Upload
ghege
View
93
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
Unit pendukung proses (utilitas) merupakan unit penunjang proses produksi
dalam pabrik.
Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik etanol adalah :
1. Unit pengadaan air
a. Air pendingin dan air proses
b. Air umpan boiler (steam)
c. Air konsumsi umum dan sanitasi
d. Air pemadam kebakaran
2. Unit pengadaan steam
3. Unit pengadaan udara tekan
4. Unit pengadaan listrik
5. Unit pengadaan bahan bakar
6. Unit pembuatan biokatalis
4.1.1 Unit Pengadaan Air
Sumber air yang digunakan dalam pabrik diperoleh dari Sungai Juana yang
tidak jauh dari lokasi pabrik dengan faktor-faktor sebagai berikut :
a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 66
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
a. Air Pendingin dan Air Proses
Air yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Juwana
yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Pengolahan air sungai meliputi 4 tahap, yaitu :
1. Pengendapan awal
Air sungai dialirkan dari sungai ke bak penampungan dengan menggunakan
pompa utilitas PU-01 ke traveling screen untuk menyaring partikel dengan
ukuran besar. Tahap ini bertujuan untuk memisahkan padatan-padatan atau
lumpur yang terdapat di dalam air dengan menggunakan gaya gravitasi.
2. Pengendapan dengan cara koagulasi
Air dari bak penampungan di alirkan menggunakan pompa menuju bak
koagulasi. Pada tahap koagulasi ini ditambahkan larutan tawas 5% dan larutan
kapur 5%. Larutan kapur 5% (Ca(OH)2) untuk mengikat garam-garam yang
terlarut dalam air sungai dan larutan tawas 5% (Al3(SO4)3) sebagai bahan
koagulan.
3. Pemisahan dengan clarifier
Air dari bak koagulasi kemudian dialirkan menggunakan pompa menuju
clarifier. Flok-flok yang terbentuk pada proses koagulasi dipisahkan dalam
clarifier. Flok akan mengendap di dasar clarifier dan keluar melalui pipa blow
down. Sedangkan air yang terpisahkan dari flok akan mengalir ke atas menuju
sand filter.
4. Pemisahan dengan sand filter
Air dari clarifier kemudian dipisahkan dari partikel-partikel yang belum
mengendap di dalam sand filter. Air keluaran sand filter kemudian dialirkan
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 67
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
menuju bak penampungan air bersih. Di dalam bak penampung air bersih
ditambahkan chlorine sebagai desinfektan terhadap mikroorganisme yang
terdapat di dalam air sungai.
Air bersih dari bak penampungan dapat digunakan sebagai air proses, air konsumsi
dan sanitasi serta air pendingin (cooling water). Air yang digunakan sebagai air
pendingin dapat digunakan kembali dengan cara membuang panas yang terserap
dalam air menggunakan cooling tower (CT-01).
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Proses
No Keterangan Kode Alat Kebutuhan ( kg/jam )
1 Mixer (M-01) 5016,32
Kebutuhan air proses 5016,32
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Pendingin
No Keterangan Kode Alat Kebutuhan ( kg/jam )
1 Kondensor – 01 CD-01 216326,37
2 Kondensor-02 CD-02 44587,85
3 Heat exchanger HE-02 1237,40
Kebutuhan air pendingin 262151,63
Make up air pendingin (10%) 26215,16
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 68
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
b. Air umpan boiler
Untuk kebutuhan umpan boiler sumber air yang digunakan adalah air
sungai. Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler
meliputi :
1. Tahap pengolahan air sungai
Air umpan boiler yang digunakan berasal dari air sungai dimana pengolahan
awal yang dilakukan sama dengan pengolahan air sungai.
2. Kation Exchanger
Air bersih dari bak penampungan dialirkan menuju unit penyediaan air umpan
boiler. Air umpan boiler harus dihilangkan kandungan garam-garamnya yang
dapat menimbulkan kesadahan dalam air. Kation exchanger berfungsi untuk
mengikat ion-ion positif dari garam yang terlarut dalam air lunak. Alat ini
berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir 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................................................(IV-1)
CaCO3 + RH2 ---------> RCa + H2CO3................................................(IV-2)
BaCl2 + RH2 --------> RBa + 2 HCl..................................................(IV-3)
Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan
larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:
RNa2 + H2SO4 --------> RH2 + Na2SO4..............................................(IV-4)
RCa + H2SO4 --------> RH2 + CaSO4................................................(IV-5)
RBa + H2SO4 --------> RH2 + BaSO4...............................................(IV-6)
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 69
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
3. Anion Exchanger
Air hasil kation exchanger kemudian dialirkan menuju 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............................................(IV-7)
R(OH)2 + H2SO4 --------> RSO4 + 2 H2O.........................................(IV-8)
R(OH)2 + H2CO3 --------> RCO3 + 2 H2O........................................(IV-9)
Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang
terjadi saat regenerasi adalah:
RCl2 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 NaCl.....................................(IV-10)
RSO4 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2SO4................................(IV-11)
RCO3 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2CO3...............................(IV-12)
4. Deaerasi
Air yang sudah bebas dari ion-ion positif dan negatif kemudian dialirkan
menuju tangki deaerasi menggunakan pompa. Proses deaerasi bertujuan untuk
menghilangkan gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida dengan cara
pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat menyebabkan korosi
pada alat-alat proses dan boiler. Gas ini kemudian dibuang ke atmosfer. Air
bebas gas terlarut kemudian diumpankan menuju tangki penyimpanan umpan
boiler.
5. Tangki Umpan Boiler
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 70
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Alat ini berfungsi menampung air umpan boiler selama 24 jam. Bahan-bahan
yang ditambahkan untuk mencegah korosi dan kerak, antara lain:
a. Hidrazin (N2H4)
Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa gas terlarut terutama gas
oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Reaksi yang terjadi :
N2H4 (aq) + O2 (g) N2 (g) + 2 H2O (l) ................................(IV-13)
b. NaH2PO4
Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi :
2 NaH2PO4 +4 NaOH +3 CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3+4H2O (IV-14)
(Powel,1954)
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Umpan Boiler
No Keterangan Kebutuhan ( kg/jam )
Kebutuhan Air umpan boiler 8334,58
Make up air umpan boiler (20%) 1666,91
c. Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi dapat dilihat pada tabel 4.4 :
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
No Keterangan Kebutuhan ( kg/jam )
1 Perkantoran 50
2 Laboratorium 10
3 Kantin 100
4 Air hidran/Taman 10
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 71
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
No Keterangan Kebutuhan ( kg/jam )
5 Air poliklinik 30
Kebutuhan Air Konsumsi & Sanitasi 200
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. Skema pengolahan air sungai dapat
dilihat pada gambar 4.1.
Tabel 4.5 Kebutuhan Air Sungai
No Keterangan Kebutuhan ( kg/jam )
1 Air proses 5016,32
2 Air pendingin make up 26215,16
3 Air make up umpan boiler 1666,91
4 Air konsumsi umum & sanitasi 200
Total 33098,4
d. Air Pemadam Kebakaran
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 72
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 73
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
4.1.2 Unit Pengadaan Steam
Steam yang diproduksi pada pabrik etanol ini digunakan sebagai media
pemanas reboiler. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler.
Steam yang dihasilkan dari boiler ini mempunyai suhu 143 oC dan tekanan 3,92
atm. Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 6945,48 kg/jam.
Perancangan boiler :
Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam
Steam yang dihasilkan : T = 143oC = 290 °F
P = 3,92 atm = 57,556 psia
∆Hv steam = 917,5 BTU/lbm
jenis boiler = boiler pipa api
Menentukan daya boiler
Daya yang diperlukan boiler dihitung dengan persamaan :
..............................................................................................................(IV-7)
Dimana :
Ms = massa steam yang dihasilkan = 15312 lb/jam
∆hv = entalpi steam pada 3,92 atm dan 143oC
= 917,5 BTU/lbm (Tabel 7 Kern)
∆hfeed = entalpi umpan (BTU/lbm)
Umpan air terdiri dari :
20 % make up water (T = 35oC, ∆h = 62,98 BTU/lbm) dan 80 % kondensat
(∆h kondensat = 259,31 BTU/lbm).
(Tabel 7 Kern)
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 74
Daya=ms .( Δhv−Δhfeed )970 ,3 x34 ,5
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
∆hfeed = 220,044 BTU/lbm
Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 319 HP
Menentukan luas penampang perpindahan panas
ditentukan luas bidang pemanasan = 12 ft2/HP
Total heating surface = 3828,29 ft2
Perhitungan kapasitas boiler
Q = ms (h – hf)
= 15312 x (917,5 – 220,044)
= 10679451,3 BTU/jam
Kebutuhan bahan bakar
Bahan bakar diperoleh dari batu bara jenis bituminuos
Heating value (HV) batubara = 7100 kcal/kg = 12780 BTU/lb
Jumlah batu bara untuk memenuhi kebutuhan panas yang ada sebanyak 592
kg/jam.
Spesifikasi boiler yang dibutuhkan :
Kode : B-01
Fungsi : Memenuhi kebutuhan steam
Jenis : Boiler pipa api
Jumlah : 1 buah
Tekanan steam : 57,56 psi (3,915 atm)
Suhu steam : 290 oF (143 oC)
Efisiensi : 80 %
Bahan bakar : Batubara bituminuos
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 75
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan
Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik etanol digunakan sebagai
instrumentasi pneumatic.
Kebutuhan udara tekan diperkirakan sebesar 100 m3/jam, tekanan 4 atm
(58,8 psi) dan suhu 35oC. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor
yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air
sampai maksimal 84 ppm.
Perhitungan Daya Kompresor
Daya yang diperlukan boiler dihitung dengan persamaan :
..........................................................(IV-8)
Dimana :
K = adiabatik exponent = 1,19 (Fig. 1 Branan)
P1 = suction pressure = 1 atm (14,7 psi)
Q1 = kapasitas aktual = 58,86 ft3/menit
r = compression ratio (P2/P1) = 4 (Perry 8 ed, p 10-45)
EO = efisiensi = 80%
Jadi daya yang dibutuhkan adalah sebesar = 7,5 HP
Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan :
Kode : KU-01
Fungsi : Memenuhi kebutuhan udara tekan
Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor
Jumlah : 1 buah
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 76
Daya=[14433000 ] [ K
K−1 ] [ P1 .Q1][r(K−1)
K −1]EO
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Kapasitas : 100 m3/jam
Tekanan suction : 1 atm (14,7 psi)
Tekanan discharge : 4 atm (58,8 psi)
Suhu udara : 35 oC
Efisiensi : 80 %
Daya kompresor : 7,5 HP
4.1.4. Unit Pengadaan Listrik
Kebutuhan listrik di pabrik etanol ini dipenuhi oleh PLN dan generator AC.
Generator bertujuan sebagai pasokan listrik ketika terjadi gangguan dari PLN.
Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas
2. Listrik untuk perkantoran (penerangan dan AC)
3. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi
Untuk menentukan besarnya tenaga listrik penerangan digunakan persamaan :
...............................................................................................(IV-8)
L : Lumen per outlet
a : Luas area, ft2
F : foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 6th ed)
U : Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 6th ed)
D : Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 6th ed)
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 77
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Penggunaan tenaga listrik AC sebesar 15.000 W untuk 50 AC dengan tenaga listrik
300 W untuk tiap AC. Penggunaan tenaga listrik untuk laboratorium dan
instrumentasi dirancang sebesar 10 kW.
Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas
Nama Alat Jumlah Daya (HP)Total Horse
Power (HP)
M-01 1 3 3
P-01 1 0,125 0,125
P-02 3 0,5 1,5
P-03 1 3 3
P-04 1 3 3
P-05 1 2 2
PU-01 1 5 5
PU-02 1 5 5
PU-03 1 0,0833 0,083
PU-04 1 0,0833 0,083
PU-05 1 5 5
PU-06 1 0.125 0,125
PU-07 1 0,0833 0,0833
PU-08 1 0,0833 0,0833
PU-09 1 0,333 0,333
PU-10 1 0,25 0,25
PU-11 1 0,25 0,25
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 78
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Nama Alat Jumlah Daya (HP)Total Horse
Power (HP)
PU-12 1 3 3
PU-13 1 0,333 0,333
FLO-01 1 10 10
CT-01 1 40 40
KU-01 1 7,5 7,5
Jumlah 90
Tabel 4.7 Jumlah L umen berdasarkan luas bangunan
Bangunan
Luas,
m2 Luas, ft2 F U D Lumen
Pos keamanan 25 269,09 20,00 0,42 0,75 17085,16
Parkir 170 1829,82 10,00 0,49 0,75 49791,03
Musholla 100 1076,36 20,00 0,55 0,75 52187,39
Kantin 30 322,91 20,00 0,51 0,75 16884,15
Kantor 250 2690,91 35,00 0,60 0,75 209293,17
Poliklinik 70 753,46 20,00 0,51 0,75 39396,36
Ruang control 50 538,18 40,00 0,56 0,75 51255,47
Laboratorium 50 538,18 40,00 0,56 0,75 51255,47
Proses 1200 12916,38 30,00 0,59 0,75 875686,67
Utilitas 1350 14530,93 10,00 0,59 0,75 328382,50
Ruang generator 500 5381,82 10,00 0,51 0,75 140701,29
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 79
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Bangunan
Luas,
m2 Luas, ft2 F U D Lumen
Bengkel 300 3229,09 40,00 0,51 0,75 337683,09
Gudang 800 8610,92 5,00 0,51 0,75 112561,03
Pemadam 100 1076,36 20,00 0,51 0,75 56280,52
Storage & loading 1500 16145,47 10,00 0,59 0,75 364869,45
Jalan dan taman 1500 16145,47 5,00 0,55 0,75 195702,70
Area perluasan 2500 26909,12 5,00 0,57 0,75 314726,57
Jumlah 10495
112964,4
9
3213742,01
2
Jumlah lumen :
1. untuk penerangan dalam bangunan = 2653521,71 lumen
2. untuk penerangan bagian luar ruangan = 560220,30 lumen
Tabel 4. 8 Total kebutuhan listrik pabrik
No Kebutuhan kW
1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 73,62
2 Listrik untuk keperluan penerangan
a. Penerangan dalam ruangan
Lampu 1383 buah @ 40 Watt (1920 lumen)
b. Penerangan bagian luar ruangan
Lampu 187 buah @ 100 Watt (3000 lumen)
Total daya untuk penerangan 74,02
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 80
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
No Kebutuhan kW
3 Listrik untuk AC 15
4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 10
Total 172,64
Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai
efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output sebesar
216 kW. Dipilih menggunakan generator dengan daya 250 kW, sehingga masih
tersedia cadangan daya sebesar 34 kW.
Spesifikasi generator yang diperlukan :
Jenis : AC generator
Jumlah : 1 buah
Kapasitas / Tegangan : 250 kW ; 220/460 Volt
Efisiensi : 80 %
Bahan bakar : LDO
4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar
Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan
bahan bakar Boiler dan Generator. Bahan bakar boiler adalah batu bara dan bahan
bakar generator adalah LDO (Light Diesel Oil). LDO diperoleh dari Pertamina dan
distributornya. Pemilihan batu bara dan LDO sebagai bahan bakar didasarkan pada
alasan :
1. Mudah didapat
2. Lebih ekonomis
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 81
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
3. Mudah dalam penyimpanan
Bahan bakar LDO yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Specific gravity : 0,87
Heating Value : 10700 kcal/kg (19260 Btu/lb)
Efisiensi bahan bakar : 80%
Densitas : 871 kg/m3 (54,375 lb/ft3)
Kebutuhan bahan bakar untuk tiap alat dihitung dengan persamaan berikut :
Bahan bakar =
Tabel 4. 9 Total kebutuhan bahan bakar pabrik
Keterangan Boiler Generator
Efisiensi bahan bakar 80% 80%
Kapasitas (Btu/jam) 10.679.451,3 853.038,52
Kebutuhan batu bara (kg/jam) 592 -
Kebutuhan LDO (m3/jam) - 0,029
4.1.6. Unit Pembuatan Biokatalis
Unit pembuatan biokatalis mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan
biokatalis selama reaksi fermentasi berlangsung. Pada unit ini, yeast
Saccharomyces cerevisiae dikulturkan dalam tangki seeding. Nutrien dicampur dan
diaduk sampai homogen di tangki seeding. Dari tangki seeding dialirkan ke mixer
dan dicampur dengan support sodium alginate. Keluaran mixer dimasukkan ke
spray / atomizer dengan tujuan mengubah larutan hasil mixer menjadi droplet.
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 82
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Droplet campuran yeast dan sodium aginat ditampung dalam tangki yang berisi
larutan CaCl2 sehingga sodium alginate bereaksi dengan larutan CaCl2 membentuk
Ca alginate. Beads yang terbentuk kemudian dilewatkan filter dan selanjutnya
disimpan dalam tangki penyimpanan biokatalis.
Tahapan pembuatan biokatalis dapat dilihat pada gambar 4.2 :
Gambar 4.2 Skema Pembuatan Biokatalis
4.2. Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari proses produksi pabrik etanol ini berupa limbah padat,
cair dan gas. Limbah ini diolah di Unit Pengolahan Limbah.
4.2.1. Pengolahan Limbah Padat
Limbah padat yang dihasilkan merupakan endapan padat katalis sisa
proses fermentasi. Endapan ini kemudian ditampung dalam bak
penampungan untuk diolah menjadi pupuk kompos.
4.2.2. Pengolahan Limbah Cair
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 83
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Limbah yang dihasilkan dari area fermentasi sebagian dialirkan
melalui kanal menuju ke bak netralisasi (bak kontrol). Di bak netralisasi,
limbah cair yang pH awalnya 4,8 – 4,9 diinjeksi dengan larutan kapur
jenuh untuk menetralkan limbah sehingga tercapai pH yang cukup netral.
Dari bak netralisasi, limbah yang sudah dinetralkan dimasukkan ke bak
anaerob I, dimana limbah yang masih merupakan senyawa berantai
panjang mengalami degradasi secara biologis dan biokimia oleh bakteri-
bakteri anaerob sehingga menghasilkan gas H2S dan CH4 yang berbau
serta penurunan BOD/COD. Bakteri yang digunakan merupakan dari
golongan methanobacter. PH dijaga dalam kondisi optimum sekitar 7.
Proses anaerobic ini akan menghasilkan bau dengan waktu tinggal 35 hari.
Penambahan limbah ke dalam bak anaerob I terjadi secara terus-
menerus sehingga terjadi aliran secara overflow menuju bak anaerob II.
Dalam bak anaerob II terjadi proses yang sama dengan bak anaerob I,
tetapi waktu tinggalnya 20 hari. Dari bak anaerob II, limbah dialirkan
secara overflow ke bak anaerob III dengan waktu tinggal 20 hari. Setelah
terjadi overflow pada bak anaerob III, limbah masuk clarifier I.
Dari clarifier I cairan akan dialirkan menuju bak aerob I. Dari bak
aerob I kemudian dialirkan ke clarifier II lalu dialirkan ke bak aerob II,
clarifier III, sand filter, dan terakhir carbon filter setelah itu dibuang ke
badan sungai. Di dalam clarifier I, II, III dilakukan pengadukan dan
flokulasi. Selain itu pada clarifier III diberi penambahan bahan kimia
seperti polimer, dan kaustik. Penambahan polimer bertujuan untuk
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 84
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
memudarkan warna, sedangkan penambahan kaustik untuk menetralkan
pH agar saat dibuang ke badan sungai didapat pH netral antara 7-7,5. Pada
bak aerob I dan II, cairan akan mengalami oksidasi dengan bantuan
aerator dan bakteri Nitroccobacter. Sand filter dan carbon filter berfungsi
untuk penyaringan terakhir sebelum dibuang ke sungai.
4.2.3. Pengolahan Limbah Gas
Limbah gas berasal dari gas hasil pembakaran bahan bakar boiler
dan fermentor berupa CO2 dan H2O. Gas tersebut langsung dibuang ke
udara bebas.
4.3. 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
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
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 85
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan
yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi.
Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan 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
Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok
kerja shift dan non-shift.
1. Kelompok shift
Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa–analisa rutin
terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini
menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam
dengan dibagi menjadi 3 shift. Masing – masing shift bekerja selama 8
jam.
2. Kelompok non-shift
Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa
yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan
di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan
kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di laboratorium
utama dengan tugas antara lain :
a. Menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 86
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
b. Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi
c. Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran
produksi
Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :
1. Laboratorium mikroorganisme
2. Laboratorium fisik
3. Laboratorium analitik
4. Laboratorium penelitian dan pengembangan
4.2.1. Laboratorium Mikrobiologi
Bagian ini bertugas untuk mengamati fase pertumbuhan
mikroorganisme selama proses pembuatan biokatalis 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 :
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 :
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 87
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Analisa komposisi produk utama
Analisa komposisi bahan baku
Analisa kandungan BFW (Boiler Feed Water)
4.2.3.1 Analisis Bahan Baku
Kadar glukosa
Alat : Spektrofotometer
Cara pengujian :
a. Mengambil 1 ml larutan sampel yang sudah diencerkan, kemudian
dimasukkan ke dalam 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.
e. Densitas
Alat : Hidrometer
Cara pengujian :
a. Menuang sampel ke dalam gelas ukur 1 liter (usahakan tidak
terbentuk gelembung).
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 88
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
b. Memasukkan termometer ke dalam gelas ukur.
c. Memasukkan hidrometer yang telah dipilih sesuai dengan sampel.
d. Memasukkan hidrometer terapung pada sampel sampai konstan lalu
membaca skala pada hidrometer tersebut.
e. Mengkonversi menggunakan tabel yang tersedia.
f. Viskositas
Alat : Viskometer tube
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.
g. Kadar Abu
Cara pengujian :
a. Menimbang cawan porselen kosong
b. Mengisi cawan dengan 5 gram tetes dan 2 ml H2SO4 pekat
c. Memanasi sampai tetes menjadi arang dan terus menjadi abu putih
d. Menambah dengan H2SO4 1:1 untuk mengubah kembali sulfat yang
telah direduksi
e. Memanaskan kembali sampai menjadi abu.
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 89
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
f. Mendinginkan dalam desikator dan ditimbang.
4.2.3.2. Analisa Produk
Analisa produk etanol meliputi analisa konsentrasi etanol dan kadar
impuritas yang terdapat dalam produk etanol.
Konsentrasi Etanol
Alat : Karl Fischer Titrator
Cara pengujian :
Etanol dilarutkan dalam cairan pelarut yang sesuai dan dititrasi dengan
reagen Karl Fischer (campuran iodium, belerang dioksida, piridin, dan
methanol atau eter glikol) pada komposisi tertentu. Jika larutan masih
mengandung air, iodium dalam reagen Karl Fischer titran akan tereduksi
menjadi asam iodide (hidrogen iodida). Titik terakhir adalah
pemunculan pertama iodium bebas yang bias dideteksi secara visual dan
elektrometrik (SNI 7390:2008).
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.
4.2.3.3 Analisa Boiler Feed Water (BFW)
Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain:
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 90
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
1. pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air
2. Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa.
3. Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, sulfat, hidrazin,
turbiditas, kadar fosfat, dan kadar sulfat dalam BFW.
4. Infra red spectrofotometer, untuk mengetahui kandungan kimia suatu senyawa.
5. Gas chromathografi mass spectroscopy (GCMS), digunakan untuk menganalisa
kandungan senyawa yang terbentuk dalam gas atau cairan.
6. Peralatan titrasi, untuk mengetaui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan
alkalinitas.
7. 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+ .
4.2.4. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan
Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya :
diversifikasi produk
perlindungan terhadap lingkungan
Disamping mengadakan penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan
penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit
tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain
terhadap penggunaan bahan baku.
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 91
Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Kontinyu
Kapasitas 5.000 Kiloliter/Tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium | 92