Click here to load reader

APPENDIKS A skripsi.docx

  • View
    219

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Perancangan pabrik

Text of APPENDIKS A skripsi.docx

APPENDIKS APERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas Produksi= 50.000 ton/tahunProduksi Etanol= = 6944,444 kg/jamOperasi= 300 hari/tahunBasis= 1.700.009,8548 kg/jamBerat Molekul :C12H22O11= 342(C6H10O5)3= 486C12H20O10= 324C18H28O14= 468C6H12O6= 180H2O= 18H2N.CN.NH2= 58CaO= 56

1. H2OUbi Kayu KotorUbi Kayu BersihKotoran + H2OPencucian Ubi Kayu

Ubi kayu yang dibutuhkan: 1700009,8548 kgAsumsi: Kotoran ubi kayu 10%Total ubi kayu bersih= Berat ubi kayu x 90%= 1700009,8548 x 90%= 1530008,8693 kgKotoran ubi kayu= Berat ubi kayu x 10%= 1700009,8548 x 10%= 170000,9855 kg

Tabel App.A.1 Neraca Massa Pencucian Ubi KayuMasukKg/jamKeluarKg/jam

Ubi kayu KotorH2O1700009,85481700009,8548Ubi Kayu BersihKotoran + H2O1530008,86931870010,8402

Total3400019,70953400019,7095

2. H2OMesin Penggiling Ubi Kayu

Produk slurryUbi Kayu

Asumsi: Penambahan air 16% ubi kayu (Trubus, 2007)

Komposisi Ubi Kayu:Karbohidrat= 34,70%Protein= 1,20%Lemak= 0,30%Air= 62,50%

Ubi kayu yang digunakan 1530008,8693 kgKarbohidrat= 34,70% x 1530008,8693 kg= 530913,0776 kgProtein= 1,20% x 1530008,8693 kg= 18360,1064 kgLemak= 0,30% x 1530008,8693 kg= 4590,0266 kgAir= 62,50% x 1530008,8693 kg= 956255,5433 kgImpuritis= 1,30% x 1530008,8693 kg= 19890,1153 kgTotal Ubi Kayu= 1530008,8693 kg

Komposisi Karbohidrat:Amylosa (C12H22O11)= 27%Amylopektin (C18H28O14)= 73%Jadi komposisi karbohidrat:Amylosa (C12H22O11)= 27% x 530913,0776 kg = 143346,5310 kgAmylopektin (C18H28O14)= 73% x 530913,0776 kg = 387566,5467 kgPenambahan air agar kadar slurry mencapai 16%Berat Kering = 553862,7275 kgH2O sisa = = 105497,6624 kgTabel App. A.2 Neraca Massa Mesin Giling Ubi KayuMasukKg/jamKeluarKg/jam

Ubi Kayu: Amylosa Amylopektin Protein Lemak Air ImpiuritisAir yang Ditambahkan143346,5310387566,546718360,10644590,0266956255,543319890,1153105497,6624Slurry: Amylosa Amylopektin Protein Lemak Air Impiuritis

143346,5310387566,546718360,10644590,02661061753,205719890,1153

Total1635506,5317Total1635506,5317

E.-amylase3. Reaktor Liquifikasi

SlurrySlurryE.-amylase

T=90oC

Asumsi: Enzim yang ditambahkan sebesar 0,2143 gr setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007) Amylase yang terhidrolisis menjadi 17% (Trubus, 2007) Amylopektin yang terhidrolisis menjadi 17% (Trubus, 2007)

Komposisi Feed masuk:Slurry: Amylosa= 143346,5310 kg Amylopektin= 387566,5467 kg Protein= 18360,1064 kg Lemak= 4590,0266 kg Air= 1061753,2057 kg= 1615616,4164 kg

MaltosaAmylosaReaksi I : C12H20O10 + H2O C12H22O11Amylosa yang bereaksi = = 75,2127 KmolAir yang bereaksi = 75,2127 x 18 = 1353,8283 kgMaltosa yang terbentuk = 75,2127 x 342 = 25722,7386 kgAmylosa sisa = 143346,5310 x 0,83 = 118977,6207 kg

AmylopektinDextrinReaksi II : C18H28O14 + H2O (C6H10O5)3

Amylopektin yang bereaksi= = 140,7827 Kmol= 140,7827 x 468= 6588, 3036 kgAir yang bereaksi= 140,7827 x 18 = 2534,0890 kgDextrin yang terbentuk= 140,7827 x 486 = 68420,4019 kgAmylopektin sisa= 387566,5467 x 0,83 = 321680,2337 kg

Jumlah sisa H2O= 1061753,2057 (H2O reaksi I +H2O reaksi II)= 1061753,2057 (1353,8283 + 2534,0890)= 10617753,2057 3887,9173= 1057865,2884 kg Enzim yang ditambahkan 0,2143 gr setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007)== kg= 118,6928 kgTabel App. A.3 Neraca Massa Reaktor LiquifikasiMasukKg/jamKeluarKg/jam

Slurry: Amylosa Amylopektin Protein Lemak Air

Enzim: E. -Amylase143346,5310387566,546718360,10644590,02661061753,2057=1615616,4164

118,6928Slurry: Amylosa Sisa Amylopektin Sisa C12H22O11 (C6H10O5)3 Protein Lemak Air E. -Amylase118977,6207321680,233725722,738668420,401918360,10644590,02661057865,2884118,6928

Total1615735,10911615753,1091

4. E. GlukoamylaseReactor Sakrifasi Awal

SlurryE. -amylaseSlurryE. Glukoamylase

Asumsi: Enzim yang ditambahkan 0,1216 gr setiap berat kering (Prihandana rama, dkk. 2007) Maltosa yang terhidrolisa menjadi 96% (Prihandana rama, dkk. 2007) Dextrin yang terhidrolisis menjadi 98% (Prihandana rama, dkk. 2007)Komposisi Feed masuk:Slurry: C12H22O11= 25722,7386 kg (C6H10O5)3= 68420,4019 kg Protein = 18360,1064 kg Lemak= 4590,0266 kg Air= 1057865,2884 kg E. -Amylase= 118,6928 kg= 1175077,2547 kgReaksi I: C12H22O11 + H2O2 C6H12O6Maltosa mula-mula = = 75,2127 KmolMaltosa yang bereaksi = 75,2127 x 0.96 = 72,2042 kg = 72,2042 x 342= 24693,8291 kgMaltosa sisa = Maltosa mula-mula Maltosa yang bereaksi = 25722,7386 kg 24693,8291 kg = 1028,9095 kg Air yang bereaksi = Maltosa yang bereaksi x BM H2O = 75,2127 x 18= 1353,8283 kgGlukosa yang terbentuk = Maltosa yang bereaksi x 2 = 75,2127 x 2= 150,4245 Kmol = 150,4245 x 180= 27076,5670 kg

DextrinGlukosaReaksi II: (C6H10O5)3 + 3 H2O 3(C6H12O6)

Dextrin yang bereaksi = = 137,9671 Kmol = 137,9671 x 486 = 67051,9939 kgAir yang bereaksi = 137,9671 x 3 = 413,9012 Kmol = 413,9012 x 18 = 7450,2215 kgDextrin sisa = 68420,4019 kg x 0,02 = 1368,4080 kgGlukosa yang terbentuk = 137,9671 x 3 = 413,9012 Kmol = 413,9012 x 180 = 74502,2154 kgJumlah sisa H2O = H2O mula-mula (H2O reaksi I + H2O reaksi II) = 1057865,2884 kg (1353,8283 kg + 7450,2215 kg) = 1057865,2884 kg 8804,0499 kg = 1049061,2385 kg Enzim yang ditambahkan 0,1216 gr setiap berat kering (Prihandana Rama, dkk. 2007)= = 553862,7275 kg= 67,3497 kgMasukKg/jamKeluarKg/jam

Slurry: C12H22O11 (C6H10O5)3 Protein Lemak Air E. -Amylase

Enzim: E. Glukoamylase25722,738668420,401918360,10644590,02661057865,2884118,6928=1175077,2547

67,3497Slurry: (C6H10O5)3 sisa C12H22O11 C6H12O6 Protein Lemak Air E. -Amylase E. Glukoamylase

1368,40801028,9095101578,782418360,10644590,02661049061,2385118,692867,3497

Total1175144,6044Total1175144,6044

5. H2N.CN.NH2Reaktor Sakrifasi Lanjutan

CO2NPK + Ragi

Slurry + C2H5OH H2N.CN.NH2 NPK + RagiSlurry

Asumsi: Ragi yang dibutuhkan sebanyak 0,14 gr/lt (Prihandana Rama, dkk. 2007) NPK yang dibutuhkan sebanyak 2 gr/lt (Prihandana Rama, dkk. 2007) H2N.CN.NH2 yang dibutuhkan sebanyak 0.29 gr/lt (prihandana Rama, dkk. 2007) Glukosa dikonversi 18% (Trubus, 2007)Untuk penambahan ragi, NPK dan urea, maka: Penambahan Ragi= = 17,6442 kg

Penambahan NPK= = 252,0606 kg Penambahan Urea= = 1170,8215 kgKomposisi Feed masuk:Slurry: C12H22O11= 1028,9095 kg C6H12O6= 101578,7824 kg Protein= 18360,1064 kg Lemak= 4590,0266 kg Air= 1049061,2385 kg E. -amylase= 118,6928 kg E. Glukoamylase= 67,3497 kg= 1173790,7761 kg

Yeast saccharomyces cereviseaeReaksi yang terjadi:

EtanolGlukosaC6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

Glukosa mula-mula= = 101,5788 Kmol= 101,5788 x 180 = 18284,1808 kgEtanol yang terbentuk= 101,5788 x 46 = 4672,6240 kg= 4672,6240 x 2= 9345,2480 kgCO2 yang terbentuk= 101,5788 x 44= 4469,4664 kg=4469,4664 x 2= 8938,9329 kgGlukosa sisa= 101578,7824 x 0,82= 83294,6016 kg

Tabel App. A.5 Neraca Massa Sakrifasi LanjutanMasuk

Kg/jam

Keluar

Kg/jam

Slurry:

-C12H22O11

-C6H12O6

-Protein

-Lemak

-Air

-E.-Amylase

-E.Glukoamylase

Nutrient:

-H2N.CN.NH2

-NPK

-Ragi

1028,9095

101578,7824

18360,1064

4590,0266

1049061,2385

118,6928

67,3497= 1174805,1060

1170,8215

252,0606

17,6442=1440,5264Slurry:

-C12H22O11

-C2H5OH

-C6H12O6

-Protein

-Lemak

-Air

-E.-Amylase

-E.Glukoamylase

-H2N.CN.NH2

-NPK

-Ragi

Gas:

CO2

1028,9095

9345,2480

83294,6016

18360,1064

4590,0266

1049061,2385

118,6928

67,3497

1170,8215

252,0606

17,6442=1167306,6995

8938,9329

Total

1176245,6323Total

1176245,6323

6. Pemisahan Serat

CairanFeedRVF

Cake

Asumsi: Liquid terikut solid sebesar 60%Liquid:C12H22O11= 1028,9095 kgC6H12O6= 83294,6016 kgC2H5OH= 9345,2480 kgAir= 1049061,2385 kg= 1142729,9976 kg

Solid:H2N.CN.NH2= 1170,8215 kgE. -amylase= 118,6928 kgE. glukoamylase= 67,3497 kgNPK= 252,0606 kgRagi= 17,6442 kgProtein= 18360,1064 kgLemak= 4590,0266 kg= 24576,7019 kg

Liquid terikut solid 60%:C12H22O11= 1028,9095 kg x 60% = 617,3457 kgC6H12O6= 83294,6016 kg x 60% = 49976,7609 kgAir= 1049061,2385 kg x 60% = 629436,7431 kg= 680030,8498 kg

Liquid yang ikut terpisah:C12H22O11= 1028,9095 kg 617,3457kg = 411,5638 kgC6H12O6= 83294,6016 kg 49976,7609 = 33317,8406 kgAir= 1049061,2385 kg 629436,7431= 419624,4954 kg = 453353,8998 kg

Tabel App. A.6 Neraca Massa Pemisahan SeratMasuk

Kg/jam

Keluar

Kg/jam

Slurry:

- C12H22O11

- C2H5OH

- C6H12O6

- Protein

- Lemak

- Air

- E.-Amylase

- E.Glukoamylase

- H2N.CN.NH2

- NPK

- Ragi

1028,9095

9345,2480

83294,6016

18360,1064

4590,0266

1049061,2385

118,6928

67,3497

1170,8215

252,0606

17,6442

Cake:

-E.-Amylase

-E.Glukoamylas

H2N.CN.NH2

-Protein

-Lemak

-C12H22O11

-C6H12O6

-Air

-NPK

-Ragi

Bahan Terpisah:

-C2H5OH

-Air

-C12H22O11

-C6H12O6

118,6928

67,3497

1170,8215

18360,1064

4590,0266

617,3457

49976,7609

629436,7431

252,0606

17,6442=704607,5517

9345,2480

419624,4954

411,5638

33317,8406= 462699,1478

Total

1167306,6995

Total

1167306,6995

7. C6H12O6C2H5OHAirC12H22O11C2H5OHAirC12H22O11C6H12O6Decanter

Cake

Feed masuk:C2H5OH= 9345,2480 kgAir= 419624,4954 kgC12H22O11= 411,5638 kgC6H12O6= 33317,8406 kg= 462699,1478 kg

Air yang dipisahkan= 88% dari air yang masuk= 88% x 419624,4954 kg= 369269,5559 kgC6H12O6 yang dipisahkan= 80% dari glukosa yang masuk= 80% x 33317,8406 kg= 26654,2725 kgC12H22O11 yang dipisahkan= 80% dari maltose yang masuk= 80% x 411,5638 kg= 329,2511 kg

Bahan yang masuk distilasi:Air= 419624,4954 kg 369269,5559 kg= 50354,9394 kgC12H22O11= 411,5638 329,2511 kg= 82,3128 kgC6H12O6= 33317,8406 kg 26654,2725 kg= 6663,5681 kg

Tabel App. A.7 Neraca Massa DecanterMasuk

Kg/jam

Keluar

Kg/jam

C2H5OH

Air

C12H22O11

C6H12O6

9345,2480

419624,4954

411,5638

33317,8406

Ke Distilasi:

-C2H5OH

-Air

-C12H22O11

-C6H12O6

Cake:

-Air

-C12H22O11

-C6H12O6

9345,2480

50354,9394

82,3128

6663,568166446,0683

369269,5559

329,2511

26654,2725396253,0795

Total

462699,1478

Total

462699,1478

8. C2H5OH . AirDestilasi

C6H12O6C2H5OH Air C12H22O11

C2H5OH . Air . C12H22O11 . C6H12O6

Asumsi: Distilat: 95% etanol dan 5% airTabel App. A.8 Komposisi Feed MasukMasukKgMolFraksi Mol

C2H5OHAirC12H22O11C6H12O69345,248050354,939482,31286663,5681203,15762797,49660,240737,01980,06690,92090,00010,0122

Total66446,06833037,91471

XF = 0,0669XD = = 0,0834XB = =0,0002

F = D + B3037,9147 + BF x XF = D x XD + B x XB(3037,9147 x 0,0669) = (3037,9147 +B)(0,8814) + (B x 0,0002)203,1576 = 2677,7496 + 0,8814B + 0,0002B-2474,5920 = 0,8816 BB = -2806,8828 kmolF = D + B D = F B = 3037,9147 (- 2806,8828) = 5844,7975 kmol

Komposisi DistilatC2H5OH= XD x D= 0,8814 x 5844,7975= 5151,8576 kgAir= x 5844,7975= 692,9399 kgC12H22O11= x 5844,7975=0,0194 kgC6H12O6= x 5844,7975= 0,1104 kg

Komposisi bottomSisa C2H5OH= 9345,2480 5151,8576= 4193,3903 kgSisa Air= 50354,9394 692,9399= 49661,9995 kgC12H22O11= 82,3128 0,0194 = 82,2934 kgC6H12O6= 6663,5681 0,1104= 6663,4578 kg

Menghitung Bubble Point dan Dew Point Rumus Untuk Menghitung Bubble Point:Perhitungan buble point untuk feed dengan menggunakan sistem multi komponen yang diketahui feed terdiri dari dua komponen. Perhitungan dilakukan dengan cara mencari masing-masing komponen feed. Perhitungan dilakukan dengan mengasumsikan harga Pisat pertama 760 mmHg. Dengan tryal dan ereor dari nilai Tisat yang tepat untuk mencari Pisat baru dengan menggunakan persamaan antoine:Ln P =A - .. (1)Dimana:A,B,C = konstanta Antoine untuk masing-masing komponen.Nilai Pisat yang didapat, digunakan untuk mencari harga P dengan persamaan (Matthew van Winkle):P = (2)Pi =P1 + P2 . (3)Pt = X1P1 + X2P2 . (4)Yi = .. (5)

Rumus Untuk Menghitung Dew Point:

9. Dehidrasi