆Gf° dekstrin = -1334,42 kJ/mol
Maka, ∆G° reaksi likuifikasi
∆G° likuifikasi = Σ∆Gf° produk - Σ∆Gf° reaktan ......................(2-1)
= 30(-1334,42) – (-33423,72 + 30(-51,12))
= - 5076,28 kJ/mol = - 5076280 kJ/kmol
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 24
∆G° = -RT ln K .........................................................(2-2)
dengan
∆G° = - 5076280 kJ/kmol
Maka,
ln K298 = ∆G°-RT
ln K298 = - 5076280 kJ/kmol
-8,314 kJ/kmol.K 298,15 K ln K298 = 2047,86
Jadi, ∆G pada suhu operasi likuifikasi 80°C, adalah
∆G = - R T lnK
= - 8,314 kJ/kmol (353,15K)(2047,86)
= - 6012699,42 kJ/kmol
Karena ∆G bernilai negatif, maka reaksi dapat berlangsung.
2. Reaksi Sakarifikasi
Reaksi sakarifikasi bersifat eksotermis berlangsung pada suhu 55°C
tekanan 1 atm, sehingga untuk mempertahankan suhu operasi,reaktor
sakarifikasidilengkapi jaket pendingin.
C12H22O11 H2O beta amilase 2 C6H12O6 ∆H. - 4,17 kJ/mol (http://www.jbc.org/content/264/7/3966.short)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 25
Dari pendekatan perhitungan ∆Gf° suatu senyawa pada kondisi
tekanan 1 atm, suhu 25°C menurut Perry (1999), didapat nilai energi
Gibbs
• ∆Gf° glukosa = - 730,97 kJ/mol
Maka, ∆G° reaksi sakarifikasi
∆G° sakarifikasi = Σ∆Gf° produk - Σ∆Gf° reaktan
= 2(-730,97) – (-1334,42 + (-51,12))
= - 76,4 kJ/mol = -76400 kJ/kmol
dengan
∆G° = -76400 kJ/kmol
Maka,
ln K298 = ∆G°-RT
ln K298 = - 76400 kJ/kmol
-8,314 kJ/kmol.K 298,15 K ln K298 = 30,82
Jadi, ∆G pada suhu operasi sakarifikasi55°C, adalah
∆G = - R T lnK
= - 8,314 kJ/kmol (328,15K)(30,82)
= - 84084,33 kJ/kmol
Karena ∆G bernilai negatif, maka reaksi dapat berlangsung.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 26
3. Reaksi Fermentasi
Reaksi fermentasi berlangsung pada suhu 35oC dan tekanan 1 atm
dengan bantuan yeast Saccharomyces cerevisiaeselama 34jam secara
anaerob. Selama fermentasi, dilepas panas ke lingkungan
sehinggauntuk mempertahankan kondisi operasinya, digunakan jaket
pendingin.
C6H12O6 yeast 2 C2H5OH 2 CO2 ∆H. - 116kJ/mol
Dari pendekatan perhitungan ∆Gf° suatu senyawa pada kondisi tekanan
1 atm, suhu 25°C menurut Perry (1999), didapat nilai energi Gibbs
• ∆Gf° karbondioksida = - 311,08 kJ/mol
• ∆Gf° etanol = - 224,74 kJ/mol
Maka, ∆G° reaksi fermentasi
∆G° fermentasi = Σ∆Gf° produk - Σ∆Gf° reaktan
= (2(-311,08) + 2(-224,74))– (-730,97)
= - 340,73 kJ/mol = -340730 kJ/kmol
dengan
∆G° = -340730 kJ/kmol
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 27
Maka,
ln K298 = ∆G°-RT
ln K298 = - 340730 kJ/kmol
-8,314 kJ/kmol.K 298,15 K ln K298 = 137,46
jadi, ∆G pada suhu operasi fermentasi 35°C, adalah
∆G = - R T lnK
= - 8,314 kJ/kmol (308,15 K)(137,46)
= - 353166 kJ/kmol
Karena ∆G bernilai negatif, maka reaksi dapat berlangsung.
2.1.3 Tinjauan Kinetika
Pembentukan produk pada masing-masing proses mengikuti
persamaan reaksi biokatalis enzim yang dikemukakan oleh Michaelis
Menten, dengan alasan data-data yang dibutuhkan lebih lengkap, sehingga
memudahkan untuk proses perhitungan.
µ. µmaxSKs S ……………………………2 3 4 Dengan :
µ = specific growth rate (/jam)
S = konsentrasi subtrat (g/l)
Ks = konstanta konsentrasi jenuh substrat (g/l)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 28
Masing-masing tahap reaksi memiliki nilai konstanta µmax dan Ks,
sedangkan S didapat dari perhitungan.
Montesinos (2000) dalam jurnalnya menuliskan
V.VmSKmS…………………………2 3 5 Untuk reaksi hidrolisa nilai Vm adalah 30 g/l.jam, dan Km10,5 g/l. Untuk
reaksi fermentasi, Raposo (2009) menghitung nilai µm 0,38/jam dan Km
9,4g/l untuk fermentasi glukosa menjadi etanol.
2.1.3.1 Reaksi Likuifikasi
C6H10O560 30 H2O alpha amilase 30 C12H22O11 Persamaan kecepatan pembentukan dekstrin dari pati
(-ra) = k1[(C6H10O5)60][H2O] .........................(2-6)
Karena konsentrasi H2O sangat berlebih, maka dianggap konsentrasinya
konstan, sehingga persamaan kecepatan reaksi menjadi
(-ra) = k1*[(C6H10O5)60] ..............................(2-7)
dengan:
k1* = konstanta kecepatan reaksi likuifikasi
[(C6H10O5)60] = konsentrasi pati, CA.
sehingga
-(ra) = k1*(CA0)(1-X) .................................(2-8)
Konversi reaksi likuifikasi diketahui sebesar 79% (BERDC
IndonesiaEthanol Plant), dan dariperhitungan neraca massa didapat CA0
sebesar 18,7989 gr/l, sehingga dari persamaan (II-1), dapat dihitung
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 29
nilai (-ra) = 8,1973 g/l.jamdan disubtitusikan nilai (-ra) ke dalam
persamaan (2-8), diperolehnilai k1* = 2,0764/jam.
2.1.3.2 Reaksi Sakarifikasi
C12H22O11 H2O beta amilase 2 C6H12O6 Kinetika reaksi sakarifikasi analog dengan kinetika reaksi likuifikasi,
namun nilai [CA] adalah konsentrasi dekstrin.
(-ra) = k2[C12H22O11][H2O] ...........................(2-9)
(-ra) = k2*[C12H22O11] ................................(2-10)
Dari hasil perhitungan neraca massa, konsentrasi desktrin mula-mula [CA0]
157,3003 g/l.Dengan konversi reaksi sakarifikasi sebesar 96,8%, maka
dapat dicari nilai (-ra) dengan persamaan (2-6), (-ra) = 9,7308 g/l.jam, dan
nilai k2* = 1,9304/jam.
2.1.3.3 Reaksi Fermentasi
C6H12O6 yeast enzim zymase 2 C2H5OH 2 CO2 Persamaan kecepatan reaksi pembentukan etanol dari fermentasi glukosa
yaitu:
(-ra) = k3[C6H12O6].................................(2-11)
(-ramax) = µmax.Cc.................................(2-12)
Dari persamaan (2-12), perlu dicari nilai (-ramax) dengan nilai Cc yaitu
konsentrasi yeast 14,6753 g/l dan diketahui konversi reaksi fermentasi
adalah 87,8%. Sehingga diperoleh nilai (-ramax) = 5,5766 g/l.jam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 30
Berdasarkan 2 persamaan di atas, dihitung nilai k3 = 0,2120/jam, dan nilai
(-ra) sebesar 3,5836 g/l.jam.
2.1.4 Kondisi Operasi
Kondisi operasi sangat menentukan jalannya proses untuk
menghasilkan produk. Pada perancangan ini dipilih kondisi operasi reaksi
likuifikasi:
Suhu (T) : 80°C
Tekanan (P) : 1 atm
Fase reaksi : cair
Waktu reaksi : 2 jam
Katalis : Enzim alpha amylase (Bachillus licheniformis)
Reaksi likuifikasi terjadi pada suasana asam denganrange pH
sekitar 5,6karena pada kondisi tersebut, enzim dapat bekerja secara
optimum.Pada kondisi operasi ini diperoleh konversi total 79%,
konsentrasi dekstrin yang terbentuk adalah 15% massa keluaran reaktor.
Pada reaksi sakarifikasi, kondisi operasinya adalah :
Suhu (T) : 55°C
Tekanan (P) : 1 atm
Fase reaksi : cair
Waktu reaksi : 1 jam
Katalis : Enzim beta amylase (Aspergillus niger)
Reaksi sakarifikasi berlangsung pada suasana asam dengan range
pH4,3 - 5.Pada kondisi operasi ini diperoleh konversi total 96,8%, dan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 31
konsentrasi glukosa keluaran reaktor sakarifikasi adalah 15% massa total
keluaran reaktor, untuk menjadi feed fermentor.
Sedangkan pada reaktor fermentasi, dipilih kondisi operasi :
Suhu (T) : 35°C
Tekanan (P) : 1 atm
Fase reaksi : cair
Waktu reaksi : 34 jam
Katalis : Enzim zymase (Saccharomyces cereviceae)
Pada kondisi operasi ini diperoleh konversi total 87,8%, konsentrasi etanol
produk 8,46% volume. Dengan konsentrasi substrat awal 137,3987gr/ldan
konsentrasi yeast awal14,5537gr/l.
2.2 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses
2.2.1 Diagram Alir Proses
Diagram alir diberikan dalam tiga bentuk, yaitu :
a. Diagram alir proses (gambar II.1)
b. Diagram alir kualitatif (gambar II.2)
c. Diagram alir kuantitatif (gambar II.3)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 32
PFD
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 33
Crusher
Reaktor Likuifikasi
T = 80 °CP = 1 atm
MD 2P =1atm
Fermentor
T = 30 °CP = 1 atm
Reaktor Sakarifikasi
T = 55 °CP = 1 atm
Seeding Tank
T = 35 °C t = 26 jam
MD 1P =1atm
WasteWater
Treatment
F5
Lar. Pati 19% berat
F14
Yeast
F15
Urea F16
Posphat
F17
Steam
F26
Lar etanol 95% volum
PRODUK
F9
Lar. Dekstrin 15% berat
F18
Air
F19
Lar. seeding
Broth Tank
F24
Lar. Etanol 70% volum
Limbah air
Mixer
F2
Gaplek halus
F4
Air
F6
Air
F7
Alfa amilase
F8
Steam
F10
Beta Amilase
F11
Lar. Glukosa 15% berat
F12
F13
F22
Sludge
F20
Exhaust CO2
F21
Lar. Etanol 8,38% volum
F23
F25
F27
F1
Gaplek
F3
Serat keras
Gambar 2.2Blok diagram alir kualitatif
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 34
Gambar 2.3Blok diagram alir kuantitatif
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 35
2.2.2 Tahapan Proses
Proses pembuatan etanol dapat dibagi dalam empat tahap yaitu :
1. Tahap penyimpanan bahan baku
2. Tahap persiapan bahan baku
3. Tahap proses reaksi
4. Tahap pemurnian produk
2.2.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku
Bahan baku berupa singkong kering (gaplek) disimpan dalam gudangraw
material storage, bersama nutrien urea, ammonium posphat.
2.2.2.2 Tahap Persiapan Bahan Baku
Gaplek diumpankan ke Crusher 1 (CR-01), diperkecil ukurannya, dari 5-
10 cm menjadi 1-2 cm. Asumsi sebanyak 1% dari massa gaplek yang
berupa serat keras tidak bisa dihancurkan sehingga tidak lolos pada proses
screening dan akan dibuang sebagai limbah padat. Gaplek yang berukuran
kecil selanjutnyamasuk keCrusher 2 (CR-02) menjadi ukuran 20 mesh.
Gaplek yang sudah sangat halus dimasukkan ke Mixer (M), ditambahkan
air sehingga hasil keluarannya merupakan larutan pati dengan konsentrasi
pati 19% massa campuran (± 190 gr pati/liter larutan pati).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 36
2.2.2.3 Tahap Proses Reaksi
1. Hidrolisis
• Likuifikasi
Larutan pati keluaran dari mixer, air proses, dan katalis enzim
alpha amylaseyang dihasilkan oleh bakteri Bachillus
licheniformissebanyak 0,02% dari massa total (diumpankan ke
reaktor likuifikasi (R-01). Di dalam reaktor, terjadi reaksi
likuifikasi dimana pati terhidrolisis menjadi dekstrin (maltosa)
dengan konversi 79% pada fase cair dengan kondisi operasi 80°C
tekanan 1 atm selama 2 jam dan range pH 6,9 -7.
R-01 merupakan reaktor alir tangki berpengaduk seri 2. Reaksi
merupakan reaksi endotermis, sehingga panas yang diperlukan
untuk menjaga kondisi operasi disuplai dari injeksi steam ke dalam
reaktor.
• Sakarifikasi
Larutan dekstrin keluaran R-01 didinginkan di heat exchangerE-02
menggunakan cooling water hingga suhunya menjadi 55°C, lalu
diumpankan ke dalam reaktor sakarifikasi (R-02), dan
ditambahkanenzim beta amylaseyang dihasilkan oleh bakteri
Aspergillus niger sebagai katalis sebanyak 0,01% dari massa
umpan total.
Pada proses reaksi sakarifikasi, dekstrin dipecahmenjadi gula yang
lebih sederhana yaitu glukosa, berlangsung selama 1 jam dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 37
konversi 96,8% dan range pH 5 – 5,5. Panas yang dihasilkan oleh
reaksi diserap oleh air pendingin pada jaket pendingin untuk
mempertahankan suhu operasi.Larutanglukosahasil keluaran R-
02dilewatkan pendingin E-03 agar suhunya turun menjadi 35°C,
sebanyak 9,5%dialirkan menuju Seeding Tank (SD) dan sisanya
menuju reaktor fermentasi atau fermentor (R-03).
2. Fermentasi
Larutan glukosa yang menuju Seeding Tank(SD) dari E-
03dimasukkan ke dalam tangkipembibitan sebagai media
tumbuh,ditambahkan juga urea dan ammonium phosphate sebagai
sumber nutrientdan makanan bagi ragi yeast Saccharomyces
cerevisiae,. Proses pembibitan berlangsung selama 26 jam pada suhu
35°C dan range pH 4 - 4,5.
Larutan glukosa lainnya diumpankan menuju reaktor fermentasi atau
fermentor (R-03). Yeast yang telah dikulturkan dalam SD juga
dimasukkan ke dalam R-03.
Proses fermentasi berlangsung secara anaerob selama 34 jam di dalam
reaktor batchpada kondisi operasi suhu 35°C tekanan 1 atmrange pH
4 – 4,5 dengan konversi sebesar 87,8%. Karena reaksi fermentasi
merupakan reaksi eksotermis, maka digunakan jaket pendingin untuk
mempertahankan kondisi operasi.
Larutan etanol jernih pada lapisan atas R-03 dipompa menuju tangki
penampung (broth tank) V-01. Sedangkan sisa padatan yang telah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 38
mengendap dibuang melalui pipa blow down pada dasar R-03 untuk
selanjutnya diolah pada proses pengolahan limbah.
2.2.2.4 Tahap Pemurnian Hasil
Hasil proses fermentasi adalah larutan etanol 8,46% volum
diteruskan ke dalam broth tank atau tangki penampung (V-01).
Dari V-01, larutan etanol dilewatkan E-05 untuk dipanaskan
suhunya menjadi 99°C lalu dipompa menuju pipa feedmenara destilasi 1
(C-01).
Menara destilasi 1 beroperasi pada tekanan 1 atm, dengan top
temperature 93°C dan bottom temperature 100°C. Hasil atas C-01 adalah
larutan etanol 70% yang akan dikonsensasikan di condenser 1 (CD-
01)pada suhu 89°C, lalu dikumpulkan pada accumulator 1 (ACC-01)lalu
dipompauntuk sebagian dijadikan refluks C-01, sisanya akan diumpankan
ke menara destilasi 2 (C-02). Sedangkan hasil bawah adalah larutan etanol
0,17% volum yang akan diteruskan ke unit pengolahan limbah.
Menara destilasi 2 (C-02) beroperasi pada tekanan 1 atm dengan
suhu top adalah 83°C dan pada bottom adalah 100°C. Hasil atas C-02
adalah larutan etanol 95% volum, dikondensasikan dalam condenser 2
(CD-02) pada suhu 81°C, lalu ditampung dalam tangki accumulator 2
(ACC-02) untuk dibagi alirannya menjadi aliran refluks C-02dan sebagai
larutan etanol produk. Sedangkan hasil bawahnya adalah larutan etanol
0,16% volum yang diteruskan ke unit pengolahan limbah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 39
Larutan produk didinginkan dari suhu 81°C menjadi suhu 35°C di
E-05, lalu disimpan dalam storage tank (V-02).
2.3 Neraca Massa dan Neraca Panas
Produk : Etanol 95%
Kapasitas perancangan : 140kL/tahun
Waktu operasi selama 1 tahun : 350 hari
Waktu operasi setiap batch : 3 jam
2.3.1 Neraca Massa
Basis perhitungan : 1 operasi batch
Satuan : kg
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 40
2.3.1.1 Neraca Massa Overall
Tabel 2.1Jumlah Arus Input
Komponen
kg/batch
1 4 6 7 8 10 14 15 16 17 18
Pati 940,80 - - - - - - - - - -
Serat 6,72 - - - - - - - - - -
Air 172,48 3793,26 274,52 - 97,35 - - - - 33,28 209,42
Dekstrin - - - - - - - - - - -
Alpa amilase - - - 0,98 - - - - - - -
Glukosa - - - - - - - - - - -
Beta amilase - - - - - 0,50 - - - - -
Yeast - - - - - - 0,10 - - - -
Urea - - - - - - - 0,75 - - -
Phospat - - - - - - - - 0,15 - -
Karbondioksida - - - - - - - - - - -
Etanol - - - - - - - - - - -
Total 5530,31
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 41
Tabel 2.2Jumlah Arus Output
Komponen
kg/batch
3 20 22 25 26 27
Pati 9,41 - 195,63 - - -
Serat 0,07 - 6,65 - - -
Air 1,72 - 40,13 4277,98 21,96 158,07
Dekstrin - - 24,89 - - -
Alpa amilase - - 0,98 - - -
Glukosa - - 87,40 - - -
Beta amilase - - 0,50 - - -
Yeast - - 75,89 - - -
Urea - - - - - -
Phospat - - - - - -
CO2 - 307,52 - - - -
Etanol - - 2,87 5,47 312,96 0,20
Total 5530,31
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 42
2.3.1.2 Neraca Massa di sekitar Crusher1 (CR-01)
Tabel 2.3Neraca Massa di sekitar Crusher (CR-01)
Komponen Input Output
Arus F1 F2 F3
Air 172,48 170,76 1,72
Serat 6,72 6,65 0,07
Pati 940,8 931,39 9,41
Total arus 1120 1108,8 11,2
Total 1120,00 1120,00
2.3.1.3 Neraca Massa di sekitar Mixer (M)
Tabel 2.4Neraca Massa di sekitarMixer (M)
Komponen Input Output
Arus F2 F4 F5
Air 170,76 3793,26 3964,02
Serat 6,65 - 6,65
Pati 931,39 - 931,39
Total arus 1108,80 3793,26 4902,06
Total 4902,06 4902,06
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 43
2.3.1.4 Neraca Massa di sekitar Reaktor Likuifikasi (R-01)
Tabel 2.5 Neraca Massa di sekitar Reaktor Likuifikasi (R-01)
Arus Input Output
Komponen F5 F6 F7 F8 F8
Pati 931,39 - - - 195,63
Dekstrin - - - - 776,63
Air 3964,02 274,52 - 97,35 4295,01
Serat 6,65 - - - 6,65
Alpa amlse - - 0,98 - 0,98
Total Arus 4902,06 274,52 0,98 97,35 5274,91
Total 5274,91 5274,91
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 44
2.3.1.5 Neraca Massa di sekitar Reaktor Sakarifikasi (R-02)
Tabel 2.6Neraca Massa di sekitar Reaktor Sakarifikasi (R-02)
Arus Input Output
Komponen F9 F10 F11
Pati 195,63 - 195,63
Dekstrin 776,63 - 24,89
Air 4295,01 - 4255,45
Serat 6,65 - 6,65
alpa amlse 0,98 - 0,98
Glukosa - - 791,31
Beta amlse - 0,50 0,50
Total Arus 5274,91 0,50 5275,41
Total 5275,41 5275,41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 45
2.3.1.6 Neraca Massa di sekitar Split Arus
Tabel 2.7Neraca Massa di sekitar Split Arus
Arus Input Output
F11 F12 F13
Pati 195,63 18,51 177,12
Dekstrin 24,89 2,36 22,53
Air 4255,45 402,72 3852,72
Serat 6,65 0,63 6,02
alpa amlse 0,98 0,09 0,89
Glukosa 791,31 74,89 716,42
Beta amlse 0,50 0,05 0,45
Total Arus 5275,41 499,25 4776,16
Total 5275,41 5275,41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 46
2.3.1.7 Neraca Massa di sekitar Seeding Tank (SD)
Tabel 2.8Neraca Massa di sekitar Seeding Tank (SD)
Arus Input Output
Komponen F12 F14 F15 F16 F17 F18 F19
Pati 18,51 - - - - - 18,51
Dekstrin 2,36 - - - - - 2,36
Air 402,72 - - - 33,28 209,42 645,42
Serat 0,63 - - - - - 0,63
Alpa amlse 0,09 - - - - - 0,09
Glukosa 74,89 - - - - - -
Beta amlse 0,05 - - - - - 0,05
Yeast - 0,10 - - - - 75,89
Urea - - 0,75 - - - -
Posphat - - - 0,15 - - -
Total Arus 499,25 0,10 0,75 0,15 33,28 209,42 742,95
Total 742,95 742,95
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 47
2.3.1.8 Neraca Massa di sekitar Reaktor Fermentasi (R-03)
Tabel 2.9Neraca Massa di sekitar Reaktor Fermentasi (R-03)
Arus Input Output
Komponen F13 F19 F20 F21 F22
Pati 177,12 18,51 - - 195,63
Dekstrin 22,53 2,36 - - 24,89
Air 3852,72 645,42 - 4458,01 40,13
Serat 6,02 0,63 - - 6,65
Alpa amlse 0,89 0,09 - - 0,98
Glukosa 716,42 - - - 87,40
Beta amlse 0,45 0,05 - - 0,50
Yeast - 75,89 - - 75,89
CO2 - - 307,52 - -
Etanol - - - 318,63 2,87
Total Arus 4776,16 742,95 307,52 4776,65 434,94
Total 5519,11 5519,11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 48
2.3.1.9 Neraca Massa di sekitar Tangki Penampung (V-01)
Tabel 2.10Neraca Massa di sekitar Tangki Penampung (V-01)
Komponen Input Output
F28 F23
Etanol 318,63 318,63
Air 4458,01 4458,01
Total 4776,65 4776,65
2.3.1.10 Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi I (C-01)
Tabel 2.11Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi I (C-01)
Arus Input Output
Komponen F23 F24 F25
Etanol 318,63 313,16 5,47
Air 4458,01 180,03 4277,98
Total Arus 4776,65 493,20 4283,45
Total 4776,65 4776,65
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 49
2.3.1.11 Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi II (C-02)
Tabel 2.12Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi II (C-02)
Arus Input Output
Komponen F24 F26 F27
Etanol 313,16 312,96 0,20
Air 180,03 21,96 158,07
Total Arus 493,20 334,92 158,27
Total 493,20 493,20
2.3.2 Neraca Panas
Basis perhitungan : 1 operasi batch
Satuan : kJ
2.3.2.1 Neraca Panas di sekitar Crusher 1 (CR-01)
Tabel 2.13Neraca Panas di sekitar Crusher 1 (CR-01)
Komponen Input Output
Arus F1 F2 F3
Air 434,63 430,28 4,35
Serat 0,23 0,22 0,00
Pati 31,66 31,35 0,32
Total panas 466,52 461,85 4,67
Total 466,52 466,52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 50
2.3.2.2 Neraca Panas di sekitar Mixer (M)
Tabel 2.14Neraca Panas di sekitar Mixer (M)
Komponen Input Output
Arus F2 F4 F5
Air 430,28 9558,54 9988,82
Serat 0,22 - 0,22
Pati 31,35 - 31,35
Total panas 461,85 9558,54 10020,39
Total 10020,39 10020,39
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 51
2.3.2.3 Neraca Panas di sekitar Reaktor Liquifikasi (R-01)
Tabel2.15Neraca Panas di sekitar Reaktor Liquifikasi (R-01)
Komponen Input Output
F5 F6 F11
Pati 31,35 - 72,43
Air 9988,82 691,74 119424,24
Serat 0,22 - 2,46
Dekstrin - - 54292,84
Alpa amlse - - -
Total 10020,39 691,74 173791,97
Reaksi 44829,28
Steam 207909,11
Total 218621,25 218621,25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 52
2.3.2.4 Neraca panas di sekitar Reaktor Sakarifikasi (R-02)
Tabel2.16Neraca panas di sekitar Reaktor Sakarifikasi (R-02)
Komponen Input Output
F5 F11
Pati 39,51 39,51
Dekstrin 29614,28 949,01
Air 540735,59 535754,34
Serat 1,34 1,34
Alpa amlse - -
Glukosa - 15166,81
Beta amlse - -
Total 570390,72 551911,01
Reaksi 9166,0271
Air pendingin 27645,73
Total 579556,75 579556,75
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 53
2.3.2.5 Neraca panas di sekitar Reaktor Fermentasi (R-03)
Tabel2.17Neraca panas di sekitar Reaktor Fermentasi (R-03)
Komponen Input Output
F13 F19 F20 F21 F22
Pati 11,9228 1,2463 - - 13,1690
Dekstrin 286,3993 29,9372 - - 316,3365
Air 161481,5270 27051,9999 - 186731,2832 1682,0340
Serat 0,4055 0,0424 - - 0,4478
Alpa amlse - - - - -
Glukosa 4577,1543 - - - 558,4128
Beta amlse - - - - -
Yeast - 57331,9051 - - 57331,9051
CO2 - - 339506,9353 - -
Etanol - - - 5246,9160 46,8067
Total 166357,41 84415,13 339506,94 191978,20 166357,41
Reaksi 405368,7051
Air pendingin 64707,00
Total 656141,24 656141,24
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 54
2.3.2.6 Neraca panas di di sekitar Menara Destilasi 1 (C-01)
Tabel 2.18Neraca panas di sekitar Menara Destilasi 1 (C-01)
Komponen Input Output
F23 F24 F25
Etanol 36326,99 30227,65 632,12
Air 1656218,52 57902,50 1608161,76
Jumlah 1692545,51 88130,15 1608793,88
1696924,02
Reboiler 8717432,69 -
Kondenser - 8713054,18
Total 10409978,20 10409978,20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 55
2.3.2.7 Neraca panas di di sekitar Menara Destilasi 2 (C-02)
Tabel 2.19Neraca panas di sekitar Menara Destilasi 2 (C-02)
Komponen Input Output
Arus 24 Arus 26 Arus 27
Etanol 30227,65 25886,16 23,36
Air 57902,50 6169,40 59420,64
Jumlah 88130,15 32055,56 59444,00
91499,56
Reboiler 698855,68 -
Kondenser - 695486,27
Total 786985,83 786985,83
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 56
2.4 Lay Out Pabrik dan Peralatan
2.4.1 Lay out pabrik
Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat
fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk
mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta
keselamatan proses.
Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan
dalam menentukan tata letak pabrik adalah :
1. Pabrik bioetanolini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan),
sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.
2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa
depan.
3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan,
maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan
panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas
beracun.
4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan
biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia
memungkinkan konstruksi secara out door.
5. Harga tanah cukup murah, namun tetap diperlukan efisiensi dalam
pemakaian dan pengaturan ruangan/lahan agar menghemat biaya.
(Vilbrant, 1959)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 57
Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu :
a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol
Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran
operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian
proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang
dijual
b. Daerah proses
Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.
c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.
Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.
d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.
Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh
pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.
e. Daerah utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses
berlangsung dipusatkan.
(Vilbrant, 1959)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 58
Gambar 2.4Tata Letak Pabrik (plat layout)
2.4.2 Lay out peralatan
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out
peralatan proses pada pabrik etanol, antara lain :
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan
keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan
keamanan produksi.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan
kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 59
stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi
bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.
3. Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat
proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan
tambahan.
4. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja
dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini
bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera
diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga
diprioritaskan.
5. Pertimbangan ekonomi
Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya
operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.
6. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi
sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila
terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat
diminimalkan.
(Vilbrant, 1959)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 60
Tabel 2.20Jarak antar alat proses
Jarak antar alat Jarak mendatar Jarak ke atas
(ft) (m) (ft) (m)
Jalan raya utama ke batas pabrik 30 9,2 18 5,5
Jalan akses ke atas pabrik 25 7,6 16 4,9
Antar pompa < 25 Hp (19 kW) 2,5 0,76 12 3,7
Antar pompa > 25 Hp (19 kW) 3 0,92 14 4,3
Compressor ke alat lain 10 3,1 - -
Antar vessel vertikal 10 3,1 - -
Antar vessel horizontal
Diameter < 10 ft 4 1,2 4 1,2
Diameter > 10 ft 8 2,4 - -
Heat exchanger horizontal 4 1,2 3 0,92
Fired heater ke alat lain 50 15,3 - -
Pabrik ke control room 30 9,2 - -
(Backhurst, 1983)
Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :
- Kelancaran proses produksi dapat terjamin
- Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia
- Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan
produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB II Deskripsi Proses 61
E -02
E -04
Gambar 2.5 Tata Letak Alat Proses
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 62
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1 Crusher
Tabel 3.1Spesifikasi Crusher
Spesifikasi Crusher 1 Crusher2
Kode alat CR - 01 CR -02
Fungsi Mencacah gaplek menjadi
ukuran yang lebih kecil
(dari 5cm menjadi 2cm)
Menghaluskan/
menepungkan gaplek (dari 1
cm menjadi 20 mesh)
Panjang 1 m 1,1 m
Lebar 0,63 m 0,66 m
Tinggi 1 m 0,65 m
Penggerak Elektro motor 1 hp AC motor 7,5 kW
Pencacah pisau 16 buah -
Kecepatan putar - 1455 rpm
Kapasitas 250 – 400 kg/jam 210 – 820 kg/jam
Work index
singkong
7,5 7,5
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 63
3.2 Mixer (M)
Fungsi : Mencampur tepung singkong dengan air
Tipe : Tangki silinder vertikal, dengan head torispherical
Jumlah : 1 buah
Kondisi operasi : T = 30oC
P = 1 atm
Material : Carbon steel SA 283 grade C
Volume : 0,4817 m3
Diameter : 0,861m
Tinggishell : 0,861m
Tebal shell : 0,1875 in(0,004763 m)
Tebal head : 0,1875 in(0,004763 m)
Tinggihead : 0,198 m
Tinggi total : 1,258m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 64
3.3 Reaktor
Tabel3.2SpesifikasiReaktor
Spesifikasi ReaktorLikuifikasi ReaktorSakarifikasi ReaktorFermentasi
Kodealat R-01A/B R-02A/B R-03A/B/C
Fungsi tempat berlangsungnya
reaksi likuifikasi,
yaitupemecahanpatioleh
air menggunakan
katalisenzim alpha
amilase (Bachillus
licheniformis)menjadide
kstrin
tempat berlangsungnya
reaksisakarifikasi,
yaitupemecahan
dekstrin
olehairmenggunakan
katalis enzim β-amilase
(Aspergillus
niger)menjadiglukosa
tempat berlangsungnya
reaksi fermentasi larutan
glukosa
denganbantuankatalisenzi
mzymase (yeast
saccharomyces
cereviceae)
menjadietanol
Tipe Reaktortangkiberpengad
uk
Reaktortangkiberpenga
duk.
Reaktortangkitanpapenga
duk
Jumlah 2 buah 2 buah 3 buah
Volume 11,2829 m3 8,7512 m3 6,2052 m3
Suhuoperasi 80 ºC 55 ºC 35 ºC
Tekananoperasi 1,2 atm 1,2atm 1,2atm
Waktu tinggal 2 jam 1 jam 34 jam
Material Stainless steel SA-167 Stainless Steel SA-167 Stainless Steel SA-167
Diameter 2,464 m 2,264 m 1,577 m
Tinggi shell 2,464m 2,264m 3,154m
Tebal shell 0,25in(0,00635 m) 0,1875 in (0,004763 m) 0,1875 in (0,004763 m)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 65
Tabel 3.2SpesifikasiReaktor (lanjutan)
Spesifikasi ReaktorLikuifikasi ReaktorSakarifikasi ReaktorFermentasi
Jenis head torispherical head torispherical head torispherical head
Tinggi head 0,482 m 0,440 m 0,315 m
Tebal head 0,25 in (0,00635 m) 0,1875 in (0,004763 m) 0,1875 in (0,004763 m)
Tinggi total 2,464m 3,144m 3,784m
Pengaduk
Jenis 6 Flat Blade Turbine
dengan baffle
Flat Blade Turbine
dengan baffle
-
Jumlah 1 buah 1 buah -
Diameter 0,821 m 0,754 m -
Kecepatan 23,76 rpm 81,23rpm -
Daya 1 Hp 6 Hp -
Alatpenukarpanas
Tipe Injeksi steamlangsung Jaket pendingin Jaket pendingin
Bahan Saturated steam144°C
3,87 atm
air pendingin air pendingin
Ukuran - Lebar jaket 0,029m Lebar jaket 0,020m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 66
3.4 Tangki
Tabel 3.3SpesifikasiTangki
Spesifikasi Seeding Tank Tangkipenampung Tangkipenyimpan
Kodealat ST V-01 V-02
Fungsi Mengembangbiakkany
east Saccharomyces
cerevisiae
Menampung larutan
etanol
untukdiumpankan ke
MD
Menyimpan produk etanol
Tipe Tangki silinder tegak,
torispherical head
Tangki silinder tegak,
torispherical head
Tangki silinder tegak, flat
bottomtorispherical head
Jumlah 3 buah 1buah 1buah
Volume 0,8534 m3 5,7462 m3 3,5574 m3
Suhuoperasi 35 oC 35 ºC 35 ºC
Tekananoperasi 1,2 atm 1,2atm 1,2atm
Waktu tinggal 2 jam 3 jam 7 hari
Material Stainless steel SA-167 Stainless Steel SA-167 Stainless Steel SA-167
Diameter 1,042m 1,941 m 1,654 m
Tinggi shell 1,042 m 1,941m 1,654 m
Tebal shell 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m)
Tinggi head 0,231 m 0,382 m 0,334 m
Tebal head 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m)
Tinggi total 1,505 m 2,705 m 1,989 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 67
3.5 Accumulator
Tabel 3.4SpesifikasiAccumulator
Spesifikasi Accumulator 1 Accumulator2
Kode alat ACC – 01 ACC – 02
Fungsi Menyimpan kondensat
larutan etanol dari CD-01
Menyimpan kondensat
larutan etanol dari CD-02
Tipe Tangki silinder horizontal, dengan headtorispherical
Jumlah 1 buah 1 buah
Suhu operasi 89oC 81oC
Tekanan operasi 1,2 atm 1,2 atm
Material Stainless steel SA-167 Stainless steel SA-167
Volume 0,4991 m3 0,069 m3
Diameter 0,582 m 0,301 m
Panjang shell 1,747m 0,903 m
Tebal shell 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m)
Tebal head 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m)
Panjang head 0,152 m 0,103 m
Panjang total 2,053 m 1,110 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 68
3.6 Menara Destilasi
Tabel 3.5SpesifikasiMenaraDestilasi
Spesifikasi Menara Destilasi 1 Menara Destilasi 2
Kode alat C - 01 C -02
Fungsi Memisahkan produk
etanol dan air dengantop
product larutan etanol
70% volum
Memisahkan produk
etanol dan air dengan top
product larutan etanol
95% volum
Tipe packing column packing column
Jumlah 1 buah 1 buah
Material Stainless steel SA-167 Stainless steel SA-167
Tekanan operasi 1,2 atm 1,2 atm
Suhu top 93oC 83oC
Suhu bottom 100 °C 100 °C
Diameter 1 m 0,7 m
Tebal shell 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m)
Jenis head Torispherical head Torispherical head
Tinggi head 0,329 m 0,181 m
Tebal head 0,1875 in(0,004763 m) 0,1875 in(0,004763 m)
Jenis packing pallring metal1 inch pallring metal1 inch
HETP 0,4 m 0,36 m
Tinggi total 18,585 m 11,498 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 69
3.7 Heat Exchanger 1 (E-01)
Tabel 3.6Spesifikasi Heat Exchanger
Spesifikasi Heat Exchanger 1 Heat Exchanger 2 Heat Exchanger 3 Heat Exchanger 4
Kode alat E – 01 E - 02 E - 03 E - 04
Fungsi Menurunkan suhu larutan
dekstrin keluaran reaktor
likuifikasi menuju ke
reaktor sakarifikasi
Menurunkan suhu larutan
glukosa keluaran reaktor
sakarifikasi menuju ke
reaktor fermentor dan
seeding tank
Memanaskan larutan
etanol keluaran tangki
penampung menuju ke
menara distilasi 1
Menurunkan suhu
larutan etanol 95%
keluaran ACC-02 untuk
disimpan dalam storage
tank.
Tipe Double pipe heat exchanger
Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah
Beban panas 57930,6571 kJ/jam 122721,4424 kJ/jam 182823,7655 kJ/jam 12997,1280 kJ/jam
Luas transfer panas 0,4354 m2 4,0892 m2
6,1338 m2
0,4694 m2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 70
Tabel 3.6Spesifikasi Heat Exchanger (lanjutan)
Spesifikasi Heat Exchanger 1 Heat Exchanger 2 Heat Exchanger 3 Heat Exchanger 4
Panjang pipa E – 01 14,6304 m 21,9456 m 1,6794 m
Annulus
Fluida larutan dekstrin larutan glukosa steam larutan etanol95%
Laju alir 1758,30 kg/jam 5275,41 kg/jam 85,7603 kg/jam 111,64 kg/jam
Material Carbon Steel SA 283 grade C, Schedule Number 40
Suhu masuk 80 oC 55 oC 144 oC 81oC
Suhu keluar 55 oC 35 oC 144 oC 35 oC
OD 4,5 in (0,1143 m) 4,5 in (0,1143 m) 4,5 in (0,1143 m) 4,5 in (0,1143 m)
ID 4,026 in (0,1023 m) 4,026 in (0,1023 m) 4,026 in (0,1023 m) 4,026 in (0,1023 m)
∆P 0,0129 Psi 0,0891 Psi 7,0883.10-5 Psi 4,8696.10-5 Psi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 71
Tabel 3.6Spesifikasi Heat Exchanger (lanjutan)
Spesifikasi Heat Exchanger 1 Heat Exchanger 2 Heat Exchanger 3 Heat Exchanger 4
Inner pipe
Fluida air pendingin air pendingin larutan etanol air pendingin
Laju alir 7653,5571 kg/jam 5854,0822 kg/jam 4776,65 kg/jam 621,3007 kg/jam
Material Carbon Steel SA 283 grade C, Schedule Number 40
Suhu masuk 30 oC 30 oC 35 oC 30oC
Suhu keluar 45 oC 35 oC 99oC 35 oC
OD 3,5 in (0,0889 m) 3,5 in (0,0889 m) 3,5 in (0,0889 m) 3,5 in (0,0889 m)
ID 3,068 in (0,0779 m) 3,068 in (0,0779 m) 3,068 in (0,0779 m) 3,068 in (0,0779 m)
∆P 1,731.10-8 Psi 1,2909.10-8 Psi 1,9325.10-7 Psi 3,7560.10-9Psi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 72
Tabel 3.6Spesifikasi Heat Exchanger (lanjutan)
Spesifikasi Heat Exchanger 1 Heat Exchanger 2 Heat Exchanger 3 Heat Exchanger 4
Uc 178,1025 Btu/j.ft2.F 207,3724 Btu/j.ft2.F 427,2074 Btu/j.ft2.F 427,2074 Btu/j.ft2.F
Ud 95,1045 Btu/j.ft2.F 102,8569Btu/j.ft2.F 171,2099 Btu/j.ft2.F 171,2099 Btu/j.ft2.F
Rd required 0,0049j.ft2.F/Btu 0,0049j.ft2.F/Btu 0,0035 j.ft2.F/Btu 0,0035 j.ft2.F/Btu
Rd 0,0049j.ft2.F/Btu 0,0049j.ft2.F/Btu 0,0091 j.ft2.F/Btu 0,0035 j.ft2.F/Btu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 73
3.8 Condenser
Tabel 3.7Spesifikasi condenser
Spesifikasi Condenser 1 Condenser 2
Kode alat CD – 01 CD - 02
Fungsi Mengkondensasikan uap
hasil atas menara
destilasi 1
Mengkondensasikan uap
hasil atas menara
destilasi 2
Tipe Shell and Tube Double pipe heat
exchanger
Jumlah 1 buah 1 buah
Beban panas 2904351,3920 kJ/jam 231828,7577 kJ/jam
Luas transfer panas 23,7058 m2 4,8495 m2
Panjang pipa 1,828 m 36,576m
Annulus / Shell side
Fluida Vapor top product C-01 vapor top product C-02
Laju alir 2166,41 kg/jam 262,67 kg/jam
Material Stainless steel SA-167, Schedule Number 40
Suhu masuk 30 oC 83oC
Suhu keluar 60oC 81oC
OD - 2,88 in (0,0732 m)
ID 19,25 in (0,4890 m) 2,496 in (0,0634 m)
∆P 0,0406 Psi 4,696.10-4Psi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 74
Tabel 3.7Spesifikasi condenser(lanjutan)
Spesifikasi Condenser 1 Condenser 2
Inner pipe/ Tube
Fluida air pendingin air pendingin
Laju alir 18821,6597 kg/jam 1502,3671kg/jam
Material Stainless steel SA-167, Schedule Number 40
Suhu masuk 30 oC 30 oC
Suhu keluar 60oC 60oC
OD 0,75 in (0,0191 m) 1,66 in (0,0422 m)
ID 0,652 in (0,0166 m) 1,38 in (0,0351 m)
∆P 0,2 Psi 1,3128.10-6 Psi
Uc 81,1100 Btu/j.ft2.F 32,7636 Btu/j.ft2.F
Ud 59,7932Btu/j.ft2.F 29,3068 Btu/j.ft2.F
Rd required 0,0043j.ft2.F/Btu 0,0036 j.ft2.F/Btu
Rd 0,0044j.ft2.F/Btu 0,0037 j.ft2.F/Btu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 75
3.9 Reboiler 1(RE – 01)
Tabel 3.8Spesifikasi Reboiler
Spesifikasi Reboiler 1 Reboiler 2
Kode alat RE – 01 RE - 02
Fungsi Menguapkan sebagian
liquid hasil bawah
menara destilasi 1
Menguapkan sebagian
liquid hasil bawah
menara destilasi 2
Tipe Double pipe heat exchanger
Jumlah 1 buah 1 buah
Beban panas 2905810,8962 kJ/jam 232951,8941 kJ/jam
Luas transfer panas 20,4461 m2 9,6991 m2
Panjang pipa 73,1520 m 73,152 m
Annulus
Fluida steam steam
Laju alir 1363,0786 kg/jam 109,2747 kg/jam
Material Stainless steel SA-167, Schedule Number 40
Suhu masuk 144oC 144oC
Suhu keluar 144oC 144oC
OD 4,5 in (0,1143 m) 2,88 in (0,0732 m)
ID 4,026 in (0,1023 m) 2,496 in (0,0634 m)
∆P 3,5467 Psi 0,02969 Psi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 76
Tabel 3.8Spesifikasi Reboiler(lanjutan)
Spesifikasi Reboiler 1 Reboiler 2
Inner pipe
Fluida bottom product C-01 bottom product C-02
Laju alir 2757,94 kg/jam 166,11 kg/jam
Material Stainless steel SA-167, Schedule Number 40
Suhu masuk 100 oC 100 oC
Suhu keluar 100oC 100oC
OD 3,5 in (0,0889 m) 1,66 in (0,0422m)
ID 3,068 in (0,0779 m) 1,38 in (0,0351 m)
∆P 3,5495Psi 3,92311.10-7Psi
Uc 76,8438 Btu/j.ft2.F 12,5842 Btu/j.ft2.F
Ud 71,3602 Btu/j.ft2.F 12,0533 Btu/j.ft2.F
Rd required 0,001 j.ft2.F/Btu 0,0035 j.ft2.F/Btu
Rd 0,0016 j.ft2.F/Btu 0,0068 j.ft2.F/Btu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 77
3.10 Pompa
Tabel 3.9Spesifikasi Pompa
Spesifikasi Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3 Pompa 4 Pompa 5
Kode alat P – 01A/B P – 02A/B P – 03A/B P – 04A/B P – 05A/B
Fungsi Mengalirkan larutan
pati dari crusher 2
ke reaktor likuifikasi
1
Mengalirkan larutan
dekstrin dari reaktor
likuifikasi 1ke
reaktor likuifikasi 2
Mengalirkan larutan
dekstrin dari reaktor
likuifikasi 2 ke
reaktor sakarifikasi1
Mengalirkan larutan
glukosa dari reaktor
sakarifikasi 1 ke
reaktor sakarifikasi 2
Mengalirkan larutan
glukosa dari reaktor
sakarifikasi 2 ke fermentor
dan seeding tank
Kapasitas 8,1131gpm 8,9107gpm 8,6963gpm 8,7034gpm 3,6752gpm
Tenaga pompa 149,1 Watt 1118,5 Watt 1118,5 Watt 372,85 Watt 312,85 Watt
Tenaga motor 200 Watt 1491,4 Watt 1491,4 Watt 500 Watt 500 Watt
NPSHrequired 0,349 m 0,371 m 0,365 m 0,366 m 0,206 m
NPSHavailable 11,154 m 9,642 m 9,141 m 9,174 m 10,022 m
Pompa berjenis pompa sentrifugal, dengan masing2 pompa berjumlah 2 buah; 1 beroperasi dan 1 stand by.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari SingkongKering (Gaplek)
dengan Proses EnzimatisKapasitas 140kL/tahun
BAB III SpesifikasiPeralatan Proses 78
Tabel 3.9SpesifikasiPompa (lanjutan)
Spesifikasi Pompa 6 Pompa 7 Pompa 8 Pompa 9 Pompa 10
Kode alat P – 06A/B P – 07A/B P – 08A/B P – 09A/B P – 10A/B
Fungsi Mengalirkan bibit
yeast dari seeding
tank ke reaktor
fermentor
Mengalirkan larutan
etanol dari
reaktorfermentor ke
tangki penampungan
Mengalirkan larutan
etanol dari tangki
penampungan ke
menara distilasi 1
Mengalirkanlarutan
alkohol dari
accumulator 1 ke refluk
MD 1 dan feed MD2
Mengalirkan larutan
alkohol dari accumulator
2 ke refluk MD 2 dan
tangki penampung
Kapasitas 3,7575gpm 25,3004gpm 25,3004 gpm 13,1894 gpm 1,8221 gpm
Tenaga pompa 149,1 Watt 1118,5 Watt 1118,5 Watt 5219,9 Watt 1491,4 Watt
Tenaga motor 200 Watt 1491,4 Watt 1491,4 Watt 6711,3 Watt 2273,1 Watt
NPSHrequired 0,209 m 0,745 m 0,745 m 0,483 m 0,129 m
NPSHavailable 11,897 m 11,224 m 22,926 m 33,353 m 30,150 m
Pompa berjenis pompa sentrifugal, dengan masing2 pompa berjumlah 2 buah; 1 beroperasi dan 1 stand by.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 79
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSESDAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan
utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang proses produksi dalam
pabrik. Utilitas di pabrik etanol yang dirancang meliputi unit pengadaan
air, unit pengadaan steam, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan
bakar, danunit pengolahan limbah.
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi
kebutuhan air sebagai berikut :
a. Air proses
b. Air pendingin
c. Air umpan boiler
d. Air konsumsi umum dan sanitasi
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media
pemanas di reaktor likuifikasi danheat exchanger, sebagai media
sterilisasi di seeding tank.
3. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk
peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 80
elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Penyediaan
lisrik didapat dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik
dari PLN mengalami gangguan.
4. Unit pengadaan bahan bakar
Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler
dan generator.
5. Unit pengolahan limbah
Unit ini bertugas untuk mengolah limbah yang berasal dari proses
fermentasi dan distilasi etanol.
4.1.1 Unit Pengadaan Air
4.1.1.1 Air Pendingin
Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh
dari sungai Bengawan Solo yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan
digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor-
faktor sebagai berikut :
a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya
murah.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
Air pendingin ini digunakan sebagai media pendingin pada
kondensor, fermentor dan heat exchanger. Hal-hal yang perlu diperhatikan
dalam pengolahan air sungai sebagai pendingin adalah :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 81
a. Partikel-partikel besar/makroba (makhluk hidup sungai dan konstituen
lain).
b. Partikel-partikel kecil/mikroba (ganggang dan mikroorganisme sungai).
Tabel 4.1Kebutuhan air pendingin
No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)
1 E – 01 Heat Exchanger 7653,5571
2 E – 02 Heat Exchanger 5854,0822
3 E – 04 Heat Exchanger 621,3007
4 R – 02 A/B Reaktor Sakarifikasi 1537,2281
5 R – 03 A/B/C Reaktor Fermentor 4291,6450
6 CD – 01 Kondensor 18814,0686
7 CD – 02 Kondensor 1502,3671
Total kebutuhan air pendingin 40274,4288
Densitas air pada 30oC adalah =999,56kg/m3(Geankoplis, 2003)
Volume air yang dibutuhkan =40,2919 m3/jam
Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar
panas maka perlu diadakan pengolahan air sungai. Pengolahan dilakukan
secara fisis dan kimia. Pengolahan tersebut antar lain meliputi screening,
pengendapan, penggumpalan, chlorinasi, dandemineralisasi.
Tahapan pengolahan air sungai adalah air sungai dihisap dari
sungai ke bak penampungan dengan menggunakan pompa. Sebelum
masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen untuk menyaring
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 82
partikel dengan ukuran besar. Di dalam bak penampungan air sungai
dibiarkan selama 24 jam agar kotoran yang masih terikut dapat
terendapkan secara gravitasi. Air sungai kemudian dialirkan ke flokulator.
Di dalam flokulator diinjeksikan larutan tawas 5%, larutan kapur 5%, dan
larutan polyelektrolit 5%. Dari flokulator air sungai kemudian dialirkan ke
dalam clarifieruntuk mengendapkan gumpalan partikel-partikel
halus.Endapan kemudian dikeluarkan sebagai blowdown, melalui bagian
bawah clarifier. Air sungai kemudian dialirkan ke saringan pasir untuk
menghilangkan partikel-partikel yang masih lolos di clarifier. Air sungai
yang sudah bersih kemudian dialirkan ke tangki klorinasi untuk proses
klorinasi dengan menambahkan kalsium hipokloritsebagai desinfektan
untuk mematikan kandungan biologis dalam air. Konsentrasi calsium
hipoklorit dijaga sekitar 0,2 – 0,5 ppm. Untuk menjaga pH air, ditambah
larutan Ca(OH)2 sehingga pH-nya sekitar 6,8 – 7,0.
Dari tangki klorinasi air dialirkan ke kation exchanger dan anion
exchanger yang merupakan unit penukar ion untuk menghilangkan
mineral terlarut dalam air, seperti Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3-, SO4
-, Cl-.
Setelah melalui tahapan diatas maka air pendingin bisa dialirkan ke alat
proses. Air pendingin yang telah digunakan sebagai media pendingin
disirkulasikan kembali dengan mendinginkannya di cooling tower.
Pada cooling tower terjadi kehilangan air karena adanya penguapan,
drift dan blowdown sehingga memerlukan make-up air pendingin. Jumlah
make-up air pendingin yang diperlukan sebesar = 3,3550m3/jam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 83
4.1.1.2 Air Proses
Kebutuhan air proses dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.2Kebutuhan Air Proses
No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)
1 M Mixer 1264,4211
2 R – 01 A Reaktor Likuifikasi 91,5052
3 SD – 01 A/B Seeding tank 209,4158
Total kebutuhan air proses 1565,3420
Volume air yang dibutuhkan = 1,5660 m3/jam.
Rangkaian proses pengolahan air proses menjadi satu bagian dengan
proses pengolahan air pendingin.
4.1.1.3 Air Umpan Boiler
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan
boiler adalah sebagai berikut :
a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi
Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung
larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut.
b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)
Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu
tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 84
c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)
Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming
pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik,
anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek
pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi. (Everett, 1998)
Tabel 4.3Kebutuhan Air untuk Steam
No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)
1 R – 01 A Reaktor Likuifikasi 32,4510
2 SD – 01 A/B Seeding tank 33,2834
3 E – 03 Heat exchanger 85,7603
5 RE – 01 Reboiler 1362,5297
6 RE – 02 Reboiler 110,2775
Total kebutuhan air untuk steam 1624,3019
Volume air yang dibutuhkan = 1,6250m3/jam.
Diperkirakan air yang hilang sebesar 20% sehingga kebutuhan air untuk
make-up air umpan boiler sebesar = 0,3250 m3/jam.
Air sungai yang sudah bersih dari tangki klorinasi, kemudian
dipompa menjadi air umpan boiler melalui beberapa tahapan pengolahan
yang meliputi :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 85
1. Kation Exchanger
Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang
terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi
tumpukan butir-buir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah
jenis C-300 dengan notasi RH2. Adapun reaksi yang terjadi dalam
kation exchanger adalah:
2NaCl + RH2 RNa2 + 2 HCl
CaCO3 + RH2 RCa + H2CO3
BaCl2 + RH2 RBa + 2 HCl
Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan
menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu
regenerasi adalah:
RNa2 + H2SO4 RH2 + Na2SO4
RCa + H2SO4 RH2 + CaSO4
RBa + H2SO4 RH2 + BaSO4
2. Anion Exchanger
Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi
yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak.
Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH)2.
Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah:
R(OH)2 + 2 HCl RCl2 + 2 H2O
R(OH)2 + H2SO4 RSO4 + 2 H2O
R(OH)2 + H2CO3 RCO3 + 2 H2O
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 86
Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%.
Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah:
RCl2 + 2 NaOH R(OH)2 + 2 NaCl
RSO4 + 2 NaOH R(OH)2 + 2 Na2SO4
RCO3 + 2 NaOH R(OH)2 + 2 Na2CO3
3. Deaerasi
Merupakan proses penghilangan gas - gas terlarut, terutama oksigen
dan karbondioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam.
Oksigen terlarut dapat merusak baja. Gas – gas ini kemudian dibuang
ke atmosfer.
4. Tangki Umpan Boiler
Unit ini berfungsi menampung air umpan boiler dengan waktu tinggal
24 jam. Ke dalam tangki ini ditambahkan bahan-bahan yang dapat
mencegah korosi dan kerak, antara lain:
a. Hidrazin (N2H4)
Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut
terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler.
Adapun reaksi yang terjadi adalah:
N2H4(aq) + O2(g) N2(g) + 2 H2O (l)
b. NaH2PO4
Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak dengan kadar
12-17 ppm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 87
4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari
air sungai. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum,
laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan
sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat
kimia, dan syarat bakteriologis.
Syarat fisik :
a. Suhu di bawah suhu udara luar
b. Warna jernih
c. Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau
Syarat kimia :
a. Tidak mengandung zat organik
b. Tidak beracun
Syarat bakteriologis :
Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang
pathogen.(Raymond D, 1999)
Jumlah air sungai untuk air konsumsi dan sanitasi = 200 kg/jam = 0,2001
m3/jam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 88
Tahap pengolahan air konsumsi umum dan sanitasi:
Rangkaian proses pengolahan air konsumsi umum dan sanitasi menjadi
satu bagian dengan proses pengolahan air pendingin, air proses dan air
umpan boiler, hanya saja untuk air konsumsi umum dan sanitasi tidak
perlu melalui tahap demineralisasi. Dari tangki klorinasi kemudian
dialirkan ke tangki penampung air rumah tangga dan kantor dengan waktu
tinggal 24 jam. Skema pengolahan air sungai dapat dilihat pada gambar
4.1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 89
Gambar 4.1Proses Pengolahan Air Sungai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 90
Tabel 4.4Total Kebutuhan Air Sungai
Kebutuhan Jumlah
kg/jam m3/jam
Air Proses 1565,3420 1,5660
Make up air pendingin 3353,5265 3,3550
Make up air umpan boiler 324,8604 0,3250
Air konsumsi umum dan sanitasi 200 0,2001
Total 5443,7289 5,4461
Dengan overdesign 10%, maka total air sungai yang harus disediakan
sebanyak 5988,1017kg/jam.
4.1.2 Unit Pengadaan Steam
Steam yang diproduksi pada pabrik etanol ini digunakan sebagai
media pemanas reaktor,reboiler, heat exchanger dan media sterilisasi.
Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler. Steam yang
dihasilkan dari boiler ini mempunyai suhu 144oC dan tekanan 3,87atm
dengan asumsi heat loss 10%. Steam yang dibutuhkan untuk proses dan
pemanas, ditambah heat loss sebesar 10% berjumlah 1786,7321kg/jam.
Spesifikasi boiler yang dibutuhkan :
Kode : B-01
Fungsi : Memenuhi kebutuhan steam
Jenis : Boiler pipa api
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 91
Jumlah : 1 buah
Tekanan steam : 58,66 psia (4 atm)
Suhu steam : 291,2 oF (144oC)
Efisiensi : 80 %
Bahan bakar : Industrial Diesel Oil (IDO)
Kebutuhan bahan bakar : 34,5L/jam
4.1.3 Unit Pengadaan Listrik
Kebutuhan tenaga listrik di pabrik etanol ini dipenuhi oleh PLN
dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat
berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN.
Generator yang digunakan adalah generator arus bolak-balik
karena :
a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar
b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan
Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
2. Listrik untuk AC (air conditioner)
3. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
4. Listrik untuk penerangan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 92
Besarnya kebutuhan listrik masing – masing keperluan di atas
dapat diperkirakan sebagai berikut :
4.1.3.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan keperluan
pengolahan air diperkirakan sebagai berikut :
Tabel 4.5Kebutuhan istrik untuk keperluan proses dan utilitas
No Nama Alat Σ hp kW Waktu operasi
(jam)
Total
kWh
1 Crusher 1 1 1 0,7457 1 0,7457
2 Crusher 2 1 10 7,5 1 7,5030
3 P-01 1 0,30 0,2237 2 0,4474
4 P-02 1 2 1,4914 2 2,9828
5 P-03 1 2 1,4914 1 1,4914
6 P-04 1 0,70 0,5220 1 0,5220
7 P-05 1 0,70 0,5220 1 0,5220
8 P-06 1 0,30 0,2237 1 0,2237
9 P-07 1 2 1,4914 1 1,4914
10 P-08 1 2 1,4914 3 4,4742
11 P-09 1 9 6,7113 3 20,1339
12 P-10 1 3 2,2371 3 6,7113
13 R-01 2 1 0,7457 2 1,4914
14 R-02 2 6 4,4742 1 4,4742
15 Mixer 1 2 1,4914 1 1,4914
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 93
Tabel 4.5Kebutuhan Listrik untuk keperluan proses dan utilitas (lanjutan)
No Nama Alat Σ hp kW Waktu operasi
(jam)
Total
kWh
16 PWT-01 1 0,30 0,2237 24 5,3690
17 PWT-02 1 1 0,5220 24 12,5278
18 PWT-03 1 0,20 0,1492 24 3,5794
19 PWT-04 1 0,20 0,1492 24 3,5794
20 PWT-05 1 0,40 0,2983 24 7,1587
21 PWT-06 1 0,10 0,0746 24 1,7897
22 PWT-07 1 0,10 0,0746 24 1,7897
23 PWT-08 1 1 0,746 24 17,8968
24 PWT-09 1 0,10 0,0746 24 1,7897
25 PWT-10 1 0,20 0,1492 24 3,5794
26 PWT-11 1 0,20 0,1492 24 3,5794
27 PWT-12 1 0,20 0,1492 24 3,5794
28 PWT-13 1 0,20 0,1492 24 3,5794
29 Fan cooling tower 2 1 0,7457 24 17,8968
Total 47 35,0193 142,4001
Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas
sebesar 47 HP atau35,0193 kW. Untuk menghasilkan 1 liter etanol 95%
membutuhkan listrik sebesar 0,3560 kWh.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 94
4.1.3.2 Listrik untuk AC
Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 1500 Watt atau 1,5 kW.
4.1.3.3 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi
Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 1000 Watt atau 1 kW.
4.1.3.4 Listrik untuk Penerangan
Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan:
DU
FaL
.
.=
dengan :
L : Lumen per outlet
a : Luas area, ft2
F : foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 3th ed)
U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 3th ed)
D : Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 3th ed)
Perhitungan jumlah lumen dapat dilihat pada Tabel 4.6
Tabel 4.6Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan
No Bangunan Luas, m2 Luas, ft2 F U D lumen
1 Pos keamanan 15 161,45 20 0,42 0,75 10251,09
2 Parkir 158 1700,66 10 0,49 0,75 46276,37
3 Kantin 27 290,62 20 0,51 0,75 15195,74
4 Kantor 220 2368,00 35 0,60 0,75 184177,99
5 Ruang kontrol 28 301,38 40 0,56 0,75 28703,06
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 95
Tabel 4.6Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan (lanjutan)
No Bangunan Luas, m2 Luas, ft2 F U D lumen
6 Laboratorium 16 172,22 40 0,56 0,75 16401,75
7 Proses 504 5424,88 30 0,59 0,75 367788,40
8 Mushola 15 161,45 20 0,55 0,75 7828,11
9 Utilitas 144 1549,97 10 0,59 0,75 35027,47
10 Storage and loading 52 559,71 10 0,59 0,75 12648,81
11 Bengkel & Gudang 36 387,49 5 0,51 0,75 5065,25
12 Pemadam 6 64,58 20 0,51 0,75 3376,83
13 Jalan dan taman 468 5037,39 5 0,55 0,75 61059,24
14 Area perluasan 384 4133,24 5 0,57 0,75 48342,00
Total 2073 22313,04 842142,11
Jumlah lumen :
• untuk penerangan dalam ruangan = 571.306,60 lumen
• untuk penerangan bagian luar ruangan = 133.227,79 lumen
Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu
fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight
40 W mempunyai 1920 lumen (Tabel 18 Perry 3th ed.).
Jadi jumlah lampu dalam ruangan = 1920
571.306,60
= 298 buah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 96
Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100
Watt, dimana lumen output tiap lampu adalah 3000 lumen (Perry 3th ed.).
Jadi jumlah lampu luar ruangan = 3000
133.227,79
= 45 buah
Total daya penerangan = ( 40 W x 298 + 100 W x 45 )
= 16.420 W
= 16,2 kW
Tabel 4.7Total Kebutuhan Listrik Pabrik
No Kebutuhan kW
1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 35,02
2 Listrik untuk keperluan penerangan 15,94
3 Listrik untuk AC 1,5
4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 1
Total 53,46
Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik
mempunyai efisiensi 80 % kapasitas total untuk kebutuhan listrik
(beberapa alat yang membutuhkan genset), sehingga generator yang
disiapkan harus mempunyai output sebesar 27kW.
Spesifikasi generator yang diperlukan:
Kode : GU-01
Fungsi : Memenuhi kebutuhan listrik
Jenis : AC generator
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 97
Jumlah : 1 buah
Kapasitas :27 kW
Tegangan : 220/360 Volt
Efisiensi : 80 %
Bahan bakar : Industrial Diesel Oil (IDO)
Kebutuhan bahan bakar : 3,2L/jam
4.1.4 Unit pengadaan bahan bakar
Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi
kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang
digunakan adalah industrial diesel oil.
Pemilihan industrial diesel oil sebagai bahan bakar didasarkan
pada alasan :
1. Mudah didapat karena ketersediaannya yang melimpah
2. Lebih ekonomis
Bahan bakar industrial diesel oil yang digunakan mempunyai
spesifikasi sebagai berikut :
• Heating Value : 18800 Btu/lb
• Density : 54,3187 lb/ft3
• Efisiensi bahan bakar : 80%
(www.transportation.anl.gov)
Kebutuhan bahan bakar dapat diperkirakan sebagai berikut :
Bahan bakar = h . . eff
alat Kapasitas
ρ
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 98
a. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler
Kapasitas boiler = 794885,2410Btu/jam
Kebutuhan bahan bakar = 1,2162 ft3/jam
= 34,4399L/jam
b. Kebutuhan bahan bakar untuk generator
Kapasitas generator = 27kW
= 92128,16Btu/jam
Kebutuhan bahan bakar = 0,1128 ft3/jam
= 3,1933 L/jam
Jadi kebutuhan IDO total = 37,7 L/jam
Untuk menghasilkan 1 liter etanol membutuhkan bahan bakar industrial
diesel oil(IDO) sebesar 0,0861 liter.
4.1.5 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari proses produksi pabrik etanol ini berupa limbah padat,
cair dan gas. Limbah ini diolah di Unit Pengolahan Limbah.
4.1.5.1 Pengolahan Limbah Padat
Limbah padat yang dihasilkan merupakan sludge (endapan sisa
proses fermentasi). Sludge ini kemudian ditampung dalam bak
penampungan dan dikeringkan. Sludge kering ini dapat digunakan sebagai
pupuk kompos.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 99
4.1.5.2 Pengolahan Limbah Cair
Sebelum limbah cair dibuang ke aliran sungai harus melewati
pengolahan terlebih dahulu di unit pengolahan limbah untuk menetralisasi
zat yang mungkin terkandung, sehingga tidak menimbulkan pencemaran
sungai.
Limbah yang dihasilkan oleh pabrik etanol adalah limbah cair
yang berasal dari air limbah proses. Air limbah proses adalah limbah cair
yang berasal dari hasil bawah menara distilasi (MD-01) dan hasil bawah
menara distilasi (MD-02).
Berikut diagram pengolahan limbah cair di pabrik etanol :
Gambar 4.2Skema Pengolahan Limbah
1. Bak Penampung
Limbah cair dari berbagai sumber ditampung dari bak penampung. Fungsi
unit ini adalah penampung sementara limbah cair dan untuk menurunkan
suhu limbah cair.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 100
2. Pipa pengaliran
Limbah cair yang sudah turun suhunya kemudian dialirkan menuju ke
sungai melalui pipa pengaliran.
4.1.5.3 Pengolahan Limbah Gas
Limbah gas berasal dari gas hasil pembakaran bahan bakar boiler
dan fermentor berupa CO2dan H2O. Gas tersebut langsung dibuang ke
udara bebas.
4.2 Laboratorium
Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik
untuk memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut
digunakan untuk evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi,
dan untuk pengendalian mutu.
Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik
pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk
yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian
mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada
hasil atau produk.
Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari
bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang
diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah
proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 101
tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui
atau diatasi.
Laboratorium yang mempunyai tugas pokok antara lain :
a. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas
produk
b. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi
c. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler, dan
lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi
Dalam menjalankan tugasnya, laboratorium dibagi menjadi :
1. Laboratorium mikroorganisme
2. Laboratorium fisik
3. Laboratorium analitik
4. Laboratorium penelitian dan pengembangan
4.2.1 Laboratorium Mikroorganisme
Bagian ini bertugas untuk mengamati fase pertumbuhan
mikroorganisme selama proses di seeding tank maupun di fermentor.
4.2.2 Laboratorium Fisik
Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan
terhadap sifat – sifat bahan baku, produk, dan air. Pengamatan yang
dilakukan yaitu antara lain:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 102
• specific gravity
• viskositas
• kandungan air
4.2.3 Laboratorium Analitik
Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan
produk mengenai sifat-sifat kimianya.Analisa yang dilakukan antara lain:
• Analisa komposisi produk utama
• Analisa komposisi bahan setengah jadi
• Analisa komposisi bahan baku
4.2.4 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan
Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya :
• Diversifikasi bahan baku
• Perlindungan terhadap lingkungan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 103
4.2.5 Prosedur Analisa Bahan Baku
4.2.5.1 Densitas
Alat : Hydrometer
Cara pengujian :
a. Menuang sampel ke dalam gelas ukur 1 liter (usahakan tidak terbentuk
gelembung).
b. Memasukkan termometer ke dalam gelas ukur.
c. Memasukkan hydrometer yang telah dipilih sesuai dengan sampel.
d. Memasukkan hydrometer terapung pada sampel sampai konstan lalu
membaca skala pada hydrometer tersebut.
e. Mengkonversi menggunakan tabel yang tersedia.
4.2.5.2 Viskositas
Alat : Viskometer tube, bath, stopwatch, termometer.
Cara pengujian :
a. Mengisikan sampel dengan volume tertentu (sesuai dengan kapasitas
kapiler) ke dalam viskometer tube yang telah dipilih.
b. Memasukkan sampel ke dalam bath, diamkan selama 15 menit agar
temperatur sampel sesuai dengan temperatur bath/temperatur
pengetesan.
c. Pengetesan dilakukan dengan mengalirkan sampel melalui kapiler
sambil menghitung alirnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 104
4.2.5.3 Kadar pati dan glukosa
Alat : Spektrofotometer
Cara pengujian :
a. Mengambil 1 ml larutan sampel yang sudah diencerkan, kemudian
dimasukkan kedalam tabung reaksi.
b. Menambah 1 ml Nelson.
c. Memanaskan larutan sampai mendidih, selama 20 menit
d. Didinginkan sampai suhu 25oC.
e. Menambahkan Reagen Arsenomolybdat dan mengocoknya
f. Menambahkan 7 ml aquadest dan mengocoknya kembali sampai
homogen
g. Mengambil larutan dan dimasukkan dalam kuvet, kemudian di analisa
dengan alat spektrofotometer.
4.2.6 Prosedur Analisa Produk
Analisa produk etanol meliputi analisa konsentrasi etanol dan
kadar impuritas yang terdapat dalam produk etanol.
4.2.6.1 Konsentrasi Etanol
Alat : Spindle Alkoholmeter
Cara pengujian :
Etanol dimasukkan dalam gelas ukur besar, kemudian spindle
alcoholmeter dimasukkan dalam gelas ukur tersebut. Analisis ini
dilakukan pada suhu 20oC.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 105
4.2.6.2 Kadar impuritas produk etanol
Alat : Gas Chromathography
Cara pengujian :
Sampel etanol sebanyak 1 mikroliter diinjeksikan ke injection port yang
terletak di bagian atas GC. Jika lampu kuning menyala maka hasil akan
keluar pada kertas recorder. Lama analisis etanol sekitar 20 menit.
4.2.7 Prosedur Analisa Air
Air yang dianalisis antara lain:
1. Air baku
2. Air proses
3. Air demineralisasi
4. Air umpan boiler
5. Air limbah
Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan klorin,
tingkat kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas,
sulfat, silika, dan konduktivitas air.
Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara
lain:
1. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air
2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu
senyawa teralrut dalam air
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 106
3. Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, sulfat,
hidrazin, turbiditas, kadar fosfat, dan kadar sulfat
4. Peralatan titrasi, untuk mengetaui jumlah kandungan klorida,
kesadahan dan alkalinitas.
5. Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang
terlarut dalam air
Air demineralisasi yang dihasilkan unit demineralisasi juga diuji
oleh laboratorium ini. Parameter yang diuji antara lain pH, konduktivitas
dan kandungan silikat (SiO2), kandungan Mg2+, Ca2+.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 107
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1 Bentuk Perusahaan
Bentuk perusahaan yang direncanakan adalah koperasi.Koperasi
merupakan salah satu bentuk badan usaha yang beranggotakan orang –
orang atau badan hukum dengan melandaskan kegiatannya berdasarkan
prinsip koperasi sekaligus sebagai gerakan ekonomi rakyat yang
berdasarkan atas azas kekeluargaan.
Usaha bersama atas azas kekeluargaan berarti dalam menjalankan
ketentuan – ketentuan seperti yang terdapat pada kehidupan keluarga.
Segala sesuatu dikerjakan bersama – sama untuk kepentingan bersama.
Jadi, inti dari koperasi adalah kerja sama.
Pabrik etanol yang akan didirikan mempunyai :
∗ Bentuk perusahaan : Koperasi Primer
∗ Lapangan usaha : Industri Etanol
∗ Lokasi perusahaan : Wonogiri, Jawa Tengah
Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa
faktor, antara lain :
1. Pengelolaan dilakukan secara terbuka dengan masyarakat dan
keanggotaannya bersifat sukarela dan terbuka.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 108
2. Modal koperasi berupa simpanan pokok, simpanan wajib, dana
cadangan dan hibah dari anggota, sehingga modal koperasi lebih
mudah untuk diperoleh.
3. Struktur organisasi tidak rumit yaitu terdiri dari rapat anggota,
pengurus harian, dan badan pengawas.
4. Pembagian SHU (Sisa Hasil Usaha) dilakukan secara adil dan
sebanding dengan besarnya jasa usaha masing – masing anggota.
5. Koperasi dapat membangun dan mengembangkan potensi dan
kemampuan ekonomi anggota pada khususnya dan masyarakat pada
umumnya.
5.2 Struktur Organisasi
Struktur organisasi merupakan salah satu faktor penting yang dapat
menunjang kelangsungan dan kemajuan perusahaan, karena berhubungan
dengan komunikasi yang terjadi dalam perusahaan demi tercapainya
kerjasama yang baik antar karyawan. Struktur organisasi terdiri dari 3
macam yaitu :
1. Line System
Sistem ini digunakan pada perusahaan kecil dimana pemilik perusahaan
sebagai pemegang komando tertinggi dan memberi perintah secara
langsung kepada bawahannya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 109
2. Line and Staff System
Sistem ini digunakan pada sebagian besar perusahaan.Garis wewenang
lebih sederhana, praktis dan tegas. Seorang karyawan hanya akan
bertanggung jawab pada seorang atasan saja.
3. Functional System
Sistem ini menempatkan setiap karyawan pada bidangnya masing –
masing sesuai keahlian.Wewenang karyawan terbatas pada bidang
keahliannya.Biasanya struktur ini digunakan pada perusahaan besar dan
kompleks.
Dari 3 macam struktur organisasi diatas, maka dipilihSistem Line
and Staffuntuk bentuk perusahaan koperasi ini.Pada sistem ini, garis
wewenang lebih sederhana, praktis dan tegas, sehingga seorang karyawan
hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran
produksi, perlu dibentuk staff ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli
di bidangnya.
Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan
organisasi garis dan staff ini, yaitu:
1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas
pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.
2. Sebagai staff, yaitu orang - orang yang melakukan tugas sesuai dengan
keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran - saran
kepada unit operasional.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 110
Struktur pabrik etanol adalah sebagai berikut :
Gambar 5.1Struktur organisasi pabrik etanol
5.3 Tugas dan Wewenang
5.3.1 Kepala Koperasi
Kepala koperasi merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan
dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya
perusahaan.Kepala koperasi bertanggung jawab kepada Rapat Anggota
Tahunan (RAT) atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil
sebagai pimpinan perusahaan.Kepala koperasi membawahi manajer
pabrik.
Tugas kepala koperasi antara lain :
1. Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggungjawabkan
pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada
Rapat Anggota Tahunan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 111
2. Melakukan kerja sama atau hubungan dengan pihak lain.
5.3.2 Manager Pabrik
Tugas dari manager pabrik antara lain :
1. Bertanggung jawab kepada kepala koperasi dalam bidang proses
administrasi dan keuangan, produksi, dan laboratorium.
2. Mengkoordinir kerja sama antara bagian administrasi dan keuangan,
produksi, dan laboratorium.
3. Mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala – kepala
bagian yang menjadi bawahannya.
5.3.3 Kepala Administrasi dan Keuangan
Tugas dari kepalaadministrasi dan keuangan antara lain :
1. Bertanggung jawab kepada manager pabrik dalam bidang administrasi
dan keuangan.
3. Menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrasi persediaan
kantor dan pembukuan, serta masalah perpajakan.
4. Menghitung penggunaan uang perusahaan dan mengamankan uang.
5. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan
6. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan
staff yang menjadi bawahannya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 112
5.3.4 Kepala bagian Laboratorium
Tugas dari kepala bagian Laboratorium antara lain :
1. Bertanggung jawab kepada manajer pabrik dalam hal pengelolaan
laboratorium.
2. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu.
3. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi.
4. Mengawasi hal - hal yang berhubungan dengan buangan pabrik.
5. Mengkoordinir staff yang menjadi bawahannya.
5.3.5 Kepala bagian Produksi
Tugas dari kepala bagian produksi antara lain :
1. Bertanggung jawab kepada manajer pabrik dalam hal proses produksi.
2. Mengkoordinir staff yang menjadi bawahannya.
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan
Pabrik etanol direncakan beroperasi 350 hari dalam satu tahun dan
proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari
libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, shutdown. Sedangkan
pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu :
5.4.1 Karyawan non shift
Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses
produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah kepala
koperasi, manager, kepala bagian, dan staff.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 113
Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari
dengan pembagian kerja sebagai berikut :
Jam kerja :
• Hari Senin – Kamis : pukul 07.00 – 16.00
• Hari Jum’at : pukul 07.00 – 17.00
Jam istirahat :
• Hari Senin – Kamis : pukul 12.00 – 13.00
• Hari Jum’at : pukul 11.00 – 13.00
5.4.2 Karyawan Shift
Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani
proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang
mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran
produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksidan
staff laboratorium yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan
serta keamanan pabrik.
Para karyawan shiftakan bekerja secara bergantian selama 24 jam
dengan pengaturan sebagai berikut:
• Day Shift : pukul 07.00 – 15.00
• Swing Shift : pukul 15.00 – 23.00
• Night Shift : pukul 23.00 – 07.00
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 114
Tgl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Day D D A A B B C C C D
Swing C C D D A A B B B C
Night B B C C D D A A A B
Off A A B B C C D D D A
Tgl 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Day D A A B B B C C D D
Swing C D D A A A B B C C
Night B C C D D D A A B B
Off A B B C C C D D A A
Tgl 21 22 23 24 25 26 27 28
Day A A A B B C C D
Swing D D D A A B B C
Night C C C D D A A B
Off B B B C C D D A
• Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal
Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh
faktor kedisiplinan karyawannya dan mempengaruhi kelangsungan dan
kemajuan perusahaan.Untuk itu seluruh karyawan perusahaan dikenakan
absensi.Masalah absensi digunakan pimpinan perusahaan sebagai salah
satu dasar dalam mengembangkan karier para karyawan di perusahaan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 115
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah
Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda - beda tergantung
pada status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status
karyawan dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu :
5.5.1 Karyawan Tetap
Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan surat
keputusan kepala koperasi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan
kedudukan, keahlian, dan masa kerjanya.
5.5.2 Karyawan Harian
Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan Rapat Anggota
Tahunan tanpa surat keputusan kepala koperasidan mendapat upah harian
yang dibayar tiap akhir pekan.
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji
5.6.1 Penggolongan Jabatan
1. Kepala koperasi : Sarjana Ekonomi / Teknik / Hukum
2. Manager Pabrik : Sarjana Teknik Kimia
3. Kepala Bagian : Sarjana Teknik Kimia / Ekonomi
4. Staff : D3 atau SMA
5. Sopir, Keamanan, Pesuruh : SMA / Sederajat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 116
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji
Jumlah Karyawan harus ditentukan dengan tepat, sehingga semua
pekerjaan dapat diselenggarakan dengan baik dan efektif.
Tabel 5.1 Jumlah karyawan menurut jabatan dan jumlah gaji
No. Jabatan Jumlah Gaji
1 Kepala koperasi 1 Rp 3.500.000,00
2 Manajer Pabrik 1 Rp 3.000.000,00
3 Kabag Adm. dan keuangan 1 Rp 2.500.000,00
4 Kabag Laboratorium 1 Rp 2.500.000,00
5 Kabag Produksi 1 Rp 2.500.000,00
6 StaffLaboratorium 4 Rp 2.000.000,00
7 StaffProduksi 9 Rp 2.000.000,00
8 StaffAdm. dan keuangan 2 Rp 1.000.000,00
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan
Kesejahteraan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada para
karyawan, antara lain:
i. Gaji Pokok
Diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan.
ii. Tunjangan
Berupa tunjangan jabatan diberikan berdasarkan jabatan yang
dipegang oleh karyawan dan tunjangan lembur diberikan kepada
karyawan yang bekerja di luar jam kerja berdasarkan jam lembur.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 117
iii. Cuti
Cuti tahunan yang diberikan kepada karyawan selama 12 hari dalam
1 tahun.Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit
berdasarkan keterangan dokter.
iv. Pakaian Kerja
Diberikan kepada setiap karyawan setiap tahun sejumlah tiga pasang.
v. Pengobatan
Bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kecelakaan
kerja ditanggung perusahaan sesuai dengan undang - undang yang
berlaku.Bagi karyawan yang menderita sakit tidak diakibatkan oleh
kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijakan perusahaan.
vi. Asuransi Tenaga Kerja
Asuransi tenaga kerja diberikan perusahaan bila jumlah karyawan
lebih dari 10 orang atau gaji karyawan lebih besar dari
Rp. 1.000.000,00 per bulan.
(Masud, 1989)
5.8 Manajemen Perusahaan
Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen
perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua
kegiatan untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur
penggunaan faktor - faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses
produksi berjalan sesuai dengan yang direncanakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 118
Manajemen produksi meliputi manajemen perancangan dan
pengendalian produksi. Tujuan perencanaan dan pengendalian produksi
mengusahakan perolehan kualitas produk sesuai target dalam jangka
waktu tertentu. Dengan meningkatnya kegiatan produksi maka selayaknya
diikuti dengan kegiatan perencanaan dan pengendalian agar penyimpangan
produksi dapat dihindari.
Perencanaan sangat erat kaitannya dengan pengendalian dimana
perencanaan merupakan tolak ukur bagi kegiatan operasional sehingga
penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dan selanjutnya dikembalikan
pada arah yang sesuai.
5.8.1 Perencanaan Produksi
Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar, hal yang
perlu dipertimbangkan yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor
internal adalah kemampuan pabrik sedangkan faktor eksternal adalah
faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap jumlah produk yang
dihasilkan.
1. Kemampuan Pabrik
Kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain :
» Bahan Baku
Dengan pemakaian yang memenuhi kualitas dan kuantitas, maka
akan mencapai jumlah produk yang diinginkan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 119
» Tenaga kerja
Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian,
sehingga diperlukan pelatihan agar kemampuan kerja sesuai
dengan yang diinginkan.
» Peralatan
Dipengaruhi oleh keandalan dan kemampuan mesin yaitu jam kerja
efektif dan beban yang diterima.
2. Kemampuan Pasar
Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu :
∗ Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik,
maka rencana produksi disusun secara maksimal.
∗ Kemampuan pasar lebih kecil dari kemampuan pabrik.
5.8.2 Pengendalian Produksi
Setelah perencanaan produksi disusun dan proses produksi
dijalankan, perlu adanya pengawasan dan pengendalian produksi agar
proses berjalan baik. Kegiatan proses produksi diharapkan menghasilkan
produk dengan mutu sesuai dengan standard dan jumlah produk sesuai
dengan rencana dalam jangka waktu sesuai jadwal.
a. Pengendalian Kualitas
Penyimpangan kualitas terjadi karena mutu bahan baku tidak baik,
kerusakan alat, dan penyimpangan operasi. Hal - hal tersebut dapat
diketahui dari monitor atau hasil analisis laboratorium.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB V Manajemen Perusahaan 120
b. Pengendalian Kuantitas
Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan operator, kerusakan
mesin, keterlambatan bahan baku serta perbaikan alat yang terlalu
lama.
Penyimpangan perlu diketahui penyebabnya, baru dilakukan
evaluasi.Kemudian dari evaluasi tersebut diambil tindakan seperlunya
dan diadakan perencanaan kembali dengan keadaan yang ada.
c. Pengendalian Waktu
Untuk mencapai kuantitas tertentu perlu adanya waktu tertentu pula.
d. Pengendalian Bahan Proses
Bila ingin dicapai kapasitas produksi yang diinginkan maka bahan
proses harus mencukupi sehingga diperlukan pengendalian bahan
proses agar tidak terjadi kekurangan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 121
BAB VI
ANALISA EKONOMI
Pada perancangan pabrik etanol ini dilakukan evaluasi atau penilaian
investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang dapat
menguntungkan atau tidak jika didirikan. Yang terpenting dari perancangan ini
adalah estimasi harga dari alat - alat, karena harga tersebut dipakai sebagai dasar
untuk estimasi analisa ekonomitentang kelayakan investasi modal dalam suatu
kegiatan produksi suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi,
besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan, dan
terjadinya titik impas.
Pada perancangan pabrik etanol ini, kelayakan investasi modal dalam
sebuah pabrik dapat diperkirakan dan dianalisa meliputi:
a. Profitability
b. Percent Return on Investment (ROI)
c. Pay Out Time (POT)
d. Break Even Point (BEP)
e. Shut Down Point (SDP)
f. Discounted Cash Flow (DCF)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 122
Untuk meninjau faktor - faktor di atas perlu dilakukan penafsiran terhadap
beberapa faktoryaitu :
1. Penafsiran modal industri (Total Capital Investment), yang terdiridari:
- Fixed Capital Investment (Modal tetap)
- Working Capital (Modal Kerja)
2. Penentuan biaya produksi total (Production Costs), yang terdiridari:
- Biaya pengeluaran (Manufacturing Costs)
- Biaya pengeluaranUmum (General Expense)
3. Total pendapatan penjualan produke tanol
6.1 PenafsiranHargaPeralatan
Hargaperalatan proses tiapalattergantungpadakondisiekonomi yang
sedangterjadi. Untukmengetahuihargaperalatan yang
pastisetiaptahunsangatsulitsehinggadiperlukansuatumetodeataucarauntukm
emperkirakanhargasuatualatdari data peralatanserupatahun-
tahunsebelumnya. Penentuanhargaperalatandilakukandenganmenggunakan
data indekshargapadaTabel 6.1.
Denganasumsikenaikanindeks linear,
makadapatditurunkanpersamaanleast
squaresehinggadidapatkanpersamaanberikut:
Y = 3,607 X - 6823 …………………..(6 - 1)
Dengandimasukkannilai X adalahtahun 2012
saatpabrikdirencanakanberdiri, makadidapatindekshargaalatyaitu 434,284.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 123
Hargaalatdan yang lainnyadiperkirakanpadatahunevaluasi
(2012).Sedangkanhargaalatpadatahun-
tahunsebelumnyadilihatdarigrafikpadareferensi.Untukmengestimasihargaa
lattersebutpadamasayang akan dating digunakanpersamaan:
Ey.Ex 7NyNx9………………………(6 – 2)
Dengan :
Ey = Hargapembelianpadatahun y
Ex = Hargapembelianpadatahun x
Ny = Indekshargapadatahun y
Nx = Indekshargapadatahun x
Tabel 6.1Indekshargaalat
No Tahun Indeks
1 1991 361,3
2 1992 358,2
3 1993 359,2
4 1994 368,1
5 1995 381,1
6 1996 381,7
7 1997 386,5
8 1998 389,5
9 1999 390,6
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 124
Tabel 6.1Indekshargaalat (lanjutan)
No Tahun Indeks
10 2000 394,1
11 2001 394,3
12 2002 390,4
(Peters & Timmerhaus, 2003)
Gambar 6.1GrafikLinierisasiIndeksHarga
6.2 DasarPerhitungan
Kapasitasproduksi : 148.000 liter/tahun
Satutahunoperasi : 350 hari
Pabrikdidirikan : 2012
Hargabahanbakugaplek : Rp 508/kg
Hargabioetanol : Rp 13.220/liter (www.isroi.wordpress.com)
y = 3.607x - 6823.
R² = 0.862
355
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
ind
ex
tahun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 125
6.3 PenentuanTotal Capital Investment (TCI)
Asumsi–asumsidanketentuan yang digunakandalamanalisaekonomi :
1. Pendirianpabrikdimulaiawaltahun
2012danmulaiberoperasipadaakhirtahun 2012. Proses yang
dijalankanadalah proses batch.
2. Kapasitasproduksiadalah 148.000 liter/tahun
3. Jumlahharikerjaadalah 350 hari per tahun
4. Shut downpabrikdilaksanakanselama 15
haridalamsatutahununtukperbaikanalat-alatpabrik
5. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 tahun
6. Umur alat - alat pabrik diperkirakan 15 tahun.
7. Nilairongsokan (Salvage Value) adalah 0.
8. Situasipasar, biaya dan lain–
laindiperkirakanstabilselamapabrikberoperasi
9. Kurs rupiah terhadap dolar adalah 1 USD = Rp 9.030,00 (BRI, 2011).
Kurs rupiah yang dipakai 1 USD = Rp 10.000,00
10. Bunga deposito sebesar 6% (BRI, 2011)
11. Tarif pajak perseroan hasil laba perusahaan adalah sebagai berikut:
• Rp 0 – Rp 50.000.000 : 10%
• Rp 50.000.000 – Rp 10.000.000 : 15%
• > Rp 100.000.000 : 30%
(www.pajak.go.id)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 126
6.4 HasilPerhitungan
6.4.1 Fixed Capital Invesment (FCI)
Tabel6.2Fixed Capital Invesment
No Keterangan Total
1 Purchase Equipment Cost (PEC) Rp2.117.662.918
3 Electricity Rp 42.353.258
4 Bangunan Rp 825.000.000
5 Tanah danperbaikan Rp451.400.000
6 Utilitas Rp225.742.540
JumlahPhysical Plant Cost (PPC) Rp3.662.158.717
7 Engineering & Construction Rp56.435.635
JumlahDirect Plan Cost (DPC) Rp3.718.594.352
8 Contractor’s fee Rp37.185.944
Jumlah Fixed Capital Invesment(FCI) Rp3.755.780.296
6.4.2 Working Capital Investment (WCI)
Tabel 6.3Working Capital Investment
No. Jenis Total
1. PersediaanBahanbaku Rp17.083.783
2. PersediaanBahandalam proses Rp280.264.879
3. Available Cash Rp105.297.571
Working Capital Investment (WCI) Rp402.646.232
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 127
6.4.3 Total Capital Investment (TCI)
TCI = FCI + WCI = Rp4.158.426.528
6.4.4 Direct ManufacturingCost (DMC)
Tabel 6.4Direct ManufacturingCost
No. Jenis Total
1. HargaBahan Baku Rp265.550.735
2. GajiPegawai Rp366.000.000
3. Supervisi Rp66.000.000
4. Maintenance Rp37.557.803
5. Utilitas Rp199.396.149
Direct Manufacturing Cost Rp934.504.687
6.4.5 Indirect Manufacturing Cost(IMC)
Tabel6.5Indirect ManufacturingCost
No. Jenis Total
1. Laboratory Rp16.740.000
2. Packaging Rp15.644.266
3. Shipping Rp35.000.000
Indirect ManufacturingCost Rp79.384.266
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 128
6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)
Tabel 6.6Fixed Manufacturing Cost
No. Jenis Total
1. Depresiasi Rp211.766.292
2. Property Tax Rp37.557.803
3. Asuransi Rp37.557.803
Fixed Manufacturing Cost Rp286.881.898
6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)
TMC = DMC + IMC + FMC
= Rp1.302.330.850
6.4.8 General Expense (GE)
Tabel 6.7General Expense
No. Jenis Total Rp.
1. Administrasi Rp 80.000.000
General Expense (GE) Rp 80.000.000
6.4.9 Total Production Cost (TPC)
TPC = TMC + GE= Rp1.382.330.850
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 129
6.4.10 AnalisaKelayakan
Diketahui:
- Fixed manufacturing Cost ( Fa ) = Rp286.881.898
- Variabel Cost ( Va )
- Raw material = Rp265.550.735
- Packaging + transport = Rp50.644.266
- Utilitas = Rp199.396.149 +
Va = Rp515.591.150
- Regulated Cost ( Ra )
- Labor = Rp366.000.000
- Payroll overhead = Rp12.000.000
- Supervisi = Rp 66.000.000
- Laboratorium = Rp18.300.000
- General Expense = Rp 80.000.000
- Maintenance = Rp37.557.803+
Ra = Rp 579.857.803
- Penjualan (Sa)
Jumlahprodukbioetanol = 423 liter/hari
= 148.050 liter/tahun
Hargajual = Rp 13.220/liter
Hargajualpertahun Sa= Rp1.957.160.888
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 130
- Keuntungan (profit)
• KeuntunganSebelumPajak
Profitsebelumpajak = hargajual – production cost
= Rp574.830.038
• KeuntunganSetelahPajak
Dengannilaipajakperseroanataslabaperusahaansebesar
Profit sesudahpajak = Profit sebelumpajak – nilaipajak
=Rp419.881.027
AnalisaEkonomi
a. Break Event Point (BEP)
BEP . Fa0,3RaSa – Va - 0,7Ra>100%
BEP = 44,5%
b. Shut Down Point (SDP)
SDP . 0,3RaSa – Va - 0,7Ra >100%
SDP = 16,8%
c. Percent Return on Investment (% ROI)
%ROI. profitFCI >100% %ROI sebelumpajak = 15,31%
%ROI setelahpajak = 11,18%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 131
d. Pay Out Time (POT)
POT. FCI Profit depresiasi
POT sebelumpajak = 4,8 tahun
POT setelahpajak = 5,9 tahun
e. Discounted Cash Flow (DCF)
Future value analysis
Persamaan:
(FC+WC)(1+ i)n = WC+ SV+C((1+ i)n-3+ (1 + i)n-4+ … + (1+ i)0)
Dilakukan trial harga i
untukmemperolehhargakeduasisipersamaansama, didapatnilai i
16,51%
Rp-
Rp500,00
Rp1.000,00
Rp1.500,00
Rp2.000,00
Rp2.500,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ha
rga
(d
ala
m j
uta
)
kapasitas produksi %
Gambar6.2GrafikAnalisaKelayakan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 132
Tabel 6.8AnalisaKelayakan
Keterangan Perhitungan Batasan
1. Percent Return on Investment (% ROI)
ROI sebelumpajak 15,31% min. 10 %
ROI setelahpajak 11,18% -
Bungadeposito 6%
2. Pay Out Time (POT)
POT sebelumpajak 4,8tahun maks.5th
POT setelahpajak 5,9tahun -
3. Break Even Point (BEP) 44,5% 40 - 60 %
4. Shut Down Point (SDP) 16,8% -
5. Discounted Cash Flow(DCF) 16,51% -
Bungapinjaman bank 14-15%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Prarancangan Pabrik Etanol dari Singkong Kering (Gaplek)
denganProses Enzimatis Kapasitas 140 kL/tahun
BAB VI Analisa Ekonomi 133
KESIMPULAN
Analisa yang dilakukan untuk mendapatkan beberapa parameter kelayakan
ekonomi, antara lain :
1. Percent Return On Investment (ROI) sebelumpajaksebesar 15,31%
2. Pay Out Time (POT) sebelumpajakselama 4,8 tahun
3. Break Event Point (BEP) sebesar 44,5%
4. Shut Down Point (SDP) 16,8 %
5. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 16,51 %
6. Biayaproduksiuntuk 1 liter etanolsebesarRp 8.538,00
Dari parameter yang dianalisa didapatkan nilai yang memenuhi batasan
untuk setiap parameternya, sehingga pabrik ini dapat dinyatakan layak didirikan
secara ekonomi untuk pabrik beresiko rendah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-107
DAFTAR PUSTAKA
Aries, Robert S., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw Hill
Book Company, New York
Backhurst, J.R., J.H. Harker, 1983, Process Plant Design, Heinemann Educational
Books, London
Branan, Carl. R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publishing
Company, Texas
Brownell, Lloyd E., Edwin H. Young, 1959, Process Equipment Design, John
Wiley and Sons Inc., New York
Brown, George Granger, 1950, Unit Operations, John Wiley and Sons Inc., New
York
Faith, W.L., Donald B. Keyes, Ronald L. Clark, 1950, Industrial Chemicals, John
Wiley and Sons Inc., USA
Fessenden, Ralp J., Joan S. Fessenden, 1997, Kimia Organik, PenerbitErlangga,
Jakarta
Foggler, H. Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice
Hall PTR, New Jersey
Geankoplis, Christie J., 1993, Transport Process and Unit Operations, Prentice
Hall International Inc., Singapore
Kern, Donald.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw Hill Book Company,
Japan
Lee G. C., Kim C.H., 1992, A kinetic Model and Simulation of Starch
Saccharification and Simultaneous Ethanol Fermentation by
Amyloglucosidase and Zymomonasmobilis. Bioprocess engineering 7
(1992) 335 - 341.
Ludwig, Ernest E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical
Plants, Vol.2, Gulf Publishing Company, Texas
McCabe, Julian L., dkk, 1985, OperasiTeknik Kimia, PT GeloraAksaraPratama,
Jakarta
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-108
Perry, Robert H., Don W. Green, James O. Maloney, 1999, Perry’s Chemical
Engineers’ Handbook, McGraw Hill Company Inc., USA
Peters, Max S., Klaus D. Timmerhaus, Ronald E. West, 2003, Plant Design and
Economics for Chemical Engineers, McGraw Hill Company Inc., New
York
Pudjaatmaka, A. Hadyana, L. Setiono, 1985, Buku Teks Analisis Anorganik
Kualitatif Makro dan Semimikro, PT Kalman Media Pustaka, Jakarta
Powell, Sheppard T., 1954, Water Conditioning for Industry, McGraw Hill
Company Inc., New York
Raposo, S., Pardao J., 2009 Kinetic Modelling of Bioethanol Production Using
Agro-industrial by-products, International Journal Of Energy And
Environment, Issue 1, Volume 3, 2009
Rase, Howard.F., 1977, Chemical Reactor Design For Process Plants, John Willey
and Sons Inc., Canada
Richardson, J.F., J.M. Coulson, R.K. Sinnott, 1989, An Introduction to Chemical
Engineering Design, Vol.6, Pergamon Press, New York
Smith, J.M., H.C. Van Ness, M.M. Abbott, 2001, Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics, McGraw Hill Company Inc., New York
Ulrich, Gael D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics, John Willey and Sons Inc., Canada
Vilbrant, Dryden, 1959, Chemical Engineering Plant Design, McGraw Hill
Kogakusha, Tokyo
Wallas, Stenley.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers,
USA
Wankat, Philip C., 1944, Equilibrium Staged Separations, Prentice Hall PTR,
New Jersey
Yaws, Gari.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Handbook,
Texas
www.bps.go.id
www.cct-cv.com
www.flow-velocity-water-pipes-d_385.html
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-109
www.isroi.wordpress.com
www.novoenzyme.com
www.powderandbulk.com
www.sinar-electric.com
www.transportation.anl.gov/modeling_simulation/GREET/index.html
www.wikipedia.com
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-110
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-1
LAMPIRAN A
SIFAT FISIS BAHAN
1. Critical Properties
Komponen BM
(g/gmol)
Tf
(K)
Tb
(K)
Tc
(K)
Pc
(bar) Zc Ω
H2O 18 273,15 373,15 647,13 220,55 0,229 0,345
CO2 44 216,58 197,70 304,19 73,82 0,247 0,288
C2H5OH 46,069 159,05 351,44 516,25 63,84 0,248 0,637
2. Heat Capacity
KapasitasPanasCairan
Cp = A+ BT+CT2+DT3 (Cp = J/mol.K dan T = K)
Komponen A B C D
H2O 9,2053E+01 -3,9953E-02 -2,1103E-04 5,3169E-07
C2H5OH 5,9342E+01 3,6358E-01 -1,2164E-03 1,8030E-06
KapasitasPanasUap
Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 (Cp = J/mol.K dan T = K)
Komponen A B C D E
H2O 3,3933E+01 -8,4186E-03 2,9906E-05 -1,7825E-08 3,6934E-12
C2H5OH 2,7091E+01 1,1055E-01 1,0096E-04 -1,5046E-07 4,6601E-11
Pati = 65,43 J/mol.K
Dekstrin = 434,7 J/mol.K
Glukosa = 115 J/mol.K
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-2
3. Vapour Pressure
log P. ABTC logTDTET2 (P = mmHg dan T = K)
Komponen A B C D E
H2O 29,8605 -3152,2 -7,3037 2,4247E-09 1,8090E-06
C2H5OH 23,8442 -2864,2 -5,0474 3,7448E-11 2,7361E-07
4. Heat of Vaporation
∆Hvap.A H1- TTcJn
(∆Hvap = KJ/mol)
Komponen A Tc n
H2O 52,063 647,13 0,321
C2H5OH 43,122 516,25 0,079
5. Density
ρ.AB-71- TTc9n Komponen A B n Tc
H2O 0,34710 0,27400 0,28571 647,13
CO2 0,46382 0,26160 0,29030 304,19
C2H5OH 0,2657 0,26395 0,2367 516,25
Pati = 1500 kg/m3
Dekstrin = 1540 kg/m3
Glukosa = 1544 kg/m3
α-amilase = 1260 kg/m3
β-amilase = 1170 kg/m3
yeast = 950 kg/m3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
A-3
6. Viscocity
µ = A + BT + CT2 (µ liquid=mikropoise dan T=K)
Komponen A B C
H2O -36,826 4,29E-01 -1,62E-05
Pati = 2,07 centipoise
α-amilase = 5 centipoise
β-amilase = 5 centipoise
7. Surface Tension
σ.A H1- TTcJn
(σ = dyne/cm)
Komponen A Tc n
H2O 132,674 647,13 0,995
C2H5OH 67,036 516,25 1,2286
8. Thermal Konductivity
k = A + BT +CT2 (k = W/m.K)
Komponen A B C
H2O 0,00053 4,7093E-05 4,9551E-08
C2H5OH -0,00556 4,3620E-05 8,5033E-08
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-1
LAMPIRAN B
NERACA MASSA
A. Komponen
1. Pati
2. Serat
3. Air
4. Dekstrin
5. Glukosa
6. Etanol
7. CO2
8. Enzim Alpha Amilase
9. Enzim Beta Amilase
10. Yeast Saccharomyces Cereviseae
11. Urea
12. Ammonium Fospat
B. Data yang diketahui
• Komposisi gaplek yang digunakan (% berat)
- Pati : 84%
- Air : 15,6%
- Serat : 0,6%
C. Perhitungan Neraca Massa
• Basis perhitungan :
Dari untuk menghasilkan 1 liter etanol 95% maka dibutuhkan gaplek sebesar 2,4
kg gaplek. Sehingga untuk menghasilkan 400 liter etanol dibutuhkan gaplek
sebesar 1120 kg gaplek.
• Basis operasi : 1 batch (3 jam)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-2
1. NM di sekitar Crusher 1
Komposisi umpan masuk crusher :
Pati = 84% berat gaplek
= 84% x 1120 kg = 940,8 kg
Analog perhitungan diatas untuk serat dan air
• NM total
F1 – F3 = F2
Asumsi 1% berat gaplek adalah serat keras yang tidak dapat hancur.
Sehingga nilai F3 adalah 1% dari F1, maka dapat dihitung:
Komponen Input (kg) Output (kg)
Arus F1 F2 F3
Air 172,48 170,76 1,72
Serat 6,72 6,65 0,07
Pati 940,8 931,39 9,41
total arus 1120 1108,8 11,2
Total 1120 1120
2. NM di sekitar Crusher 2
Asumsi:
Semua arus F2 dapat dihancurkan, dan dilanjutkan ke mixer.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-3
3. NM di sekitar Mixer
• NM total
F2 + F4 = F5
Dengan konsentrasi pati pada F5 adalah 19%, maka dapat diketahui arus F5,
sehingga dapat dicari jumlah air (F4) yang ditambahkan.
NM pati
in - out = acc
931,39 = 19% x F5
F5 = 4902,06 kg
maka air (F4) yang ditambahkan
F2 + F4 = F5 F4
= 3793,26 kg air
4. NM di sekitar Reaktor Likufikasi
Konsentrasi pati pada umpan reaksi likuifikasi adalah 19% berat dari total massa
arus masuk reaktor
Menghitung kebutuhan air dan enzim dari perbandingan arus masuk pada data
BERDC Indonesia Ethanol Plant.
Dari perhitungan sebelumnya F5 = 4902,06 kg
Dari exist plant F5 = 25000 kg
F6 = 5300 kg
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-4
Sehingga diperoleh,
air yang ditambahkan F6 = 274,52 kg
alpha amilase enzim F7 = 0,98 kg
dari neraca panas, diinjeksikan
steam F8 = 97,35 kg
maka total arus keluar F9 = 5274,91 kg
• PERHITUNGAN KONVERSI
Pati (C6H10O5)60 mula-mula = 19% F5
= 931,392 kg = 931392 gram
BM pati = 9720 gr/mol
mol mul-mula = 95,82 mol
Air (H2O) mula-mula = 80,86% *F5 + F6
= 3964,02 (274,52 kg)
= 4238,53 kg
BM air = 18 gr/mol
mol mula-mula = 235474,11mol
Desktrin (C12H22O11) terbentuk = 15% (F5 + F6 + F7)
= 776,63 kg
BM = 342 gr/mol
mol mula-mula = 2270,86 mol
• Reaksi likuifikasi
Reaksi C6H10O52n + n H2O alpha amilase n C12H22O11
pati air dekstrin maltosa
Mula-mula 95,82 235474,11 0 mol
reaksi 75,70 2270,86 2270,86 mol
sisa 20,13 233203,25 2270,86 mol
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-5
konversi likuifikasi = reaktan bereaksi
reaktan mula-mula x 100%
= 75,70 mol
95,82 mol x 100 %
=79,00%
maka, komposisi arus masuk dan keluar reaktor Likuifikasi R-01
Arus Input (kg) Generasi Reaksi
Output (kg)
Komponen F5 F6 F7 F8 F8
Pati 931,39 0 0 0 0 735,76 195,63
Dekstrin 0 0 0 0 776,63 0 776,63
Air 3964,02 274,52 0 97,35 0 40,88 4295,01
Serat 6,65 0 0 0 0 0 6,65
Alpa amilase 0 0 0,98 0 0 0 0,98
Total Arus 4902,06 274,52 0,98 97,35 776,634 776,6339 5274,91
Total 5274,91 776,63 776,63 5274,91
5. NM di sekitar Reaktor Sakarifikasi
Konsentrasi dekstrin hasil keluaran reaksi likuifikasi adalah 15% berat dari total
massa arus keluar.
Menghitung enzim dari perbandingan arus masuk pada data BERDC Indonesia
Ethanol Plant.
Dari perhitungan sebelumnya F9 = 5274,91 kg
Dari exist plant F5 = 31700 kg
F10 = 3 kg
Jadi,
Enzim yang ditambahkan F10 = 0,5 kg
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-6
• PERHITUNGAN KONVERSI
Air (H2O) mula-mula = 81,42% F9
= 4295,01 kg
BM = 18 gr/mol
mol mula - mula = 238611,74 mol
Desktrin (C12H22O11) mula-mula = 15% F9
= 776,63 kg
BM = 342 gr/mol
mol mula-mula = 2270,86 mol
Glukosa (C6H12O6) terbentuk = 15% F11
= 791,31kg
BM = 180 gr/mol
Mol terbentuk = 4396,18 mol
• Reaksi Sakarifikasi
Reaksi C12H22O11 + H2O beta amilase 2 C6H12O6
destrin maltosa air glukosa
mula2 2270,86 238611,74 0 mol
reaksi 2198,09 2198,09 4396,18 mol
sisa 72,77 236413,66 4396,18 mol
konversi sakarifikasi = reaktan bereaksi
reaktan mula-mula x 100%
= 2198,09 mol
2270,86 mol x 100 %
= 96,80%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-7
Maka, komposisi masuk dan keluar reaktor sakarifikasi R-02
Arus Input (kg) Generasi Reaksi
Output (kg)
Komponen F9 F10 F11
Pati 195,63 0 0 0 195,63
Dekstrin 776,63 0 0 751,75 24,89
Air 4295,01 0 0 39,57 4255,45
Serat 6,65 0 0 0 6,65
Alpa amilase 0,98 0 0 0 0,98
Glukosa 0 0 791,31 0 791,31
Beta amilase 0 0,50 0 0 0,50
Total Arus 5274,91 0,50 791,31 791,31 5275,41
Total 5275,41 791,31 791,31 5275,41
6. NM di sekitar split arus
Dari data BERDC Indonesia Ethanol Plant , diketahui perbandingan split arus
menuju fermentor dan seeding tank F13:F12 adalah 1:10,5667.
• NM total
F11 = F12 + F13
F11 = F12 + 10,5667F12
F12 = 499,25 kg
F13 = 4776,16 kg
Lar glukosa
F11
ke fermentor
F13
ke seeding tank
F12
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-8
7. NM di sekitar Seeding tank
Menghitung kebutuhan air dan enzim dari perbandingan arus masuk pada data
BERDC Indonesia Ethanol Plant.
Dari perhitungan sebelumnya F12 = 499,25 kg
Dengan kandungan glukosa 15%.F12= 74,89 kg
Dari exist plant F12 = 3000 kg
F14 = 0,6 kg
F17 = 200 kg
F18 = 1000 kg
Jadi,
air yang ditambahkan F18 = 209,42 kg
yeast F14 = 0,98 kg
steam F17 = 33,28 kg
urea = 1% glukosa F15 = 0,75 kg
phosphate = 0,5%glukosa F16 = 0,15 kg
maka total arus keluar F19 = 742,95 kg
Pada seeding tank, glukosa, urea, dan phosphate merupakan nutrient bagi yeast,
sehingga
NM yeast
In – reaksi + generasi - out = acc = 0
F14 + (15%F12 + F15 + F16) = Xyeast19.F19
Xyeast19.F19 = 75,89 kg
Xyeast19 = 10,21%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-9
NM air, dekstrin, pati, serat, alfa amylase, beta amylase
In – out = acc = 0
In = out
Maka, diperoleh arus masuk dan keluar dari seeding tank:
Arus Input (kg) Generasi Reaksi
Output (kg)
Komponen F12 F14 F15 F16 F17 F18 F19
Pati 18,51 0 0 0 0 0 0 0 18,51
Dekstrin 2,36 0 0 0 0 0 0 0 2,36
Air 402,72 0 0 0 33,28 209,42 0 0 645,42
Serat 0,63 0 0 0 0 0 0 0 0,63
Alpa amlse 0,09 0 0 0 0 0 0 0 0,09
Glukosa 74,89 0 0 0 0 0 0 74,89 0
Beta amlse 0,05 0 0 0 0 0 0 0 0,05
Yeast 0 0,10 0 0 0 0 75,79 0 75,89
Urea 0 0 0,75 0 0 0 0 0,75 0
Posphat 0 0 0 0,15 0 0 0 0,15 0
Total Arus 499,25 0,10 0,75 0,15 33,28 209,42 75,79 75,79 742,95
Total 742,95 75,79 75,79 742,95
8. NM di sekitar Reaktor fermentasi
Konsentrasi glukosa hasil keluaran reaksi sakarifikasi adalah 15% berat dari total
massa arus keluar
Diketahui konversi reaksi fermentasi adalah sebesar 87,8%
fermentor
Lar glukosa
F13
Lar seeding
F19Lar etanol
Sedikit ampas
F21
Exhaust CO2
F20
Sludge
F22
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-10
Neraca Massa Glukosa
in - out + generasi - reaksi = acc
15%*F13 - Xglukosa21*F21 + 0 - input*konversi = 0
716,42 - Xglukosa21*F21 - 3980,13*87,8% = 0
dengan
BM glukosa : 180 gr/mol
mol glukosa mula-mula : 3980,13 mol
• Reaksi Fermentasi
C6H12O6 Zymase 2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa Etanol Karbondioksida
mula2 3980,13 0 0 mol
reaksi 3494,56 6989,12 6989,12 mol
sisa 485,58 6989,12 6989,12 mol
• NM total
F13 + F19 = F20 + F21 + F22
Neraca Massa CO2
in - reaksi + generasi – out = acc
307,52 = X20CO2*F20
X20CO2 = 100%
Neraca Massa serat, pati, dekstrin, glukosa, yeast, alfa amylase,
beta amylase.
Asumsi semua padatan terendapkan pada dasar fermentor, dan dikeluarkan
melalui blowdown R-03.
In – reaksi + generasi – out = acc
X13.F13 + X19.F19 = X22.F22
Dari perhitungan perancangan reaktor, total endapan yang dibuang adalah setinggi
level batas head bawah, dan dapat dihitung banyaknya larutan etanol 6,67%
volum yang ikut terbuang adalah 42,999 kg.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-11
Maka arus blowdown F22 mempunyai komposisi sbb:
Komposisi Berat (kg) %
Etanol 2,87 0,66%
Glukosa 87,40 20,10%
Air 40,131 9,23%
Pati 195,63 44,98%
Serat 6,65 1,53%
Dekstrin 24,89 5,72%
Alpha 0,98 0,23%
Beta 0,50 0,11%
Yeast 75,89 17,45%
Total 434,94 100,00%
Maka, komposisi arus masuk dan keluar reaktor fermentor R-03:
Arus Input (kg) Generasi Reaksi
Output (kg)
Komponen F13 F19 F20 F21 F22
Pati 177,12 18,51 0 0 0 0 195,63
Dekstrin 22,53 2,36 0 0 0 0 24,89
Air 3852,72 645,42 0 0 0 4458,01 40,13
Serat 6,02 0,63 0 0 0 0 6,65
Alpa amilase 0,89 0,09 0 0 0 0 0,98
Glukosa 716,42 0,00 0 629,02 0 0 87,40
Beta amilase 0,45 0,05 0 0 0 0 0,50
Yeast 0 75,89 0 0 0 0 75,89
CO2 0 0 307,52 0 307,52 0 0
Etanol 0 0 321,50 0 0 318,63 2,87
Total Arus 4776,16 742,95 629,02 629,02 307,52 4776,65 434,94
Total 5519,11 629,02 629,02 5519,11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-12
9. NM di sekitar Menara Destilasi 1
Dari tabel Neraca Massa Fermentor, komposisi umpan distilasi F23 sebagai
berikut:
Arus masuk F23 = 4776,65 kg
Etanol : 318,63 kg = 6926,7671 mol
Air : 4458,01 kg = 247667,4424 mol
total = 254594,2095 mol
% massa etanol = 318,63 kg
4776,65 kg x 100 %
= 6,67%
% mol etanol = 6926,7671 mol
254594,2095 mol x 100%
= 2,72% Xf (fraksi mol etanol feed)
% volum etanol = 443736 ml
5072000 ml x 100 %
= 8,75%
• Mencari nilai fraksi mol etanol top dari % volum top yang dikehendaki
menghitung densitas zat liquid pda suhu top kolom
T top = 93,07 C = 366,22 K
zat A B n Tc (K) Tmin (K) Tmax (K)
etanol 0,2657 0,26395 0,2367 516,25 159,05 516,25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-13
density = A × B-71-TTc9n
(sumber: Chem Prop Handbook Carl L Yaws, Mc Grawhill, 1999 pg.185)
jd, ρ etanol : 0,7181 gr/ml
ρ air : 0,9632 gr/ml
maka
menghitung konversi %volum ke %mol, basis volum 1 liter = 1000
ml
Komponen volum (ml) massa (gr) mol
air 300 288,96 16,05
etanol 700 502,65 10,93
total 1000 791,61 26,98
%tase 70% 63,50% 40,50%
• NM Total (mol)
Fin -Fout = acc = 0
F23 = F24 + F25
254594,21 = F24 + F25 ......(1)
Diketahui
F23 = 254594,21 mol
X23 = 2,72 %
X24 = 40,50 % (dari hasil perhitungan)
X25 = 0,05 % (ditentukan nilainya)
Jadi,
Neraca massa etanol
Fin - Fout = acc
F23.X23 – F24.X24 - F25.X25 = 0
6926,77 - 0,4050.F24 - 0,0005.F25 = 0
6926,77 = 0,4050.F24 + 0,0005.F25 ...(2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-14
eliminasi pers (1) dan (2)
254594,21 = F24 + F25
926,77 = 0,4050.F24 + 0,0005.F25
Menjadi
254594,21 = F24 + F25
13853534,11 = 809,993.F24 + F25 –
-13598939,90 = -808,993.F25
F24 = 16809,71 mol
maka F25 = 237784,50 mol
Jadi komponen masuk dan keluar di sekitar Menara Destilasi 1
Arus Input (kg) Output (kg)
Komponen F23 F24 F25
Etanol 318,63 313,16 5,47
Air 4458,01 180,03 4277,98
Total Arus 4776,65 493,20 4283,45
Total 4776,65 4776,65
10. NM di sekitar Menara Destilasi 2
Menara
Destilasi
2
Lar etanol-air
70% vol
F24
Lar etanol produk
95%vol
F26
Residu
F27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-15
Arus masuk F24 = 493,20 kg
komponen massa mol Xmol
air 180,03 10001,84 59,50%
etanol 313,16 6807,87 40,50%
total 493,20 16809,71 100%
• Mencari nilai fraksi mol etanol top dari % volum top yang dikehendaki
menghitung densitas zat liquid pada suhu top kolom
T top = 82,969C = 356,119 K
Didapat
ρ etanol : 0,7292 gr/ml
ρ air : 0,9724 gr/ml
maka
menghitung konversi %volum ke %mol, basis volum 1 liter = 1000
ml
Komponen volum (ml) massa (gr) mol
air 50 48,62 2,70
etanol 950 692,78 15,06
total 1000 741,40 17,76
%tase 95% 93,44% 84,79%
• NM Total (mol)
Fin -Fout = acc = 0
F24 = F26 + F27
16809,71 = F26 + F27 ......(1)
Diketahui
F24 = 16809,71 mol
X24 = 40,50 %
X26 = 84,79 % (dari hasil perhitungan)
X27 = 0,05 % (nilainya ditentukan)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
B-16
Jadi,
Neraca massa etanol
Fin - Fout = acc
40,05%F24 - 84,79%F26 - 0,05%F27 = 0
6807,87 = 0,8479.F26 + 0,0005.F27 ....(2)
eliminasi pers (1) dan (2)
16809,71 = F26 + F27
6807,87 = 0,8479F26 + 0,0005F27
menjadi
16809,71 = F26 + F27
13615749,61 = 1695,84F26 + F27 -
-13598939,90 = - 1694,84F26
F26= 8023,71 mol
maka F27= 8786,00 mol
maka komponen masuk dan keluar di sekitar Menara Distilasi II
Arus Input (kg) Output (kg)
Komponen F24 F26 F27
Etanol 313,16 312,96 0,20
Air 180,03 21,96 158,07
Total Arus 493,20 334,92 158,27
Total 493,20 493,20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-1
LAMPIRAN C
NERACA PANAS
Trefrensi : 25 oC = 298,15 K
Basis : 1 operasi batch
• Data – data panas jenis (Cp) komponen (www.wikipedia.com).
Komponen Cp (kJ/kmol.K)
Pati 65,43
Dekstrin 434,70
Serat 65,43
Glukosa 115,00
Yeast 75,55
Urea 94,76
Posphat 81,05
Air f(T)
Steam f(T)
Etanol F(T)
• Konstanta untuk nilai Cp air dan etanol (Yaws, 1999)
× Cp liquid
Cpliquid = A + BT + CT2 + DT3
Komponen A B C D
etanol 5,9342E+01 3,6358E-01 -1,2164E-03 1,8030E-06
air 9,2053E+01 -3,9953E-02 -2,1103E-04 5,3169E-07
× Cp vapor
Cpvapor = A + B T + C T2 + D T3 + E T4
Komponen A B C D E
etanol 2,7091E+01 1,1055E-01 1,0096E-04 -1,5046E-07 4,6601E-11
air 3,3933E+01 -8,4186E-03 2,9906E-05 -1,7825E-08 3,6934E-12
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-2
× Untuk nilai Cp fungsi suhu
C = ∫CpdT
= A(T-Tref) + MNB(T
2-Tref2) + MOD(T
3-Tref3) + MPE(T
4-Tref4)
× Untuk nilai Cp konstan
C =Cp ∆T
= Cp (T-Tref)
maka, entalpi (∆H) komponen
∆H = Q = n ∫CpdT
= n.C
• Panas pembentukan komponen (www.wikipedia.com)
× ∆Hf air = -285840 kJ/kmol
× ∆Hf pati = -57992400 kJ/kmol
× ∆Hf dekstrin = -2199180 kJ/kmol
• Panas Reaksi (www.wikipedia.com)
× ∆Hr298 reaksi sakarifikasi = -4,17 kJ/mol
× ∆Hr298 reaksi fermentasi = -116 kJ/mol
1. Neraca panas di sekitar Crusher 1 (CR-01)
input – output = acc = 0
input = output
• Panas Masuk Arus F1
T masuk = 30°C = 303,15 K
∆H = Q = n.Cp.(Tin-Tref)
Panas yang dibawa masuk oleh pati
∆H = Q = n.Cp.(Tin-Tref)
= 0,0968mol (65,43kJ/kmol.K)(303,15K-298,15K)
= 31,66 kJ
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-3
Untuk perhitungan ∆H komponen lain pada arus masuk, analog dengan
perhitungan di atas.
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H (kJ)
Air 172,48 18 9,5822 45,36 434,63
Serat 6,72 9720 0,0007 327,15 0,23
Pati 940,80 9720 0,0968 327,15 31,66
Total 1120,00 9,6797 466,52
• Panas Keluar Arus F2
T keluar = 30°C = 303,15 K
∆H = Q = n.Cp.(Tout-Tref)
Panas yang dibawa keluar oleh pati
∆H = Q = n.Cp.(Tout-Tref)
= 0,0958mol (65,43kJ/kmol.K)(303,15K-298,15K)
= 31,35 kJ
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H (kJ)
Air 170,76 18 9,4864 45,36 430,28
Serat 6,65 9720 0,0007 327,15 0,22
Pati 931,39 9720 0,0958 327,15 31,35
Total 1108,80 9,5829 461,85
• Panas KeluarArus F3
T keluar = 30°C = 303,15 K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H (kJ)
Air 1,72 18 0,0958 45,36 4,35
Serat 0,07 9720 0,0000 327,15 0,00
Pati 9,41 9720 0,0010 327,15 0,32
Total 11,20 0,0968 4,67
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-4
Maka
Input – output = 0
466,54 kJ – (461,85 + 4,67) kJ = 0
Neraca Panas di Sekitar Crusher 1
Komponen ∆Hin (kJ) ∆Hout (kJ)
Arus F1 F2 F3
Air 434,63 430,28 4,35
Serat 0,23 0,22 0,00
Pati 31,66 31,35 0,32
Total panas 466,52 461,85 4,67
Total 466,52 466,52
2. Neraca panas di sekitar Crusher 2 (CR-02)
Di dalam CR-02, tidak terdapat perubahan suhu dan massa, maka
∆Hin = ∆Hout
∆H in -∆H out = 0
• Panas Masuk Arus F2 = Panas Keluar Arus F2
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H (kJ)
Air 170,76 18 9,4864 45,36 430,28
Serat 6,65 9720 0,0007 327,15 0,22
Pati 931,39 9720 0,0958 327,15 31,35
Total 1108,80 9,5829 461,85
3. Neraca panas di sekitar Mixer (M)
Pada mixer, diambil asumsi tidak ada panas pelarutan.
• Panas Masuk Arus F2
(sama dengan perhitungan F2 sebelumnya)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-5
• Panas Masuk Arus F4
T masuk = 30°C = 303,15 K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H (kJ)
Air 3793,2632 18 210,7368 45,36 9558,54
Total 3793,2632 210,7368 9558,54
• Panas Keluar Arus F5
T keluar = 30°C = 303,15 K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H (kJ)
Air 3964,0184 18 220,2232 45,36 9988,82
Serat 6,6528 9720 0,0007 327,15 0,22
Pati 931,3920 9720 0,0958 327,15 31,35
Total 4902,0632 220,3197 10020,39
Maka,
Input – output = acc = 0
461,85 kJ + 9558,54 kJ – 10020,39 kJ = 0
Neraca Panas di sekitar Mixer
Komponen ∆Hin (kJ) ∆Hout (kJ)
Arus F2 F4 F5
Air 430,28 9558,54 9988,82
Serat 0,22 0,00 0,22
Pati 31,35 0,00 31,35
Total panas 461,85 9558,54 10020,39
Total 10020,39 10020,39
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-6
4. Neraca panas di sekitar Reaktor Likuifikasi
• Panas Masuk Arus F6
T masuk = 30°C = 303,15 K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) ∆H(kJ)
Air 274,52 18 15,2509 45,36 691,74
total arus 274,52 15,2509 691,74
• Panas Masuk Arus F7
Tidak ada panas yang dibawa masuk dan keluar oleh enzim alfa amylase
sebagai katalis reaksi likuifikasi.
• Panas Reaksi Likuifikasi
Reaksi yg terjadi (basis perjam):
reaksi (C6H10O5)60 + 30(H2O) alfaamilase30(C12H22O11)
pati + air Dekstrin maltosa
Mula-mula 31,94 73407,75 0 mol
reaksi 25,23 757,00 757,00 mol
sisa 6,71 72650,75 757,00 mol
Menghitung Panas Reaksi Standar
∆Hf air = -285840 kJ/kmol
∆Hf pati = -57992400 kJ/kmol
∆Hf dekstrin = -2199180 kJ/kmol
Maka,
∆HR298 =n bereaksi[(∆Hfdekstrin) - (∆Hfpati + ∆Hf air)]
= [(30( -2199189))-(1(-57992400)+30(-285840))]
= 592200 kJ panasreaksi untuk 1 kmolpati
Panas reaksi untuk 25,23mol pati
∆HR = 592200 kJ/kmol ×1 kmol
1000 mol × 25,23 mol
= 14943,0923 kJ
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-7
selama 1 batch, panas reaksi (3 jam)
∆HR = 3 × 14943,0923 kJ
= 44829,2768 kJ
• Panas Keluar Arus F9
T keluar = 80°C = 353,15K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Pati 195,63 9720 0,0201 3598,65 72,43
Dekstrin 776,63 342 2,2709 23908,50 54292,84
Air 4295,01 18 238,6117 500,50 119424,24
Serat 6,65 9720 0,0007 3598,65 2,46
Alpaamlse 0,98 - - - -
Total 5274,91 240,9034 173791,97
• Perubahan entalpi pada proses likuifikasi
∆H = ∆H1 + ∆HR + ∆H2
∆H = 207909,1098 kJ
Karena system menyerap panas, maka perlu digunakan pemanas pada
reaktor untuk mempertahankan suhuo perasi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-8
Neraca panas di sekitar Reaktor Likuifikasi
Komponen Qin Qout
F5 F6 F7 F11
Pati 31,35 - - 72,43
Air 9988,82 691,74 - 119424,24
Serat 0,22 - - 2,46
Dekstrin - - - 54292,84
Alpa amlse - - - -
Total 10020,39 691,74 0,00 173791,97
Reaksi - 44829,28
Steam 207909,11 -
Total 218621,25 218621,25
5. Neraca panas di sekitar Reaktor Sakarifikasi
• Panas Masuk Arus F9
T masuk = 55°C = 328,15 K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Pati 195,63 9720 0,0201 1962,90 39,51
Dekstrin 776,63 342 2,2709 13041,00 29614,28
Air 4295,01 18 238,6117 2266,17 540735,59
Serat 6,65 9720 0,0007 1962,9 1,34
Alpaamlse 0,98 - - - -
Total 5273,9317 240,9034 570390,72
• Panas Masuk Arus F10
Tidak ada panas yang dibawa masuk dan keluar oleh enzim beta amylase
sebagai katalis reaksi sakarifikasi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-9
• Panas Reaksi Sakarifikasi
reaksi C12H22O11 + H2O beta amilase 2 C6H12O6
Dekstrin maltosa air glukosa
Mula-mula 258,88 1431,67 0 kg
0,7570 79,5372 0 kmol
reaksi 0,7327 0,7327 1,4654 kmol
sisa 0,0243 78,8046 1,4654 kmol
Diketahui
∆Hr298 = -4,17 kJ/mol
jadi ∆Hr = -3055,34 kJ
untuk 1 batch
∆Hr = -9166,03 kJ
• Panas Keluar Arus F11
T keluar = 55°C = 328,15K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Pati 195,63 9720 0,0201 1962,90 39,51
Dekstrin 24,89 342 0,0728 13041,00 949,01
Air 4255,45 18 236,4137 2266,17 535754,34
Serat 6,65 9720 0,0007 1962,90 1,34
Alpaamlse 0,98 - - - -
Glukosa 791,31 180 4,3962 3450 15166,81
Beta amlse 0,50 - - - -
Total 5275,41 240,9034 551911,01
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-10
• Perubahan entalpi pada proses sakarifikasi:
∆H = ∆H1 + ∆HR +∆H2
= -27645,73 kJ
Karena system mengeluarkan panas, maka perlu digunakan pendingin
pada reaktor untuk mempertahankan suhu operasi.
Neraca Panas di sekitar Reaktor Sakarifikasi
Komponen Qin Qout
F5 F6 F11
Pati 39,51 - 39,51
Dekstrin 29614,28 - 949,01
Air 540735,59 - 535754,34
Serat 1,34 - 1,34
Alpaamlse - - -
Glukosa - - 15166,81
Beta amlse - - -
Total 570390,72 0,00 551911,01
Reaksi 9166,0271
Air pendingin 27645,73
Total 579556,75 579556,75
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-11
6. Neraca panas di sekitar Reakto Fermentasi
• Panas masuk Arus F13
T masuk = 35°C = 308,15 K
Komponen F
(kg)
BM
(kg/kmol)
n
(kmol)
C
(kJ/kmol)
Q
(kJ)
Pati 177,12 9720 0,0182 654,30 11,92
Dekstrin 22,53 342 0,0659 4347,00 286,40
Air 3852,72 18 214,0401 754,45 161481,53
Serat 6,02 9720 0,0006 654,30 0,41
Alpaamlse 0,89 - - - -
Glukosa 716,42 180 3,9801 1150,00 4577,15
Beta amlse 0,45 - - - -
Total 4776,1610 218,1050 166357,41
• Panas masuk Arus F19
T masuk = 35°C = 308,15 K
Komponen
Fin
(kg)
BM
(kg/kmol)
n
(kmol)
C
(kJ/kmol)
Q
(kJ)
Pati 18,51 9720 0,0019 654,30 1,25
Dekstrin 2,36 342 0,0069 4347,00 29,94
Air 645,42 18 35,8568 754,45 27052,00
Serat 0,63 9720 0,0001 654,30 0,04
Alpaamlse 0,09 - - - -
Yeast 75,89 - - 755,5 565,82
Beta amlse 0,05 - - - -
Total arus 742,95 35,8657 27649,04
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-12
• Panas Reaksi fermentasi
reaksi C6H12O6 yeast2 C2H5OH + 2 CO2
glukosa etanol karbondioksida
mula-mula 3980,13 0 0 mol
reaksi 3494,56 6989,12 6989,12 mol
sisa 485,58 6989,12 6989,12 mol
∆Hr298 = -116 kJ/mol
∆HR = -116 kJ/mol × 3494,56mol
= -405368,71 kJ
• Panas keluar Arus F20
Tkeluar = 35°C = 308,15K
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
CO2 307,5211 44 6,9891 48576,5230 339506,94
Total 307,5211 6,9891 339506,94
• Panas Keluar Arus F21
Komponen F (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Air 4455,15 18 247,5081 754,45 186731,28
Etanol 321,50 46 6,9891 750,73 5246,92
Total 4776,6452 254,4972 191978,20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-13
• Panas keluarArus F22
Komponen Fin (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Pati 195,63 9720 0,0201 654,30 13,1690
Dekstrin 24,89 342 0,0728 4347,00 316,3365
Air 40,131 18 2,2295 754,45 1682,0340
Serat 6,65 9720 0,0007 654,30 0,4478
Alpaamlse 0,98 - - - -
Glukosa 87,40 180 0,4856 1150,00 558,4128
Beta amlse 0,50 - - - -
Yeast 75,89 - - -755,5 565,82
etanol 2,87 46 0,0623 750,7267 46,8067
Total arus 434,9426 2,8710 3183,0245
• Panas yang harus dihilangkan dari reaktor
∆H = ∆H1 + ∆HR + ∆H2
∆H = -64706,9982 kJ
Karena system mengeluarkan panas, maka perlu digunakan pendingin
pada reaktor untuk mempertahankan suhu operasi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-14
Neraca Panas di sekitar Reaktor Fermentasi
Komponen Qin Qout
F13 F19 F20 F21 F22
Pati 11,9228 1,2463 - - 13,1690
Dekstrin 286,3993 29,9372 - - 316,3365
Air 161481,5270 27051,9999 - 186731,2832 1682,0340
Serat 0,4055 0,0424 - - 0,4478
Alpaamlse - - - - -
Glukosa 4577,1543 - - - 558,4128
Beta amlse - - - - -
Yeast - 565,8176 - - 565,8176
CO2 - - 339506,9353 - -
Etanol - - - 5246,9160 46,8067
Total 166357,41 27649,04 339506,94 191978,20 3183,02
Reaksi 405368,7051
Air pendingin 64706,9982
Total 599375,16 599375,16
7. Neraca panas di sekitarMenara Destilasi 1
• Panas masuk Arus F23
T masuk = 99,098°C = 372,248 K
Komponen Fin (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Air 4458,01 18 247,6674 6687,2678 1656218,52
Etanol 318,63 46 6,9268 5244,4361 36326,99
Total 4776,65 254,5942 1692545,51
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-15
• Panas Keluar Arus F24
Tkeluar = 88,953°C = 362,103K
Komponen Fin (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Air 180,03 18 10,0018 5789,1859 57902,50
Etanol 313,16 46 6,8079 4440,1010 30227,65
Total arus 493,20 16,8097 88130,15
• Panas Keluar Arus F25
Tkeluar = 100,004°C = 373,154K
Komponen Fin (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Air 4277,98 18 237,6656 6766,4892 1608161,76
Etanol 5,47 46 0,1189 5316,7466 632,12
Total arus 4283,45 237,7845 1608793,88
• Dari perhitungan NP di MD1, di dapat
Qc = 2.904.351,39 kJ/jam
Qc = 8.713.054,18 kJ/batch
Qr = 2.905.810,90 kJ/jam
Qc = 8.717.432,69 kJ/batch
Neraca Panas di sekitar Menara Destilasi 1
Komponen Input Output
Arus 23 Arus 24 Arus 25
Etanol 36.326,99 30.227,65 632,12
Air 1.656.218,52 57.902,50 1.608.161,76
Jumlah 1.692.545,51 88.130,15 1.608.793,88
1.696.924,02
Reboiler 8.717.432,69 -
Kondenser - 8.713.054,18
Total 10.409.978,20 10.409.978,20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
C-16
8. Neraca panas di sekitar Menara Destilasi 2
• Panas Keluar Arus F26
T masuk = 88,953°C = 362,103K
Komponen Fin (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Air 21,96 18 1,2202 5055,9269 6169,40
Etanol 312,96 46 6,8035 3804,8397 25886,16
Total 334,92 8,0237 32055,56
• Panas Keluar Arus F27
Tkeluar = 100,004°C = 373,154K
Komponen Fin (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) C (kJ/kmol) Q (kJ)
Air 158,07 18 8,7816 6766,4892 59420,64
Etanol 0,20 46 0,0044 5316,7466 23,36
Total arus 158,27 8,7860 59444,00
• Dari perhitungan NP di MD2, di dapat
Qc = 231.828,76 kJ/jam
Qc = 695.486,2732 kJ/batch
Qr = 232.951,89 kJ/jam
Qc = 698.855,6823 kJ/batch
Neraca Panas di sekitar Menara Destilasi 2
Komponen Input Output
Arus 24 Arus 26 Arus 27
Etanol 30.227,65 25.886,16 23,36
Air 57.902,50 6.169,40 59.420,64
Jumlah 88.130,15 32.055,56 59.444,00
91.499,56
Reboiler 698.855,68 -
Kondenser - 695.486,27
Total 786.985,83 786.985,83
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Fungsi : Mereaksikan
katalis enzim
glukosa.
Jenis : Reaktor Tangki Berpengaduk
Alasan Pemilihan :
1. Reaksi dijalankan pada fase cair
2. Reaksi dijalankan pada kondisi isotermal sehingga suhu dalam reaktor yang
harus selalu sama. Kondisi ini dapat diperoleh dengan
berpengaduk karena ada pengadukan sehingga suhu di semua sisi reaktor sama.
A. Kondisi Operasi
T =
P operasi = 1 atm
Waktu tinggal = 1
Konversi = 95,86
B. Reaksi di reaktor
(C12H22O11) +
Dekstrin
- Merupakan reaksi
- Karena reaksi bersifat
menjaga agar suhu reaksi tetap pada
pendingin.
C. Neraca Massa
Waktu operasi = 350 hari/tahun
Kapasitas = 400 L/hari
LAMPIRAN D
REAKTOR SAKARIFIKASI
Mereaksikan reaktan dekstrin dengan air menggunakan
katalis enzim Beta amylase sehingga menghasilkan
glukosa.
Reaktor Tangki Berpengaduk
Reaksi dijalankan pada fase cair
Reaksi dijalankan pada kondisi isotermal sehingga suhu dalam reaktor yang
harus selalu sama. Kondisi ini dapat diperoleh dengan pemakaian reaktor
karena ada pengadukan sehingga suhu di semua sisi reaktor sama.
= 55°C
= 1 atm
= 1 jam
= 95,86%
(H2O) 2(C6H12O6)
Air Glukosa
Merupakan reaksi irreversible
Karena reaksi bersifat eksotermis atau mengeluarkan panas, maka untuk
menjaga agar suhu reaksi tetap pada 550C maka diperlukan adanya
= 350 hari/tahun
= 400 L/hari
D-1
dekstrin dengan air menggunakan
sehingga menghasilkan
Reaksi dijalankan pada kondisi isotermal sehingga suhu dalam reaktor yang
pemakaian reaktor
karena ada pengadukan sehingga suhu di semua sisi reaktor sama.
panas, maka untuk
C maka diperlukan adanya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-2
Basis = 1 jam operasi
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
F9 F10 F11
Pati 65,21 - 65,21
Dekstrin 258,88 - 10,73
Air 1431,67 - 1418,48
Serat 2,22 - 2,22
α-amilase 0,33 - 0,33
β-amilase - 0,16 0,16
Glukosa - - 263,77
Total 1758,47
D. Konstanta Kecepatan Reaksi
Untuk kinetika reaksi enzimatis biasanya digunakan persamaan Michaelis-
Menten Kinetics, dengan persamaan :
QR . QSTUVWXYZ[ WXY Maka kecepatan reaksi sakarifikasi,
Dimana:
(-ra) = vo , kecepatan pembentukan glukosa
Vmaks = (-ramaks), kecepatan maksimum pembentukan glukosa
[S] = CA , konsentrasi dekstrin
KM = konstanta Michelis-Menten
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-3
Reaksi Sakarifikasi :
(C12H22O11) + 2(H2O) 2(C6H12O6)
A B C
- dCAdt .-rA -rA.-ramaksWCAYKMWCAY
dengan CA= CAO(1-X) , maka
-rA.-ramaksWCAO1-XYKMWCAO1-XY
dari jurnal didapat nilai :
Vmaks= (-ramaks) = 30 gr/L.h
KM = 10,5 gr/L
sehingga, persamaan kecepatan reaksinya :
-rA. 30 gr l.h⁄ WCAO1-XY10,5 gr/lWCAO1-XY Maka nilai –rA= 11,5647 gr/L.jam
E. Menghitung Laju Alir Volumetrik
Data densitas umpan :
Komponen Densitas (kg/m3) Massa (kg/jam)
Pati 1500 65,21
Dekstrin 1540 258,88
Air 971,83 1431,67
Serat 1500 2,22
α-amilase 1170 0,33
β-amilase 1260 0,16
Total 1.758,47
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-4
Densitas campuran = M
∑fraksi massadensitas
= 1068,4878 kg/m3
Kecepatan laju alir volumetrik = massa total
densitas campuran
= 1,6458 m3/jam = 1645,76 L/jam
F. Menghitung Optimasi Jumlah Reaktor
Menghitung volume reaktor :
V=CAoVo(Xn-X0)
-ramax(CAo)(1-Xn)Km+(CAo)(1-Xn)
dimana :
CAo = konsentrasi C12H22O11 mula-mula (mol/L)
Vo = kecepatan laju alir volumetrik (L/jam)
Xn = konversi akhir
Xo = konversi awal
(-ramax) = kecepatan maksimum pembentukan dekstrin (gr/L.jam)
Km = konstanta Michelis-Menten (gr/L)
Didapat indeks harga reaktor dengan rumus :
Brownell hal.17
dengan :
N = jumlah reaktor
V1 = volume reaktor bila tidak diseri
VN,i = volume masing-masing reaktor
0.6
1
iN,N V
VNC
=
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Plot grafik antara volume reaktor dengan indeks harga reaktor,
dipilih reaktor yang paling minimal
Dari grafik didapatkan jumlah reaktor yang optimum adalah 2
harga yang minimum.
G. Menghitung Dimensi Utama Reaktor
1. Kondisi operasi
T = 550C
P = 1 atm
Diambil over design
Volume perancangan
2. Pemilihan bahan k
Dipakai : Stainless steel
Spesifikasi : Tensile Strength
Allowable stresses
Corrosin Allowance
k antara volume reaktor dengan indeks harga reaktor,
tor yang paling minimal indeks harga reaktornya.
Dari grafik didapatkan jumlah reaktor yang optimum adalah 2 reaktor dengan
harga yang minimum.
Menghitung Dimensi Utama Reaktor
over design = 20 %
Volume perancangan = Volume operasi (1 + over design)
= Volume operasi (1 + 20%)
= 257,5381 (1 + 20%)
= 309,0458 ft3
Pemilihan bahan konstruksi
Stainless steel SA-167
Tensile Strength = 75.000 psi
Allowable stresses = 17.000 lb/in2
Corrosin Allowance = 0,125 in
Appendiks D Brownell
D-5
k antara volume reaktor dengan indeks harga reaktor, kemudian
reaktor dengan
Appendiks D Brownell
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-6
3. Menentukan diameter dan tinggi reaktor
Jenis head : Flanged and dished head (torispherical)
Alasan : Tekanan reaktor dalam kisaran 15 – 200 psi
Asumsi H = D
Volume reaktor = Volume silinder + 2 Volume head
= ¼(π)(D2)(H) + 2(0,000049)(D/12)3
= 0,7536 (D3)
maka, D =`volume reaktor
0,7536
3
D = 2,2644 m
= 89,1497 in
Sehingga nilai,
H = D = 2,2644 m
= 89,6497 in
4. Menentukan tebal reaktor
ts = Pbc
defg,hP C Pers.13.1 Brownell
dengan :
ts = tebal reaktor (in)
P = internal pressure (psia)
ri = inside radius (in)
f = tensile strength (psi)
e = efisiensi pengelasan 80% (dipakai single welded butt joint)
C = allowable stresses (lb/in2)
diperoleh nilai ts = 0,1829 in
dipakai tebal shell standar = 0,1875 in
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-7
5. Menentukan tebal head
ODs = ID + 2(tebal shell standar)
Dari tabel 5.7 Brownell untuk ODs = 90 in dan ts = 0,1875 in diperoleh :
icr = 5,5
r = 90
maka, untuk icr > 6% berlaku :
W = MPi3 `7 j
klj9m sehingga,
t head = PbnW
Ndefg,NP C diperoleh t head = 0,2278 in
dipakai tebal head standar = 0,25 in
sehingga OD head = ID +2(tebal head standar)
= 89,6497 in
6. Menentukan tinggi reaktor
Dari tabel 5.8 Brownell untuk tebal head standar = 0,25 in diperoleh range
sf = 1,5 – 2,5 dipakai sf = 2
Dari persamaan fig. 5.8 Brownell diperoleh :
a = IDN = 44,5748 in
AB = a – icr = 39,0748 in
BC = r – icr = 84,5000 in
O D
Abic r
B
ra
IDt
s f
O A
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-8
AC = `BC2-AB2 = 74,9227 in
b = r – AC = 15,0773 in
OA = sf + b + tebal head
= 17,3273 in
Tinggi reaktor = tinggi silinder + 2(tinggi head)
= H + 2(OA)
= 123,8043 in
= 3,1446 m
7. Menentukan tinggi cairan dalam reaktor
Volume head =( 0,000049DO = 0,9831 m3
Volume cairan dalam reaktor = volume cairan – volume head
= 6,3096 m3
Luas tangki = πIDN = 4,0251 m2
Tinggi cairan dalam reaktor = volume cairan dalam reaktor
luas tangki
= 1,5675 m
H. Menghitung Dimensi dan Daya Pengadukan
1. Menentukan dimensi pengaduk
Jenis pengaduk : Flat Blade Turbin
Pertimbangan : Karena viskositas larutan adalah 0,5773 cP
(Rase fig. 8.4)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-9
Data viskositas umpan :
Komponen Massa (kg/jam) fraksi Viskositas (cP) xi/µi
Pati 65,21 0,0371 2,07 0,0179
Dekstrin 258,88 0,1472 1,5 0,0981
Air 1431,67 0,8142 0,504 1,6154
Serat 2,22 0,0013 2,07 0,0006
α-amilase 0,33 0,0002 5 3,7169.10-5
β-amilase 0,16 0,0001 5 1,8926.10-5
Total 1.758,47 1 1,7321
Viskositas campuran = M
∑fraksi massaviskositas
= 0,5773 cP
Dari fig. 477 Brown untuk 6 blade plate turbine with 4 baffle diperoleh :
Dt/Di = 3
ZL/Di = 3,3
Zi/Di = 1,025
L/Di = 0,25
W/Di = 0,17
B/Di = 0,2
dengan :
Di = diameter pengaduk
Dt = diameter dalam reaktor
Zi = jarak pengaduk dari dasar reaktor
ZL = tinggi cairan dalam reaktor
W = lebar baffle
L = panjang blade
B = lebar blade
Maka nilai :
Di = 0,7548 m = 29,7181 in
Zi = 0,7737 m = 30,4610 in
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-10
L = 0,1887 m = 7,4295 in
W = 0,1283 m = 5,0521 in
B = 0,1510 m = 5,9436 in
2. Menghitung daya pengadukan
Persamaan kecepatan pengadukan :
stuv2wx . iywxz600 m
N
Pers. 8.8 Rase
Dimana :
WELH = Water Equivalent Liquid Height (ft)
Di = diameter pengaduk (ft)
N = kecepatan pengadukan (rpm)
• Menentukan WELH
WELH = ZL > ~xx Qx xx = 5,4954 ft
• Menentukan jumlah turbin
Number of Turbine = WELH
D
= 1 turbin
• Menentukan kecepatan putar
N = 600
π.Di`WELH
2.Di
= 81,2729 rpm
= 1,3545 rps
• Menentukan Nre
Nre = N7Di29(ρ)
µ
= 1418445,5
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-11
Dari fig. 8.8 Rase dengan nilai Nre = 1418445,5 maka diperoleh nilai
Np = 5,5
Besarnya daya pengadukan yang dibutuhkan :
P = 3,52. 10fONp 7 hN,P9 NODi
dengan :
P = daya (Hp)
N = kecepatan putar (rps)
ρ = densitas (lb/ft3)
Di = diameter pengaduk (ft)
maka didapat P = 4,3929 HP
Untuk P perancangan = P + 0,5 + (10%.P)
= 6 HP
I. Neraca Panas dan Perancangan Jaket Pendingin
1. Panas reaksi standar
∆HR 298 = -3.055,34 kJ
2. Panas reaktan masuk reaktor
∆H1 = ∑k . ~k . ∆ = -190.130,24 kJ
3. Panas reaktan keluar reaktor
∆H2 = ∑k . ~k . ∆ = 183.970,34 kJ
4. Panas yang harus ditambahkan ke reaktor
∆H = ∆H1 + ∆HR + ∆H2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-12
= -9.215,24 kJ
Untuk menjaga agar sistem suhunya tetap 55°C maka digunakan media
pendingin berupa jaket.
5. Menentukan massa air pendingin
Banyaknya pendingin yang ditambahkan adalah
m = ∆
Cp air = -226,38 kJ/kmol
maka massa pendingin = 40,7076 kmol
= 732,74 kg
6. Menentukan ΔT LMTD
Suhu fluida panas T1 = 55°C = 131 F
T2 = 55°C = 131 F
Suhu fluida dingin t1 = 30°C = 86 F
t2 = 33°C = 93 F
maka ∆T LMTD = ∆T2-∆T1log
∆T2∆T1
= 97,27 F
7. Menentukan luas transfer panas yang dibutuhkan
Ap = Q
U . ∆T LMTD Ud = 10 Btu/ft2.F (Kern, 1950)
Ap = 8,98 ft2
(karena luas transfer massa < 120 ft2 maka dipilih penukar panas berupa
jaket)
8. Menentukan tinggi jaket
Tinggi jaket = tinggi cairan dalam reaktor
= 6,5871 ft
= 2,0077 m
9. Menentukan lebar jaket
Laju alir air pendingin (v) = 25,2977 ft3/jam
Waktu tinggal air pendingin (t) = 0,9493 jam
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-13
Volume air pendingin = v . t
= 24,0142 ft3
Volume reaktor setinggi jaket = P . DN. Hj 0,000049. DO
Volume total (pendingin+reaktor) = P . DjN. Hj 0,000049. DjO
v . t P . DN. Hj 0,000049. DO .
P . DjN. Hj 0,000049. DjO v. t π
4 . DN. Hj 0,000049. DO 3 π4 . DjN. Hj 0,000049. DjO . 0
Trial nilai Dj, diperoleh :
Dj = 7,80 ft
= 2,3774 m
maka,
Lj . MN . Dj 3 OD
= 0,15 ft
= 0,0462 m
10. Menentukan tebal jaket
tj . P.bd.Efg,h.P c
= 0,0104 ft
= 0,0032 m
J. Perancangan Pipa Pemasukan dan Pengeluaran
Diameter pipa optimum = 3,9 . g,P. g,MO Pers. 6.32 Wallas
dengan :
Di,opt = diameter pipa optimum (in)
Q = debit (ft3/s)
ρ = densitas (lbm/ft3)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-14
1. Ukuran pipa pemasukan larutan dekstrin (F9)
Komponen Massa (kg/jam) fraksi Densitas (kg/m3) xi/ρi
Pati 65,21 0,0371 1500 0,0247
Dekstrin 258,88 0,1472 1540 0,0956
Air 1431,67 0,8142 999,6 0,8145
Serat 2,22 0,0013 1500 0,0008
α-amilase 0,33 0,0002 1170 0,0002
β-amilase 0,17 0,0001 1260 0,0001
Total 1.758,47 1 0,9359
Densitas campuran = 1068,49 kg/m3 = 66,24 lb/ft3
Flow rate = 1758,47 kg/jam = 3876,76 lb/jam
Q = ¡ = 0,0163 ft
3/s
maka Di,opt = 1,0539 in
Dari tabel 11 Kern didapat diameter pipa standar:
IPS = 1,25 in
SN = 40
OD = 1,66 in
ID = 1,38 in
2. Ukuran pipa pengeluaran larutan glukosa (F11)
Komponen Massa (kg/jam) fraksi Densitas (kg/m3) xi/ρi
Pati 65,21 0,0371 1500 0,0247
Dekstrin 8,30 0,0047 1540 0,0031
Air 1418,48 0,8067 999,6 0,8070
Serat 2,22 0,0013 1500 0,0008
α-amilase 0,33 0,0002 1170 0,0002
Glukosa 263,77 0,1500 1540 0,0974
β-amilase 0,17 0,0001 1260 0,0001
Total 1758,47 1,0000 0,9333
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-15
Densitas campuran = 1071,50 kg/m3 = 66,43 lb/ft3
Flow rate = 1758,47 kg/jam = 3876,76 lb/jam
Q = ¡ = 0,0162 ft
3/s
maka Di,opt = 1,0529 in
Dari tabel 11 Kern didapat diameter pipa standar :
IPS = 1,25 in
SN = 40
OD = 1,66 in
ID = 1,38 in
3. Ukuran pipa pemasukan air pendingin
Densitas air pendingin = 1023,0130 kg/m3 = 63,42 lb/ft3
Flow rate = 732,7377 kg/jam = 1615,41 lb/jam
Q = ¡ = 0,0071 ft
3/s
maka Di,opt = 0,7207 in
Dari tabel 11 Kern didapat diameter pipa standar :
IPS = 0,75 in
SN = 40
OD = 1,050 in
ID = 0,824 in
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D-16
REAKTOR SAKARIFIKASI
Keterangan:
Satuan dimensi = inch
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-1
LAMPIRAN E
ANALISIS EKONOMI
Tabel 1Indekshargaalatuntuktahun 1991-2002
Tahun Indeks
1991 361,3 1992 358,2 1993 359,2 1994 368,1 1995 381,1 1996 381,7 1997 386,5 1998 389,5 1999 390,6 2000 394,1 2001 394,3 2002 390,4
(Tabel 6-2 hal. 238 Peters & Timmerhaus,ed.5, 2003)
Gambar 1Grafiklinearisasiindekshargaalat
Dari data tersebutdiperolehpersamaanlinier : y = 3,607x – 6823
- Sehinggadiketahuiindekshargaalatpadatahun2010 adalah
427,07sedangkanpadatahun2012 adalah 434,284.
- Dari Aries dan Newton, indekshargatahun 1954 adalah 185
y = 3.607x - 6823.
R² = 0.862
355
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
ind
ex
tahun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-2
>>MencariHargaTangkiTahun 2012
- hargatangkikapasitas yang samathn 1954 adalah$38.000
- indekstahun 1954 (Nx) = 185
- indekstahun2012 (Ny) = 434,284
- hargatangkikapasitas yang samatahun 2012
Ey.NyNx Ex Ey = (434,284/185)($38.000)
Ey =$89.204
>>MencariHargaTangkidengankapasitasberbeda
- dikethargatangkikapasitas200literpadatahun2010adalah Rp25.000.000
- untukmencarihargatangkidengankapasitas lain padatahun yang samaadalah
Eb.Ea HcbcaJ0,6
dengan
E = hargaalat
c =kapasitasalat
misal, untukmencarihargatangkikapasitas 6000 liter
Ea = Rp192.403.409
• data yang adatahun 2010
Alat kapasitas satuan harga
tangkivertical head torishperical 0,2 m3 Rp25.000.000
pompa 500 watt Rp2.183.000
MD 2 m Rp22.000.000
Untuksemuaalat, caraperhitungan analog denganperhitungan di atas.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-3
DaftarAlat Proses
No NamaAlat KodeAlat Jumlah Kapasitas satuan JumlahHargaAlat
1 Crusher 01 CR - 01 1 0,6 ton/jam Rp 3.813.344
2 Crusher 02 CR - 02 1 0,6 ton/jam Rp 3.813.344
3 Mixer M 1 0,4817 m3 Rp 32.309.038
4 ReaktorLiquifikasi R - 01 2 11,2829 m3 Rp 428.687.965
5 ReaktorSakarifikasi R - 02 2 8,7512 m3 Rp 368.068.523
6 ReaktorFermentasi R - 03 3 6,2052 m3 Rp 449.193.569
7 Seeding Tank SD 3 0,8534 m3 Rp 136.606.970
8 Accumulator 1 ACC - 01 1 0,4932 m3 Rp 32.769.275
9 Accumulator 2 ACC - 02 1 0,0683 m3 Rp 10.007.510
10 Broth Tank V - 01 1 5,7462 m3 Rp 142.983.684
11 TangkiStorage V -02 1 3,5574 m3 Rp 107.235.272
12 MenaraDestilasi 1 C - 01 1 18,5850 m Rp 85.226.828
13 MenaraDestilasi 2 C - 02 1 11,4985 m Rp 63.894.617
14 Double pipe E - 01 1 1,5579 m Rp 5.281.832
15 Double pipe E - 02 1 1,0788 m Rp 2.640.916
16 Double pipe E - 03 1 0,8702 m Rp 2.288.794
17 Double pipe E - 04 1 3,6575 m Rp 3.169.099
18 Condenser 1 shell and tube CD - 01 1 1,8288 m Rp 35.212.216
19 Condenser 2 CD - 02 1 36,5760 m Rp 36.972.827
20 Reboiler 1 RB - 01 1 65,8368 m Rp 36.972.827
21 Reboiler 2 RB - 02 1 73,1520 m Rp 54.578.935
22 Centrifugal P - 01A/B 2 220,650 watt Rp 2.038.261
23 Centrifugal P - 02A/B 2 1470,998 watt Rp 6.362.166
24 Centrifugal P - 03A/B 2 1470,998 watt Rp 6.362.166
25 Centrifugal P - 04A/B 2 514,849 watt Rp 3.388.799
26 Centrifugal P - 05A/B 2 514,849 watt Rp 3.388.799
27 Centrifugal P - 06A/B 2 220,650 watt Rp 2.038.261
28 Centrifugal P - 07A/B 2 1470,998 watt Rp 6.362.166
29 Centrifugal P - 08A/B 2 1470,998 watt Rp 6.362.166
30 Centrifugal P - 09A/B 2 5883,992 watt Rp 14.616.420
31 Centrifugal P - 10A/B 2 2206,497 watt Rp 8.114.463
32 Conveyor BE 1 1 ton/jam Rp 14.084.886
33 Bin B 1 5 m3 Rp 2.816.977
Total Purchased Equipment Cost (PEC) 49 buahalat Rp 2.117.662.918
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-4
DaftarAlatUtilitas
No NamaAlat KodeAlat Jumlah Kapasitas satuan HargaAlat
1 PompaUtilitas PU-01 1 223,7100 watt Rp 1.379.399,15
2 PompaUtilitas PU-02 1 521,9899 watt Rp 2.277.947,77
3 PompaUtilitas PU-03 1 149,1400 watt Rp 1.082.989,81
4 PompaUtilitas PU-04 1 149,1400 watt Rp 1.082.989,81
5 PompaUtilitas PU-05 1 298,2799 watt Rp 3.147.280,26
6 PompaUtilitas PU-06 1 74,5700 watt Rp 823.682,39
7 PompaUtilitas PU-07 1 74,5700 watt Rp 823.682,39
8 PompaUtilitas PU-08 1 745,6999 watt Rp 2.821.531,73
9 PompaUtilitas PU-09 1 74,5700 watt Rp 823.682,39
10 PompaUtilitas PU-10 1 149,1400 watt Rp 1.082.989,81
11 PompaUtilitas PU-11 1 149,1400 watt Rp 1.074.244,00
12 PompaUtilitas PU-12 1 149,1400 watt Rp 1.082.989,81
13 PompaUtilitas PU-13 1 149,1400 watt Rp 1.082.989,81
14 BakPengendap BU-01 1 18,9211 m2 Rp 19.240.682,79
15 Flokulator FLO 1 1880,2198 galon Rp 9.389.837,84
16 Tangki Tawas TU-01 1 777,9237 galon Rp 5.164.410,81
17 TangkiKapur TU-02 1 1598,0539 galon Rp 7.277.124,32
18 Clarifier CL 1 9401,0990 galon Rp 24.648.324,32
19 Filter F 1 594,3280 galon Rp 4.694.918,92
20 Bakpenampung BU-02 1 6,3070 m2 Rp 6.413.561,27
21 TangkiKaporit TU-04 1 31,5877 galon Rp 1.173.729,73
22 TangkiSanitasi TU-05 1 1530,8695 galon Rp 7.042.378,38
23 Kation Exchanger KE 1 69,2043 galon Rp 1.643.221,62
24 Anion Exchanger AE 1 69,2043 galon Rp 1.643.221,62
25 Tangkideminwater TU-06 1 7829,9608 galon Rp 21.127.135,14
26 Deaerator DE-01 1 103,6081 galon Rp 2.112.713,51
27 TangkiBFW TU-07 1 1243,3159 galon Rp 6.103.394,59
28 Tangkibahanbakar TB-01 1 1323,0621 galon Rp 6.807.632,43
29 Generator GU-01 1 27 kW Rp 25.795.253,57
30 Boiler BO-01 1 313,4391 ft2 Rp 37.559.400,00
31 Cooling Tower CT 1 7,4068 m2 Rp 7.531.894,15
32 Fan Cooling Tower FCT 2 1 hp Rp 11.787.306,22
Total Utilitas Rp 225.742.540
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-5
CAPITAL INVESTMENT
Purchase Equipment cost
1. PEC Murni = Rp 2.117.662.918
(harga PEC sudahmeliputibiayapengangkutan, asuransi, instalasidan
piping)
2. Electricity (2%PEC) = Rp 42.353.258
3. Building
Luasbangunan 11m x 15m x 2 lantai @ Rp2.500.000/m2
= Rp 825.000.000
4. Land and yard improvement
Luastanah61m x 37m @Rp200.000/m2 =Rp 451.400.000
5. Utilitas = Rp 225.742.540
Physical Plant Cost (PPC) = Rp 3.662.158.717
6. Engineering and cronstruction (25% PEC) = Rp 56.435.635
Direct Plan Cost (DPC) = Rp3.718.594.352
7. Contractor's Fee (1% DPC) = Rp 37.185.944
Fixed Capital Investment ( FCI ) = Rp3.755.780.296
WORKING CAPITAL INVESTMENT
1. Raw material inventory
diestimasisenilai 1 bulanbahanbaku
kebutuhangaplek =1120 kg/hari
= 33600 kg/bulan
harga =Rp508/kg
jadi, raw material inventory = Rp 17.083.783
2. In process inventory
diambilhold up time =0,1bulan
Biaya = (0,5 * MC / bulan * total hold up time)
= Rp5.264.879
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-6
no namabarang jumlah harga/unit harga total
1 mobil pick up 1 Rp 100.000.000 Rp 100.000.000
2 truk 1 Rp 175.000.000 Rp 175.000.000
total Rp 275.000.000
Total in process inventory = Rp280.264.879
3. available cost
nilainyasamadengan 1 bulan manufacturing cost = Rp105.297.571
total working capital investment (WCI) = Rp402.646.232
TOTAL CAPITAL INVESTMENT
TCI =FCI + WCI
=Rp4.158.426.528
MANUFACTURING COST
(basisperhitunganpertahun)
1. Direct manufacturing cost
a. Raw Material
Kebutuhanbahanbakuselama 1 tahun = 350hariproduksi
No Bahan kg/hari kg/tahun Harga/kg Harga/tahun
1 Gaplek 1120 392000 508 Rp199.310.802
2 Urea 0,74 259 3.105 Rp804.247
3 Beta amilase 0,50 175 122.027 Rp21.354.729
4 Alfaamilase 0,98 343 122.027 Rp41.855.268
5 Posphat 0,15 53 23.289 Rp1.222.673
6 Yeast 0,10 35 28.982 Rp1.003.015
total 299.939 Rp265.550.735
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-7
b. Labor
No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Gaji/tahun
1 Staff produksi 9 Rp2.000.000 Rp 216.000.000
2 KabagProduksi 1 Rp2.500.000 Rp 30.000.000
3 Staff Laboratorium 4 Rp2.000.000 Rp 96.000.000
4 Staff Adm. & Keu 2 Rp1.000.000 Rp 24.000.000
Total 16 Rp6.700.000 Rp366.000.000
c. Supervisi
No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Gaji/tahun
1 Manager Pabrik 1 Rp3.000.000 Rp36.000.000
2 KabagLaboratorium 1 Rp 2.500.000 Rp 30.000.000
Total 2 Rp5.500.000 Rp 66.000.000
d. Maintenance (simple, light use 1%FC) =Rp37.557.803
e. Utilitas
no Utilitas Kebutuhan/th satuan Harga/satuan harga
1 solar 39514,86 liter Rp4.576 Rp180.820.525
2 listrik 19964,00 kWh Rp930 Rp18.575.624
total biayautilitas per tahun Rp199.396.149
Total direct manufacturing cost = Rp 934.504.687
2. Indirect manufacturing cost
a. Laboratory (5% labor) =Rp 18.300.000
b. Payroll Overhead (biayakesehatan&asuransipegawai)
Rp 50000 x 20 orang x 12 bulan = Rp 12.000.000
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-8
c. Packaging
Menggunakan drum 55gallon
harga = Rp 400/gallon
produksetahun = 39110,66 galon = Rp 15.644.266
d. Shipping (Pengantaran)
Asumsi Rp100.000/hari = Rp35.000.000
Total direct manufacturing cost = Rp 80.944.266
3. Fixed manufacturing cost
a. Depresiasi (8-10% FCI)
Depresiasi = PEC/lifetime
lifetime = 10 tahun = Rp 211.766.292
b. Property Taxes (1% FCI) = Rp37.557.803
c. Insurance (1%FCI) = Rp 37.557.803
Total fixed manufacturing cost = Rp286.881.898
Maka, total manufacturing cost
Komponen Total
1. Direct manufacturing cost Rp 934.504.687
2. Indirect manufacturing cost Rp 80.944.266
3. Fixed manufacturing cost Rp 286.881.898
TOTAL MC Rp 1.302.330.850
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-9
GENERAL EXPENSE
Meliputi
1. Administrasi
a. Management Salary
No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Gaji/tahun
1 KepalaKoperasi 1 Rp3.500.000 Rp42.000.000
2 Kabag Adm. &Keuangan 1 Rp2.500.000 Rp30.000.000
Total 2 Rp5.500.000 Rp 72.000.000
b. Legal fee and Auditing, disediakantiaptahun = Rp3.000.000
c. Peralatankantortiaptahun = Rp 5.000.000
biaya total administrasi =Rp80.000.000
biaya total GE = Rp 80.000.000
Jadi,
PRODUCTION COST
PC = MC + GE
= Rp1.382.330.850
SALES (PENJUALAN)
Hasilpenjualan
jumlahproduketanol = 423 liter/hari
= 148050liter/tahun
harga = Rp13.220/liter
hasilpenjualan 1 tahun= Rp1.957.160.888/tahun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-10
• Profit before tax
keuntungan =hasilpenjualan - total biayaproduksi
profit =Rp 574.830.038
• Pajak (tax)
TarifPajak = (pajak.go.id)
- tarif 1 = 10% (Rp50.000.000) = Rp 5.000.000
- tarif 2 = 15% (Rp50.000.000) = Rp 7.500.000
- tarif 3 = 30%(Rp474.830.038) = Rp142.449.011 +
total = Rp154.949.011
maka,
• Profit after tax
profitafter tax =Rp419.881.027
= Rp 2.836/liter
ANALISA KELAYAKAN
1. Percent Return on Investment
ROI = (profit/FCI) * 100 %
Untukindustrial fermentation productdenganlow riskROI = min. 10%
(Aries-Newton)
a. Percent Return on Investment sebelumpajak
Profit sebelumpajak =Rp574.830.038
FCI = Rp3.755.780.296
ROI =15,31%
b. Percent Return on Investment setelahpajak
Profit setelahpajak =Rp419.881.027
ROI = 11,18%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-11
2. Pay Out Time ( POT )
POT = ( FCI / ( Profit + depresiasi ) )
Untukindustriprodukfermentasidenganrisikorendahmax accetable POT = 5
tahun
a. Pay Out timeSebelumpajak
FCI = Rp 3.755.780.296
Depresiasi = Rp 211.766.292
POT =4,8tahun
b. Pay Out timeSetelahpajak
POT = 5,9tahun
3. Break Even Point (BEP)
range BEP antara 40 - 60 %
a. Fixed manufacturing Cost ( Fa ) = Rp286.881.898
b. Variabel Cost ( Va )
- Raw material = Rp 265.550.735
- Packaging + transport = Rp 50.644.266
- Utilitas = Rp 199.396.149
= Rp515.591.150
c. Regulated Cost ( Ra )
- Labor = Rp366.000.000
- Supervisi = Rp66.000.000
- Payroll Overhead = Rp 12.000.000
- Laboratorium = Rp18.300.000
- General Expense = Rp80.000.000
- Maintenance = Rp 37.557.803
= Rp579.857.803
d. Penjualan (Sa)
Total Penjualanprodukselama 1 tahun = Rp1.957.160.888
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-12
jadi
BEP = (Fa + 0,3 Ra)/(Sa - Va - 0,7 Ra) x 100 %
=44,5%
4. Shut Down Point ( SDP )
SDP = ((0,3 Ra ) / ( Sa - Va - 0,7 Ra )) x 100 %
= 16,8%
5. Discounted Cash Flow ( DCF )
Future value analysis
Persamaan:
(FC+WC)(1+ i)n = WC+ SV+C((1+ i)n-3+ (1 + i)n-4+ … + (1+ i)0)
Dimana :
- FC = Rp3.755.780.296
- WC = Rp406.037.732
- SV =salvage value = nilaibarangrongsokan
** Salvage Value
Depresiasi =(original value-Salvage value)/service time
Original value = Rp2.117.662.918
Depresiasi = Rp211.766.292
Service time =10th (tabel 7.8 Peter Timmerhouse)
SV = Rp 0
diperkirakanumurpabrik
- n = 12 thn
- C = labasetelahpajak+finance + besarnyadepresiasi
= Rp631.647.318
dilakukan trial harga i untukmemperolehhargakeduasisipersamaansama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Dengantrial and error
( FC + WC )(1 + i )n
WC+SV+C((1+ i )n-3+( 1 + i )
dapatdibuattabelkelayakanekonomi
Parameter Kapasitas
Sa
Ra
Va
Fa
SDP
Grafikkelayakanekonomi
Rp-
Rp500,00
Rp1.000,00
Rp1.500,00
Rp2.000,00
Rp2.500,00
Ha
rga
(d
ala
m j
uta
)
trial and errordiperolehnilai i = 16,51%
1+i =116,51%
=Rp26.044.207.822
+( 1 + i )n-4 +...+ (1+ i)0) = Rp26.044.207.822
selisihpembuatnol = Rp 0
kelayakanekonomi
(%) nilai (rupiah) dalamjuta rupiah
0 Rp - Rp -
100 Rp 1.957.160.888 Rp 1.957,16
0 Rp 460.839.239 Rp 460,84
100 Rp 1.382.330.850 Rp 1.382,33
0 Rp 286.881.898 Rp 286,88
100 Rp 515.591.150 Rp 515,59
0 Rp 286.881.898 Rp 286,88
100 Rp 286.881.898 Rp 286,88
0 Rp 286.881.898 Rp 286,88
100 Rp 2.244.042.786 Rp 2.244,04
Grafikkelayakanekonomi
Rp500,00
Rp1.000,00
Rp1.500,00
Rp2.000,00
Rp2.500,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
kapasitas produksi %
Ra
Profit
Va
Sa
SDP line
BEPSDP Fa
E-13
Rp26.044.207.822
Rp26.044.207.822
dalamjuta rupiah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
E-14
Recommended