EVAPORATOR BEREFEK BANYAK SISTEM UMPAN BELAKANG.docx

5/19/2018 EVAPORATOR BEREFEK BANYAK SISTEM UMPAN BELAKANG.docx

1/11

EVAPORATOR BEREFEK BANYAK SISTEM UMPAN BELAKANG

Makalah

disusun untuk memenuhi tugasmata kuliah Satuan Operasi II

oleh

Rahmat Darma Wansyah(1105105010013)

Habil Bunaiya (1105105010057)

Nano Yuliadi (1105105010002)

Satria Putra (1105105010004)

Mulizani (11051050100 )

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM, BANDA ACEH

2013


2/11

EVAPORATOR BEREFEK BANYAK SISTEM UMPAN BELAKANG

I. PENDAHULUAN

Evaporasi merupakan suatu proses penguapan sebagian dari pelarut

sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi.

Tujuan dari evaporasi itu sendiri yaitu untuk memekatkan larutan yang terdiri dari

zat terlarut yang tak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap. Dalam

kebanyakan proses evaporasi , pelarutnya adalah air. Evaporasi tidak sama dengan

pengeringan, dalam evaporasi sisa penguapan adalah zat cair, kadang-kadang zat

cair yang sangat viskos, dan bukan zat padat. Begitu pula, evaporasi berbeda

dengan distilasi, karena disini uapnya biasanya komponen tunggal, dan walaupun

uap itu merupakan campuran, dalam proses evaporasi ini tidak ada usaha untuk

memisahkannya menjadi fraksi-fraksi. Biasanya dalam evaporasi, zat cair pekat

itulah yang merupakan produk yang berharga dan uapnya biasanya

dikondensasikan dan dibuang (Winarno, 2007).

Evaporator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sebagian atau

keseluruhan pelarut dari sebuah larutan cair menjadi uap sehingga dihasilkan

produk yang lebih pekat. Pada dasarnya semua jenis evaporator memiliki prinsip

kerja yang sama. Diantaranya yaitu pemekatan larutan berdasarkan perbedaan titik

didih yang besar antara masing-masing zat. Selain itu evaporator dijalankan pada

suhu yang lebih rendah daripada titik didih normal. Tekanan mempengaruhi tinggi

rendahnya titik didih cairan murni. Begitu pula pada titik didih cairan dipengaruhi

oleh tekanan dan kadar air pada zat yang tidak mudah menguap seperti gula. Pada

efek awal diperlukan adanya pemanasan suhu yang lebih tinggi. Dan kenaikan

titik didih adalah perbedaan titik didih larutan dan titik didih cairan murni

(Poedjiadi, 1994).

Kebanyakan orang mengenal evaporator sebagai salah satu alat yang

digunakan dalam industry gula pasir. Evaporator digunakan dalam proses

penguapan sebelum proses kristalisasi gula. Penguapan dilakukan untuk

mengentalkan jus tebu menjadi sirup dengan cara menguapkan air menggunakan

uap panas(steam). Cairan gula jenuh yang dibutuhkan untuk proses kristalisasi


3/11

adalah memiliki kandungan gula hingga 80%. Sehingga penggunaan multiple

effect evaporator yang dipanaskan dengan steam adalah cara terbaik utuk

mendapatkan kondisi tersebut (Praptiningsih, 1999).

Ada beberapa macam-macam dari evaporator, sesuai dengan tujuan

penggunaannya dan bentuknyapun berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena

tergatung dari jumlah atau volume zat cair yang ingin diuapkan, bisa juga

tergantung pada kepekatan zat cair tersebut. Evaporator mempunyai dua prinsip

dasar yaitu untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari

cairan. Pada umumnya, ada dua jenis evaporator, yaitu evaporator berefek tunggal

dan evaporator berefek banyak.

Evaporator efek tunggal (single effect) adalah bahwa produk hanya melalui

satu buah ruang penguapan dan panas diberikan oleh satu luas permukaan pindah

panas. Adapun pada evaporator multiefek yaitu di dalam proses penguapan bahan

dapat digunakan dua, tiga, empat atau lebih dalam sekali proses. Penggunaan

evaporator efek majemuk berprinsip pada penggunaan uap yang dihasilkan dari

evaporator sebelumnya.

Tujuan penggunaan evaporator efek majemuk adalah untuk menghemat panas

secara keseluruhan, hingga akhirnya dapat mengurangi ongkos produksi.

Keuntungan evaporator efek majemuk adalah merupakan penghematan yaitu

dengan menggunakan uap yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan

panas pada alat penguapan lain dan dengan memadatkan kembali uap tersebut.

Apabila dibandingkan antara alat penguapan n-efek, kebutuhan uap diperkirakan

1/n kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali dari pada yang dibutuhkan

untuk alat penguapan berefek tunggal, untuk pekerjaan yang sama (Yulia. 2002).


4/11

Gbr. Evaporator Efek Tunggal

Gbr. Evaporator Efek Banyak


5/11

II. PEMBAHASAN

A. Evaporator Efek Banyak

Multiple-effect evaporator ditemukan oleh seorang insiyur African-American

bernama Norbert Rillieux. Meskipun beliau mungkin saja telah merancang

peralatan tersebut semenjak 1820-an dan membangun konstruksi prototypenya

pada 1834, dia tidak membangun industri yang mengaplikasikan evaporator ini

untuk pertama kalinya sampai tahun 1845. Semulanya dirancang untuk

memekatkan gula pada jus sugar cane. Teknologi ini sekarang menjadi

berkembang pesat digunakan di semua aplikasi industri yang memerlukan

teknologi untuk menguapkan air dalam jumlah yang banyak seperti produksi

garam dan desalinasi air.

Multiple effect evaporators merupakan peralatan yang dirancang dengan

tujuan meningkatkan efisiensi energi dari proses evaporasi yang berlangsung

dengan menggunakan energi panas dari steam (uap) untuk menguapkan air.

Prinsip dasar dari jenis evaporator ini yaitu menggunakan panas/kalor yang

dilepaskan/disediakan dari proses kondensasi pada satu efek untuk memberikan

panas bagi efek lainnya. Uap yang terbentuk dari separator first effect akan

memanasi komponen yang sedang berada di unit second effect, ketika steam awal

(steam langsung) sedang memanasi komponen yang berada pada unit first effect.

Pada suatu multiple-effect evaporator, air dididihkan pada suatu rangkaian wadah

(vessel), masing-masingnya dilangsungkan pada tekanan yang lebih rendah

dibandingkan dengan dengan unit sebelumnya. Karena titik didih dari air

berkurang/menurun seiring dengan penurunan tekanan maka uap yang terbentuk

dari satu wadah dapat digunakan untuk memanaskan unit berikutnya dan hanya

pada vessel pertama.(pada tekanan tertingi) membutuhkan sumber panas

eksternal. Laju uap dan air pendingin bagi unit double effect diperkirakan 50%

dibandingkan dengan unit single effect. Laju alir berbagai jenis bagi multiple

effect berkisar antara 3000 LPH sampai dengan 50,000 LPH.


6/11

Ada dua tipe evaporator efek banyak, yaitu evaporator efek banyak sistem

umpan depan dan evaporator efek banyak sistem umpan belakang.

B. Evaporator Efek Banyak Sistem Umpan Belakang

Dalam sistem ini, umpan mentah memasuki efek (paling dingin) lalu dan

pulang dari efek ini menjadi umpan untuk selanjutnya untuk efek terakhir. Teknik

evaporations menguntungkan, dalam hal pakan dingin, sebagai cairan apalagi

harus dipanaskan ke suhu yang lebih tinggi yang ada diefek awal. Prosedur ini

juga digunakan jika produk kental dan suhu tinggi diperlukan untuk menjaga

viskositas cukup rendah untuk menghasilkan koefisien perpindahan panas yang

baik. Jadi kesimpulannya adalah alat ini bekerja tidak secara perlahan karena arah

steam dan feed saling bersinggungan, sehingga steam pada alat ini memiliki

viskositas yang lebih tinggi dan pada saat dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi

di efek awal, bahan tidak harus keluar pada proses akhir, tapi keluar di tengah-

tengah proses.

Berkebalikan dengan Forward Feed Multiple Effect Evaporator, feed masuk

pada effect terakhir dan produk akhir (concentrated product ) keluar melalui effect

pertama. Metode seperti ini dipergunakan ketika feed bersifat dingin dan harus

dipanaskan pada temperature yang lebih tinggi. Liquid pump digunakan pada

masing-masing effect karena flow mengalir pada kondisi low to high pressure.

Metode seperti ini juga digunakan bila concentrated product sangat viscous.

Temperature yang tinggi pada effect pertama menurunkan viskositasnya dan

memberikan heat transfer yang bagus.

Bagian Utama Kondensor

Kondensor secara umum terdiri dari shell, water box, tube plat, tube support,


7/11

hotwell dan sebagainya

1. Selongsong (shell)

Pipanya di roll pada pemegang pipa pada ujung-ujungnya. Untuk memungkinkan

pemuaian antara pipa air masuk dan selongsong, maka fleksibel diafragma

dipasang pada sisi masuk dan keluar dari selongsong. Diafragma ini berfungsi

sebagai flange yang menghubungkan selongsong, plat pemegang pipa dan water

box. Expantion join terbuat dari stainless steel yang terletak pada leher kondensor

untuk memungkinkan diferensial expantion.

2. Ruang air (water box)

Ruang-ruang air pada sisi masuk dan keluar terbuat dari baja karbon dan masing

masing mempunyai lobang lalu orang. Dengan menggunakan air yang terpisah,

maka pencucian setengah kondensor dapat diakukan pada beban rendah.

3. Pipa dan pemegang pipa (tube plats dan tubes)

Pemegang pipa terbuat dari naval brass dan pipa nya dari aluminium brass.

Pipanya di roll ke pemegang pipa dan ditunjang dengan 6 buah penunjang pipa.

Diafragma baja yang fleksibel memungkinkan diferensial expantion (pemuaian

antara pipa aluminium brass dengan selongsong baja carbon). Pemasangan

pemegang pipa pada selongsong dengan baut pengunci. Susunannya sedemikian

rupa sehingga memungkinkan melepaskan water box tanpa mengganggu join dari

selongsong dan pemegang pipa. Perapat dari asbestos yang telah di celupkan

(impregnated) pada compound dari red lead, white lead dan linseed oil digunakan

pada join di atas. Perapat karet digunakan antara pemegang pipa dan ruang air.

Kegunaan diafragma selongsong baja yang fleksibel selain untuk menghilangkan

pemuaian juga digunakan sebagai penunjang (support) pemegang pipa dan ruang

air.

4. Ruang kondensat (hotwell)

Ruang kondensat dilaskan pada sisi selongsong yang menampung semua

kondensat dan dilengkapi dengan gelas penduga dan lubang lalu orang.


8/11

Alat Bantu Kondensor

Pada kondensor diperlukan alat-alat pendukung untuk pengoperasiannya , agar

kerja kondensor bisa maksimal dan menaikkan efesiensi siklus PLTU. Adapun

alat-alat pendukung tersebut adalah :

1. Starting Air Ejektor

Alat digunakan untuk menyedot dan membuang udara dari sistem air pendingin

utama agar air pendingin dapat mengisi seluruh permukaan kondensor sehingga

proses pendinginan efektif. Saluran pembungan udara sisi air pendingin terletak

pada bagian atas water box sisi inlet dan sisi outlet condensor.

2. Main Air Ejektor

Alat digunakan setelah Starting Air Ejektor beroperasi . Main Air Ejektor

berfungsi membuat vacum pada sisi uap, sampai vacum kondensor normal sekitar

650 mmHg.

3. Ball Cleaning System (Tapproge Ball System)

Sistem pembersihan berfungsi untuk membersihkan pipa-pipa (tubes) pendingin

kondensor dari kotoran seperti lumpur dan kotoran halus dengan cara

menginjeksikan bola karet (Tapproge Ball) kedalam pipa-pipa pendingin

kondensor secara terus menerus proses ini dilakukan oleh pompa sirkulasi

(Circulation Pump) dengan cara memompakan bola tapproge pada sisi masuk air

pendingin dan mengambil kembali bola pada sisi keluar air pendingin untuk

selanjutnya disirkulasikan kembali pada kondensor.

Ada empat komponen dasar yang dibutuhkan untuk melakukan penguapan.

Keempat komponen tersebut terdiri dari:

a) sebuah tabung penguapan,

b) sustu alat pindah panas,

c) sebuah kondensor, serta

d) sebuah metode untuk menjaga tekanan vakum.

Keempat komponen ini harus diperhatikan dalam merencanakan suatu

evaporator. Sistem tekanan vakumnya harus dapat mengalirkan gas yang tidak


9/11

terkondensasi agar bisa menjaga tekanan vakum yang diinginkan didalam tabung

penguapan. Panas yang cukup harus dialirkan/ diberikan ke produk untuk

penguapan sejumlah air yang diinginkan, serta sebuah kondensor yang berguna

untuk mengembangkan dan memindahkan uap air yang diproduksi melalui

penguapan.

C. Prinsip Kerja

Prinsip dasar dari jenis evaporator ini yaitu menggunakan panas/kalor yang

dilepaskan/disediakan dari proses kondensasi pada satu efek untuk memberikan

panas bagi efek lainnya. Uap yang terbentuk dari separator first effect akan

memanasi komponen yang sedang berada di unit second effect, ketika steam awal

(steam langsung) sedang memanasi komponen yang berada pada unit first effect.

Pada suatu multiple-effect evaporator, air dididihkan pada suatu rangkaian wadah

(vessel), masing-masingnya dilangsungkan pada tekanan yang lebih rendah

dibandingkan dengan dengan unit sebelumnya. Karena titik didih dari air

berkurang/menurun seiring dengan penurunan tekanan maka uap yang terbentuk

dari satu wadah dapat digunakan untuk memanaskan unit berikutnya dan hanya

pada vessel pertama.(pada tekanan tertingi) membutuhkan sumber panas

eksternal. Laju uap dan air pendingin bagi unit double effect diperkirakan 50%

dibandingkan dengan unit single effect. Laju alir berbagai jenis bagi multiple

effect berkisar antara 3000 LPH sampai dengan 50,000 LPH.

D. Syarat dan Kondisi Kerja

Dalam proses kerjanya, sistem evaporator memerlukan tinggi cairan dalam

tangki yang tepat untuk memperoleh densitas produk yang diinginkan. Untuk

mempertahankan kondisi operasional evaporator tersebut, dibutuhkan suatu sistem

kendali yang baik. Beberapa ilmuwan telah merancang sistem kendali yang

berbeda untuk sistem evaporator ini. Salah satunya dirancang sistem kendali

berbasis logika fuzzy. Perancangan dan simulasi sistem kendali fuzzy sebagai

pengendali sistem evaporator dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak

MATLAB versi 7.0. Hasil yang dicapai akan dibandingkan dengan hasil yang


10/11

diperoleh pada sistem kendali Proportional Integral (PI). Perbandingan dilakukan

tidak hanya pada kelima output terkendali, tetapi juga ketujuh state yang lain. Di

samping itu, juga akan dibandingkan antara kelima output terkendali kedua

pengendali tersebut jika terjadi gangguan pada feed, yaitu laju alir, densitas dan

temperatur pada feed.

E. Contoh Aplikasi Alat

Aplikasi Multiple Effect Evaporators :

1. Proses Desalinasi Air Laut

2. Produksi Garam

3. Industri Air ( Daur ulang air dari sungai penyulingan )

4. Pelepasan Senyawa Kimia dengan cairan 0 % (zero liquid)

5. Cat


11/11

DAFTAR PUSTAKA

Poedjiadi, anna. 1994.Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: Universitas Indonesia

Press.

Praptiningsih, Yulia. 1999. Buku Ajar Teknologi Pengolahan. FTP UNEJ: Jember.

Winarno, F. G. 2007. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka

Utama.

Yulia. 2002. Teknologi Pengolahan Pangan. FTP Unej: Jember.

Documents

EVAPORATOR BEREFEK BANYAK SISTEM UMPAN BELAKANG.docx