IKA NICKY WAHYUNINGRUM AULIA IIN SAPUTRI

2310 030 066 2310 030 084

DOSEN PEMBIMBING:

Ir. BUDI SETIAWAN, MT

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FTI-ITS

PABRIK SIRUP GLUKOSA = 2

Latar Belakang

Makanan merupakan sesuatu yang tak terpisahkan dari

kehidupan

Konsumsi gula semakin meningkat

Tabel Produksi kimpul Indonesia Menurut Provinsi (Ton), 2011

PABRIK SIRUP GLUKOSA = 3

Produksi Bahan Baku

• Pengertian

kimpul merupakan umbi yang cukup banyak jumlahnya, dan kurang di manfaatkan oleh masyarakat indonesia.

• Produksi Bahan Baku Di Indonesia kimpul mempunyai nama

lain Talas Belitung, Blue Taro Indonesia memiliki potensi hasil

kimpul sangat besar, karena tanaman kimpul mudah tumbuh dimana-mana.

Realita di masyarakat Kimpul hanya digunakan sebagai makanan pengganti

PABRIK SIRUP GLUKOSA = 4

Spesifikasi Bahan Baku Kimpul sebagai bahan baku pembuatan sirup glukosa

.

Unsur Jumlah

Air (gram) 63,1

Karbohidrat (gram) 32,7

Impurities (gram) 1,5

Serat Kasar (gram) 1,5

Protein (gram) 1,2

Sumber : Slamet D.S (1990:171)

Lokasi Pabrik

Kecamatan Katibung, Lampung Selatan

Sungai Waisulan (lampungselatankab.go.id)

Direncanakan mulai beroperasi tahun

2016 dan di Lampung

BPS Propinsi Jawa Timur tahun 2011

Lokasi Pendirian Pabrik

Sirup Glukosa

Kapasitas Pabrik

Tabel Perkembangan impor Sirup Glukosa Indonesia

Tabel Perkembangan ekspor Sirup Glukosa Indonesia

(Kementrian Perindustrian Indonesia,2011)

(BPS,2011)

Tabel Perkembangan produksi Sirup Glukosa Indonesia

Tahun Impor (kg/tahun)

2005 3,345,471

2006 16,560,707

2007 15431943

2008 21572474

2009 21743106

2010 22160836

2011 73099849

Tahun Pruduksi (kg/tahun)

2005 26417850

2006 14856686

2007 42393860

2008 68313805

2009 56480000

2010 47463468

2011 53467921

Tahun Ekspor (kg/tahun)

2005 35817

2006 74604

2007 1249806

2008 3504883

2009 5847827

2010 3850698

2011 1092086

Perhitungan Kapasitas :

F = [F (impor) + F (produksi)] – [F (ekspor)]

= 24.845 + 44.200 – 2.237

= 66.808 ton/tahun

(Kusnarjo,hal.7,2010)

Kapasitas produksi yang direncanakan untuk pabrik baru yang akan

didirikan ini hanya berkemampuan memenuhi 50% dari produksi sirup

dalam negeri pada tahun 2016. Maka didapatkan kapasitas produksi

pabrik baru sebesar :

Kapasitas produksi pabrik baru = 50% x 66.808

= 33.404 ton/tahun

= 102 ton/hari

Dengan melihat peluang kapasitas yang ada, maka kapasitas produksi

pabrik baru yang akan dirancang pada tahun 2016 ditetapkan sebesar

33.404 ton/tahun. Masa kerja dalam satu tahun dianggap 330 hari

kerja

(Kusnarjo,hal.7,2010)

Karakteristik produk

• Sirup glukosa (kadar 75-78%) Sifat Fisika: • Rumus molekul : C6H12O6 • Berat molekul : 180 • Melting point : 146 oC • Specific gravity : 1,381-1,387 Sifat Kimia: • Larut dalam alkohol dan air • Reduktor kuat • Bereaksi dengan larutan Fehling dan Tollens

(http://www.msds.com/C6H12O6)

Data Perencanaan Produksi

• Perencanaan operasi : Semi-Batch, 24 jam/hari selama

330 hari/tahun

• Kapasitas produksi : 101224 kg-sirup glukosa / Hari

• Kebutuhan bahan baku : 251500,4728 kg kimpul / Hari

• Jumlah tenaga kerja : 300 orang

• Lokasi : Lampung, Sumatra Selatan

Seleksi Proses

• Sirup glukosa dapat diperoleh dengan cara hidrolisa enzimatis dari berbagai macam jenis bahan baku, yaitu:

1. Hidrolisa menggunakan katalis asam

2. Hidrolisa menggunakan katalis asam-enzim

3. Hidrolisa menggunakan katalis enzim-enzim

Tabel perbandingan kondisi operasi pada proses hidrolisa pati

Uraian Hidrolisa

Asam Asam-enzim Enzim-enzim

Aspek teknis

1. Operasi

- Tekanan ( kg/cm2)

- Suhu (0C )

- pH

1. Proses

- DE

- Reaksi samping

- Daya korosi

3

140-160

2,3

30-55%

Ada

Tinggi

1-3

60-140

1,8-2

63-30%

Ada

tinggi

1

60-105

4,5-6

90-95%

-

Rendah

Aspek Ekonomi

1. Kebutuhan asam

2. Biaya peralatan

3. Energi

4. Investasi

peralatan

Banyak\

Mahal

Besar

Tinggi

Banyak\

Mahal

Besar

tinggi

Sedikit

Murah

Kecil

Rendah

Bahan Pembantu untuk Hidrolisa Pati dengan Metode Hidrolisa Enzim

• Enzim α – Amilase • Enzim Glukoamylase • HCl • Karbon aktif • Larutan CaCl2

258.256,38

21.951,79

236.304,58

54.350,05

290654,64

Pre-Treatment

Hidrolisis (Liquifikasi)

394,385

57,954

291.106,98

41.047,52

332.154,50

332.154,50

Sakarifikasi

332.154,50

0,85 (masa air yang terkandung

1,80)

77,66

332.234,81

332.234,81

3.356,47

319.334,19

16.257,10

319.334,19

78,74

319.412,93

305.120,85

14.292,08

305.127,95 305.107

304.857

120.126,43 80.786,95

103.943,37

Neraca Massa

Total Sirup Glukosa yang dihasilkan : 101224,2424

kg/hari

Kapasitas Pabrik yang dihasilkan : 101224 kg/hari

Jadi, karena jumlah sirup glukosa yang dihasilkan sudah

memenuhi kapasitas pabrik yang diinginkan, maka neraca

massa sudah memenuhi kebutuhan pabrik

Jet Cooker (E-216)

Ͽ Neraca Panas

Masuk Keluar a. Aliran <11> a. Aliran <13>

Karbohidrat 123557.288 Karbohidrat 2422001.030 Air 1015968.771 Air 16406873.280

Protein 3544.569 Protein 56713.100 serat kasar 5671.310 serat kasar 90740.966 impurities 5671.310 impurities 90740.966

CaCl2 299.938 CaCl2 4807.250

α-amylase 146.459 α-amylase 2343.350

Total 1154859.64717 Total 19074219.944 b. Aliran <12> b. H air 3313027.211

H laten 21230397.730 c. Q loss 1178276.1661 H sensibel 1180265.9441

Total 23565523.321 Total 23565523.321

COOLER (E-219)

Neraca Panas

Here comes your footer Page 24

Masuk Keluar a. Aliran <13> a. Aliran <14> Air 19716945.2928 Air 17223230.9446 Starch 2422001.0304 Starch 2066242.5840 Protein 56713.1000 Protein 49623.9625 Fiber 90740.9664 Fiber 79398.3456 Impuritis 90740.9664 Impuritis 79398.3456 CaCl2 4807.2503 CaCl2 4196.2564 a-amylase 2343.3501 a-amylase 2048.6739 Total 22384291.9563 Total 19504139.1126

b. Air pendingin 959730.621 b. Air pendingin

3839883.465 Masuk Keluar

Total 23344022.5776 Total 23344022.5776

Reaktor Liquifikasi (R-210)

Ͽ Neraca Panas

H in (kkal) H out (kkal)

<14>ΔH = 19505220.915

<15> ΔH= 19373089.19

ΔH reaksi -248480432.99

panas yang 248612564.7

diserap air

pendingin

Total 19505220.915 Total 19505220.915

COOLER (E-222) Neraca Panas

Neraca panas total

H in (kkal) Hout (kkal)

H masuk 19373089.20 H kluar 9573417.96 Q Serap 9799671.24

Total 19373089.20 Total 19373089.20

Reaktor Sakarifikasi (R-220)

Ͽ Neraca Panas

H in (kkal) Hout (kkal)

H masuk 9574860.303

H keluar 9431101.08

Q Serap 352534373.93

ΔH Reaksi

-352390614.71

Total 9574860.30 Total 9574860.30

Heater (E-312) Neraca Panas

H in (kkal) Hout (kkal)

Hmasuk 9431101.08 Hkeluar 16265865.86

Qsuply 7194489.244 Qloss 359724.46

Total 16625590.32 Total 16625590.32

Cooler (E-315) Neraca Panas

H in (kkal) Hout (kkal)

H masuk 14694458.89 H kluar 6638089.85

Q Serap 8056369.045

Total 14694458.89 14694458.89

Heater (E-312)

Neraca Panas

H in (kkal) Hout (kkal)

Hmasuk 5795544.64 Hkluar 15118812.12

Qsuply 9813965.76 Qloss 490698.29

Total 15609510.40 15609510.40

Evaporator (V-330,V-340)

Ͽ Neraca Panas

Neraca panas total Efek 1

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

Hmasuk 22213317.68 HL₂ 17789930.62 Qsuply 56889925.82 H vapour₂ 61313312.87

Total 79103243.50 79103243.50

Neraca panas total Efek 2 Masuk (kkal) Keluar (kkal)

Hmasuk 17789930.62 HL₂ 3405266.47 Qsuply 51166075.58 H vapour₂ 65550739.74

Total 68956006.20 68956006.20

Barometrik Condensor (E-341)

Neraca Panas

Neraca panas total Masuk (kkal) Keluar (kkal)

H vapour 65768116.18 H steam jet ejector 60479577.42

H air pendingin 526171.42 Hkondensat 2499995.80 Qloss 3314714.38

Total 66294287.60 66294287.60

Jet Ejector (G-342) Neraca Panas

Neraca panas total

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

H keluar 60479577.42 H Kondensat 16197644130.72 Q steam 16989672139.13 Q loss 852507585.83

Total 17050151716.55 17050151716.55

No Air yang digunakan Massa

(m3/hari)

1 Air sanitasi 17,35

2 Air pendingin 1914,83178

3 Air proses 4,45676

4 Air umpan boiler 5380,751456

Total 7317,389996

Utilitas

Here comes your footer Page 38

Spesifikasi Alat:

Fungsi Mendinginkan larutan pati yang keluar Jet cooker, dari suhu 105 ᴼC sampai 95ᴼ C sebelum masuk ke Reaktor Liquifikasi

Tipe Double pipe heat Exchanger Bahan Carbon Steel SA 212 Grade A Jumlah 1 buah Tekanan masuk 1 atm Tekanan keluar 1 atm Suhu masuk 105 ᴼC Suhu keluar 95 ᴼC

Fluida Annulus = Larutan pati Inner pipe = Air pendingin

Annulus ID 6,065 in OD 3,5 in Delta Pa 7,8 psi Inner pipe ID 3,068 in = 0,25567 ft Surface area 187 ft2 Panjang 83 linft Rd 0,002 hr ft2 oF/Btu Delta Pi 0.10877 psi Kapasitas Hot fluid 30511.16 lb/jam Cold Fluid 15709.99 lb/jam

Cooler I

Jet Cooker ( E-126 ) Fungsi : Memanaskan slurry starch agar larut

secara sempurna dan tergelatinasi dengan menginjeksikan steam

Kondisi Operasi : P = 125,31 kPa, T = 105 °C Kapasitas :41047,52 kg/hari Bahan : Stainless steel grade 3 (SA-167) Jumlah : 1 buah Ukuran : Diameter pipa steam: 36 in Extra Strong Diameter throat : 34,723 in Panjang jet : 44,099 m

Jet Cooker (E-126)

Fungsi : untuk pemutusan rantai ikatan panjang

polisakarida menjadi dekstrin dan sejumlah kecil karbohidrat

Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk flanged dan standart dished head

Jenis Pengaduk : six flate blades open turbine Kondisi operasi : P= 1atm T=95°C Waktu tinggal : 50 menit = 0,8 jam Bahan : high alloy steell SA 240 grade M tipe 316 Konversi : 16% Volume : 5337,708 ft3 Diameter : 16,54ft

Reaktor Liquifikasi

Kesehatan, Keselamatan, Kerja

No. Nama Alat Alat Ukur dan Instrumentasi

1. Tangki Mixing (M-212) FC dan LI

2. Cooler I (E-219) Temperature Controller (TC)

3. Reaktor Liquifikasi (R-210) Temperatur controller (TC)

4. Cooler II (E-222) Temperatur controller (TC)

6. Reactor Sakarifikasi (R-220)

Temperatur Controller (TC)

7. Heater I (E-311) Temperatur Controller (TC)

8. Cooler III (E-314) Temperatur Controller (TC)

11. Heater III (E-332) Temperatur Controller (TC)

Limbah padat : kulit ubi kimpul, limbah padat juga berupa cake yang berasal

dari proses filtrasi pada filter press dan rotary vacuum filter.

Dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik (kompos) serta pemanfaatan yang

lain misalnya untuk pakan ternak dan bahan biogas

Limbah cair : limbah cair ini dapat berupa limbah non-polutan misalnya air

kondensat yang berasal dari proses kondensasi pada barometrik kondensor.

Limbah cair berupa air pada hot well yang dihasilkan dari proses kondensasi

dari barometric condensor dapat ditangani dengan mengalirkannya ke

Cooling Tower sehingga dapat digunakan lagi sebagai air pendingin.

Sedangkan untuk limbah cair yang bersifat polutan dapat dilakukan

treatment terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran sungai. Pengolahan

yang dilakukan yaitu bertahap, meliputi pengolahan fisik, kimia,dan biologi

TERIMA KASIH

MOHON BIMBINGAN DAN SARAN

MEKANISME KONVERSI OLEH ENZYM

(Uhlig, hal. 228)

Reaksi yang terjadi :

1. Konversi Pati menjadi dekstrin

Pati dekstrin

-[C6H10O5]n- (C6H10O5)x.

2. Konversi dekstrin menjadi

glukosa

n(C6H10O5)x + xnH2O xnC6H12O6

α-amylase

Glukosa Dekstrin AMG

Jet Cooker

Pati dimasak kemudian membentuk lapisan pelindung untuk mencegah air dan panas dari mencapai molekul pati mentah. Sifat pati yang sangat kental saat dimasak membuat molekul-molekul mentah sulit untuk membubarkan, yang sering menimbulkan pati terkonversi lebih rendah dari standartnya. JetCooker memiliki peran berkemampuan untuk membantu membubarkan gumpalan tersebut, meningkatkan homogenitas pati karena terkena uap. Hal ini dilakukan dengan memanipulasi kecepatan dari pati internal di dalam kompor jet.

(C6H10O5)1000+400H2O α amylase

Pati Air

50(C6H10O5)10+100C12H22O11+300C6H12O6

Dekstrin Maltosa Glukosa

Air Pencuci di RVF

Sistem pemroses bagi sistem proses pereaksian adalah reaktor. Ada dua model teoritis paling populer yang digunakan dalam merancang reaktor yang beroperasi dalam keadaan tunak, yaituContinous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan Plug Flow Reactor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR adalah reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara cair dan gas dengan katalis cair. Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir. Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-jari pipa.

Reaktor

Neraca massa adalah kajian jumlah material yang masuk, keluar dan yang terakumulasi dari tiap-tiap sistem proses.

Neraca energi adalah rangkaian proses keseluruhan serta kajian tentang jumlah energi (panas) yang harus dipasok atau dikeluarkan dari tiap-tiap sistem proses dan rangkaian proses secara keseluruhan

Fungsi Neraca Massa dan Neraca Energi

Perbedaan panas dan kalor

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.

TEORI TENTANG PANAS Panas adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda atau

wujudnyaberubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi British Thermal Unit (BTU). Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas karena untuk menaikkantemperature 1o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU.

Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar temperaturnya naik 1oF.

Panas sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah.

Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda, tetapi temperaturnya tetap.

Panas laten penguapan(latent heat of vaporization) adalah jumlah panas yang harus ditambahkan kepada zat (cair)pada titik didihnya sampai wujudnya berubah menjadi uap seluruhnya pada suhu yang sama.

Panas laten pengembunan (latent heat of condensation) adalah jumlah panas yang harusdibuang/dikeluarkan oleh zat (gas/uap) pada titik embunnya, untuk mengubah wujud zat darigas menjadi cair pada suhu yang sama.

Panas laten pencairan/peleburan (latent heat of fusion) adalah jumlah panas yangharus ditambahkan kepada zat (padat) pada titik leburnya sampai wujudnya berubah menjadicair semuanya pada suhu yang sama.

Panas laten pembekuan (latent heat of solidification) adalah jumlah panas yang harus dibuang/dikeluarkan oleh zat (cair) pada titik bekunya untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat pada suhu yang sama.