[123doc.vn] Pra Rancangan Pabrik Margarin Dari Minyak Jagung Dan Rbdp Stearin Dengan Kapasitas 7 000 Ton Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MARGARIN DARI MINYAK JAGUNG DAN RBDP STEARIN DENGAN KAPASITAS 7000 TON / TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

AULIA SORAYA NIM : 070425013

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

LEMBAR PENGESAHAN PENGESAHAN PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN MARGARIN DARI MINYAK M INYAK JAGUNG DAN RBDP STEARIN DENGAN KAPASITAS 7000 TON / TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sar jana Teknik Oleh : AULIA SORAYA NIM : 070425013

Telah Diperiksa/Disetujui

Dosen Pembimbing Pembimb ing I

Dosen Pembimbing Pembimb ing II

(Dr. Ir. Taslim, M.Si)

(Ir. Renita Manurung, MT)

NIP. 19650115 199003 1 002

NIP. 19681214 199702 2 002

Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir

(Dr. Eng Ir. Irvan, M.Si ) NIP. 19680820 199501 1 001

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kemampuan dan kesabaran kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin dengan kapasitas 7.000 ton/tahun”.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini Penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak yaitu yaitu : 1. Bapak Dr. Ir. Taslim, MSi, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Dosen Pembimbing II dan juga Ketua Departemen Teknik Kimia. 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, Ir van, MSi, selaku Koordinator Tugas Akhir. 4. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada Penulis sehingga Penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini. 5. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan administratif yang diberikan. Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan

pengetahuan

dan

pengalaman

Penulis,

untuk

itu

Penulis

mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Desember 2009 Penulis,

(Aulia Soraya)

3

INTISARI

Pabrik Margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 7.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 (satu) tahun. Lokasi pabrik direncanakan berada di daerah Perbaungan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 2

13.541 m . Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 148 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT) dan bentuk organisasinya organisasinya adalah organisasi garis garis dan staf. Hasil analisa terhadap ter hadap aspek ekonomi Margarin, Margarin, adalah ada lah : a. Total modal investasi

: Rp. 114.078.806.900,114.078.806.900,-

b. Biaya Produksi (per tahun)

: Rp.

c. Hasil penjualan (per tahun)

: Rp. 125.880.480.000,125.880.480.000,-

d. Laba bersih

: Rp.

e. Profit Margin (PM)

: 78,42 %

f. Break Even Point Point (BEP)

: 19,81 %

27.167.700.340,27.167.700.340,-

69.116.445.760,69.116.445.760,-

g. Return on Investment Investment (ROI) : 60,58 % h. Pay Out Time (POT)

: 1,6 Tahun

i. Return on Network Network (RON)

: 86,55 %

j. Internal Rate Rate of Return Return (IRR) : 72,59 % Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa perancangan pabrik pa brik pembuatan pembuata n Margarin Mar garin dari d ari Minyak Jagung dan da n RBDP Stear in berkapasitas 7.000 ton/tahun layak layak untuk didirikan.

4

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ............................... ............................................... ................................ ................................. ......................... ........

i

INTISARI...........................................................................................................

ii

DAFTAR ISI ............................... ............................................... ................................. ................................. ................................ ...................... ......

iii

DAFTAR TABEL ............................... ................................................ ................................. ................................ .............................. ..............

vii

DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................

xiii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............ ..

I-1

1.2

Perumusan Masalah ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ............. ....

I-4

1.3

Tujuan Perancangan ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ............. ....

I-5

1.4

Manfaat Perancangan .................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ............ ..

I-5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Margarin Margarin ................................ ................................................. ................................. ................................ ...................... ......

II-1

2.2

Bahan Baku Baku ................................. ................................................. ................................ ................................. .................

II-4

2.3

Bahan Pembantu ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

II-8

2.4

Metoda Pembuatan Margarin ................... ......... ................... ................... ................... .................. .........

II-12

2.5

Diskripsi Proses .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

II-15

BAB III

NERACA MASSA

BAB IV

NERACA PANAS

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

5.1

Tangki Bahan Baku Minyak Jagung (TT-101)................... .......... ................... ............ ..

V-1

5.2

Pompa Pompa (J-101).................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. ....

V-1

5.3

Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103) ........... ......... ..

V-2

5.4

Pompa Pompa (J-102)

............ .. ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............... .....

V-2

5.5

Tangki Gas Hidrogen (TT-102) ................... .......... ................... ................... ................... ............... .....

V-3

5.6

Blower (JB-101) .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

V-3

5.7

(E-101) Heater (E-101)

................................. ................................................. ................................. ......................... ........

V-4

5.8

Blower (JB-102) .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

V-4

5.9

Reaktor (R-101) .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

V-5

5.10

Blower (JB-103) .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

V-5

5.11

(E-102) Cooler (E-102)

V-6

................................. ................................................. ................................. ......................... ........

5

5.12

Separator (V-101) ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................ .......

V-6

5.13

Blower (JB-104) .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

V-7

5.14

(E-103) Cooler (E-103)

................................. ................................................. ................................. ......................... ........

V-7

5.15

Blower (JB-105) .................. ........ ................... ................... ................... ................... ................... .................. .........

V-8

5.16

Gudang Bahan Baku RBDP Stearin (G-101) .................. ......... ................... ............... .....

V-8

5.17

.......... ................... ................... ................... ................... ............. .... Bucket Elevator Elevator (BE-101) ...................

V-8

5.18

Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104) ............. ......... ....

V-9

5.19

Pompa Pompa (J-103).................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... V-10

5.20

Tangki Pencampur I (M-101)................... ......... ................... ................... ................... .................. .........

5.21

Pompa Pompa (J-104).................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... V-11

5.22

Tangki Tangki Vitamin A (TT-105) ................... .......... ................... ................... ................... ................... ........... V-12

5.23

Tangki β -Karoten (TT-106).................. ......... ................... ................... ................... ................... ........... V-12

5.24

Tangki Tertiary Butyl Hidroquinone /TBHQ (TT-107) .................. ......... ......... V-13

5.25

(SC-101) ............................... ............................................... .............................. .............. V-13 Screw Conveyor (SC-101)

5.26

Tangki Pencampur II (M-102).................. ........ ................... ................... ................... .................. .........

5.27

Pompa Pompa (J-105).................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... V-15

5.28

Tangki Skim Milk (TT-108) ................... ......... ................... ................... ................... ................... ............ .. V-15

5.29

(SC-102) ............................... ............................................... .............................. .............. V-16 Screw Conveyor (SC-102)

5.30

Tangki Tangki NaCl (TT-109) ................... .......... ................... ................... ................... ................... .................. .........

5.31

Tangki Na 2CO3 (TT-110) (TT-110) ................................ ................................................ .............................. .............. V-17

5.32

Tangki Pencampur III (M-103) ................... .......... ................... ................... ................... ............... ..... V-17

5.33

Tangki Lecithin (TT-111) (TT-111)................................ ................................................ .............................. .............. V-18

5.34

Tangki Pencampur IV (M-104) ................... .......... ................... ................... ................... ............... ..... V-19

5.35

Pompa Pompa (J-106).................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... V-20

5.35

Chemetator (CH-101)....................... (CH-101).............. ................... ................... ................... ................... ................ ....... V-20

5.37

Kotak (K-101).................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... V-21

5.38

Gudang Produk Margarin (G-102)..................... (G-102)............ ................... ................... .................. ......... V-21

BAB VI

V-10

V-14

V-16

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1

Instrumentasi ................... .......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. ....

6.2

Keselamatan Kerja Pabrik ................... .......... ................... ................... ................... ................... ............. .... VI-12

6

VI-1

BAB VII

UTILITAS

7.1

Kebutuhan Steam (uap) ................................ ................................................ ................................. ................. VII-1

7.2

Kebutuhan Air ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............ .. VII-2

7.3

Kebutuhan Bahan Kimia .................. ......... ................... ................... ................... ................... ................ ....... VII-11

7.4

Kebutuhan Listrik ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................ ....... VII-11

7.5

Kebutuhan Bahan Bakar................... .......... ................... ................... ................... ................... ................ ....... VII-13

7.6

Unit Pengolahan Limbah .................. ......... ................... ................... ................... ................... ................ ....... VII-15

7.7

Luas Area Pengolahan Limbah................... ......... ................... ................... ................... ................ ....... VII-22

7.8

Spesifikasi Peralatan Utilitas .................. ......... ................... ................... ................... ................ ...... VII-23

BAB VIII

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

8.1

Lokasi Pabrik................... Pabrik.......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... VIII-1

8.2

Tata Letak Pabrik ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................ ....... VIII-5

8.3

Perincian Luas Tanah ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ........... VIII-6

BAB IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN PERUSAHAAN

9.1

Organisasi Perusahaan ................... .......... ................... ................... ................... ................... .................. .........

IX-1

9.2

Manajemen Perusahaan .................. ......... ................... ................... ................... ................... .................. .........

IX-3

9.3

Bentuk Hukum Badan Usaha ................... ......... ................... ................... ................... .................. .........

IX-5

9.4

Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab .................. ......... .................. .........

IX-6

9.5

Tenaga Kerja dan Jam Kerja .................. ......... ................... ................... ................... ................... ........... IX-11

9.6

Sistem Pengkajian ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................ ....... IX-13

9.7

Kesejahteraan Karyawan .................. ......... ................... ................... ................... ................... ................ ....... IX-15

BAB X

ANALISIS EKONOMI

10.1

Modal Investasi ................... .......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ...........

X-1

10.2

Biaya Produksi Total (BPT) ................... .......... ................... ................... ................... ................... ...........

X-4

10.3

Total Penjualan (Total Sales) ................... ......... ................... ................... ................... .................. .........

X-5

10.4

Perkiraan Rugi/Laba Usaha ................... ......... ................... ................... ................... ................... ............ ..

X-5

10.5

Analisa Aspek Ekonomi ................... .......... ................... ................... ................... ................... ................ .......

X-5

BAB XI

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

7

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA .................. ........ ................... .................. ......... LA-1

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS ................... ......... ................... .................. ......... LB-1

LAMPIRAN C

SPESIFIKASI ALAT ................... .......... ................... ................... ................... ................... ............. .... LC-1

LAMPIRAN D

SPESIFIKASI PERALATAN PERALATAN UTILITAS .................. ......... ................... ............ .. LD-1

LAMPIRAN E

PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI .................. ......... ................... ............ .. LE-1

8

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1

Data Impor Margarin di Indonesia ................... ......... ................... ................... ................... ............. ....

I-2

Tabel 1.2

Kebutuhan Kebutuhan Impor di Indonesia di Masa yang akan datang ............... .......... .....

I-3

Tabel 1.3

Kapasitas Produksi Margarin ................... ......... ................... ................... ................... ................... ............ ..

I-3

Tabel 1.4

Sifat Fisika Margarin yang Dihasilkan dari Minyak Nabati atau Dengan Pencampura Pencampuran n Minyak Nabati .................. ......... ................... ................... .................. .........

I-4

Tabel 2.1

Karakteristik Margarin, Mentega dan Mentega Putih ................... .......... ............. ....

II-2

Tabel 2.2

Kompos Komposisi isi Margarin ................... .......... ................... ................... ................... ................... ................... ............... .....

II-3

Tabel 2.3

Kompos Komposisi isi Minyak Jagung dengan Penggilingan Basah .................. ......... .........

II-5

Tabel 2.4

Sifat Fisika Minyak Jagung yang telah dimurnikan................... .......... ................ .......

II-6

Tabel 2.5

Sifat Kimia Minyak Jagung yang telah dimurnikan .................. ......... ................ .......

II-6

Tabel 2.6

Sifat Fisika RBDP Stearin dan RBDP Olein .................. ........ ................... .................. .........

II-7

Tabel 2.7

Sifat Kimia RBDP Stearin dan RBDP Olein .................. ........ ................... .................. .........

II-8

Tabel 2.8

Komposisi Lemak Margarin dengan Proses Pencampuran Minyak .. II-12

Tabel 3.1

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TP-103)................... (TP-103)......... ................... ................... ................... ...........

III-2

Tabel 3.2

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-101) .........

III-2

Tabel 3.3

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-102)........... (AV-102)........... III-2

Tabel 3.4

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Raktor (R-101) ................... .......... ...........

III-2

Tabel 3.5

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Separator (V-101) ............... .......... .....

III-3

Tabel 3.6

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104) .................. ......... ................... ................... ................... ............ ..

Tabel 3.7

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur I (M-101) (M-101)............................... ............................................... ................................. ................................. ........................... ...........

Tabel 3.8

III-3

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur II (M-102) (M-102)............................... ............................................... ................................. ................................. ........................... ...........

Tabel 3.9

III-3

III-4

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur III (M-103) (M-103)............................... ............................................... ................................. ................................. ........................... ...........

III-4

Tabel 3.10 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur IV (M-104) (M-104)............................... ............................................... ................................. ................................. ........................... ...........

9

III-5

Tabel 4.1

Hasil Perhitungan Neraca Panas Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)...................... (TT-103)............ ................... ................... ................... ................... ............... .....

Tabel 4.2

IV-1

Hasil Perhitungan Neraca Panas Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104) ................... .......... ................... ................... ................... ................... .................. .........

IV-2

Tabel 4.3

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Heater ............................... .................................. ...

IV-2

Tabel 4.4

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Reaktor (R-101) .................. ......... ...........

IV-2

Tabel 4.5

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-102) ................... ......... ............ ..

IV-2

Tabel 4.6

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-103) ................... ......... ............ ..

IV-3

Tabel 4.7

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur II (M-102) (M-102)............................... ............................................... ................................. ................................. ........................... ...........

Tabel 4.8

Tabel 4.9

IV-3

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur IV (M-104) (M-104)............................... ............................................... ................................. ................................. ........................... ...........

IV-3

Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Chemetator (CH-101) ........... ......... ..

IV-4

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Gudang Produk Margarin (G-102) .................. ......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ...........

IV-4

Tabel 6.1

Jenis Variabel Pengukuran dan Controller yang Digunakan ............ .......... ..

VI-9

Tabel 6.2

Daftar Penggunaan Penggunaan Instrumentasi pada Pra – rancangan rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan dan RBDP Stearin .......... ......... . VI-11

Tabel 7.1

Kebutuhan Steam (uap) ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ........... VII-1

Tabel 7.2

Kebutuhan Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ................... ......... ................... ................... ................... ........... VII-2

Tabel 7.3

Kualitas Air Sungai Sungai Ular .................. ......... ................... ................... ................... ................... .................. ......... VII-3

Tabel 7.4

Perincian Kebutuhan Listrik pada Unit Proses .................. ......... ................... ............... ..... VII-11

Tabel 7.5

Perincian Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas ................... ......... ................... ............. .... VII-12

Tabel 7.6

Perincian Kebutuhan Listrik untuk Pabrik ................... .......... ................... ................... ........... VII-13

Tabel 7.7

Jumlah Luas Area Pengolahan Limbah .................. ......... ................... ................... ................ ....... VII-22

Tabel 8.1

Perincian Luas Bangunan ................... .......... ................... ................... ................... ................... ................ ....... VIII-7

Tabel 9.1

Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya...... Pendidikannya............... ................ ....... IX-11

Tabel 9.2

Pembagian Kerja Shift Tiap Regu ................... ......... ................... ................... ................... ............. .... IX-13 I X-13

Tabel 9.3

Gaji Karyawan ................... .......... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ............. .... IX-14

Tabel LA.1 Komposisi Komposis i Bahan Baku Yang Dibutuhkan Dibutuhka n Dalam Dala m Pembuatan Pembuat an Margarin Dengan 80 % Lemak...................... Lemak............ ................... ................... ................... ............. .... LA-1 Tabel LA.2 Komposisi Minyak Jagung Yang Telah Dimurnikan ................... ......... ............ .. LA-2

10

Tabel LA.3 Komposisi RBDP Stearin .............................................................. LA-2 Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Gudang Produk Margarin (G-102) ................. LA-4 Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Chemetator (CH-101) .................................... LA-4 Tabel LA.6 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur IV(M-104) ....................... LA-6 Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur III (M-103) ...................... LA-8 Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur II (M-102)........................ LA-9 Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur I (M-101) ......................... LA-10 Tabel LA.10 Neraca Massa Pada Separator (V-101) ......................................... LA-11 Tabel LA.11 Neraca Massa Pada Cooler (E-103) .............................................. LA-12 Tabel LA.12 Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-101) .................................. LA-12 Tabel LA.13 Neraca Massa Pada Tangki Gas Hidrogen (TT-102) ...................... LA-13 Tabel LA.14 Neraca Massa Pada Heater (E-101)................................................. LA-14 Tabel LA.15 Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-102).................................... LA-15 Tabel LA.16 Komposisi Lemak Pada Minyak Jagung Yang Masuk Pada Reaktor (R-101)................................................................................ LA-16 Tabel LA.17 Komposisi Lemak Pada Minyak Jagung Setelah Hidrogenasi......... LA-22 Tabel LA.18 Neraca Massa Pada Reaktor (R-101)................................................ LA-22 Tabel LA.19 Neraca Massa Pada Cooler (E-102) ............................................... LA-23 Tabel LA.20 Komposisi Minyak Jagung Pada Suhu 30 0C ................................. LA-24 Tabel LA.21 Komposisi Zat Yang Tidak Tersabunkan Pada Minyak Jagung Yang Rusak (Hilang) Akibat Adanya Pemanasan Pada Suhu 0

150 C............................................................................................. LA-25 Tabel LA.22 Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103) ........................................................................... LA-25 0

Tabel LA.23 Komposisi RBDP Stearin Pada Suhu 30 C ................................... LA-26 Tabel LA.24 Komposisi Zat Yang Tidak Tersabunkan Pada RBDP Stearin Yang Rusak (Hilang) Akibat Adanya Pemanasan Pada Suhu 70 0C.............................................................................................

LA-27

Tabel LA.25 Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104)................................................................................ LA-27 Tabel LB.1 Estimasi Kapasiatas Panas (Cp), Ikatan Yang Terkandung Dalam Komposisi Lemak Pada Minyak Jagung Dan RBDP Stearin............ LB-1

11

Tabel LB.2 Estimasi Kapasiatas Panas (Cp), Ikatan Yang Terkandung Dalam Komposisi Zat Yang Tidak Tersabunkan Pada Minyak Jagung Dan RBDP Stearin............................................................................ LB-5 Tabel LB.3 Kapasitas Panas (Cp) Dan Berat Molekul (BM) Untuk Komposisi Minyak Jagung.................................................................................. LB-11 Tabel LB.4 Kapasitas Panas (Cp) Dan Berat Molekul (BM) Untuk Komposisi RBDP Stearin.................................................................................... LB-12 Tabel LB.5 Estimasi Kapasiatas Panas (Cp), Ikatan Yang Terkandung Dalam Soluble Ingredient In Oil dan Bahan Pengemulsi............................. LB-13

Tabel LB.6 Estimasi Panas Pembentukan ( ∆H 0f ), Ikatan Yang Terkandung O

Dalam Komponen Minyak Jagung Pada Kondisi Refrensi 298 K LB-16 Tabel LB.7 Panas Pembentukan Pada Kondisi Refrensi ( ∆H 0f ) Untuk Komponen Lemak Pada Minyak Jagung ....................................... LB-20 Tabel LB.8

Panas Yang Di bawa Oleh Komponen Minyak Jagung Oleh 0

Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 30 C................................. LB-21 Tabel LB.9 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 150 0C (423 0K) ............................................................................ LB-22 Tabel LB.10 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103) .............................................................. LB-23 Tabel LB.11 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 0

0

30 C (303 K)..............................................................................

LB-24

Tabel LB.12 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 70 0C (343 0K) ................................................................................ LB-25 Tabel LB.13 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104).................................................................... LB-26 Tabel LB.14 Perhitungan Neraca Panas Pada Heater (E-101) ............................ LB-28 Tabel LB.15 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen Minyak Jagung Dan Gas 0

0

Hidrogen Pada Suhu 270 C Atau 543 K ( ∆H P ) ............................ LB-29 Tabel LB.16 Perhitungan Neraca Panas Pada Reaktor (R-101)............................. LB-33 Tabel LB.17 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen Minyak Jagung Dan Gas Hidrogen Pada Suhu 70 0C (343 0K).............................................. LB-34 Tabel LB.18 Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-102)............................... LB-35

12

Tabel LB.19 Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-103)............................... LB-36 Tabel LB.20 Panas Yang Di bawa Oleh Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil ) Pada Suhu 30 0C 0

(303 K) ........................................................................................ LB-37 Tabel LB.21 Panas Yang Di bawa Oleh Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil ) Pada Suhu 70 0C 0

(343 K).......................................................................................... LB-38 Tabel LB.22 Perhitungan Pada Tangki Pencampur II (M-102)............................. LB-38 Tabel LB.23 Panas Yang Di bawa Oleh Air, Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Air (Soluble Ingtredient In Water ) Dan Bahan 0

0

Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 30 C (303 K)............. LB-40 Tabel LB.24 Panas Yang Di bawa Oleh Air, Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Air (Soluble Ingtredient In Water ) Dan Bahan 0

0

Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 70 C (343 K)............. LB-41 Tabel LB.25 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur IV (M-104) ... LB-41 Tabel LB.26 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 17 0C (290 0K) ................................................................................ LB-43 Tabel LB.27 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 17 0C (290 0K) ................................................................................ LB-44 Tabel LB.28 Panas Yang Di bawa Oleh Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil ) Pada Suhu 17 0C 0

(290 K) .......................................................................................... LB-44 Tabel LB.29 Panas Yang Di bawa Oleh Air, Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Air (Soluble Ingredient Water ) Dan Bahan 0

0

Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 17 C (290 K)............. LB-44 Tabel LB.30 Perhitungan Neraca Panas Pada Chemetator (CH-101).................. LB-45 Tabel LB.31 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 25 0C (298 0K) .............................................................................. LB-46 Tabel LB.32 Panas Yang Di bawa Oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 25 0C (298 0K) .............................................................................. LB-47

13

Tabel LB.33 Panas Yang Di bawa Oleh Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil ) Pada Suhu 25 0C (298 0K) ........................................................................................ LB-47 Tabel LB.34 Panas Yang Di bawa Oleh Air, Dan Bahan Pembantu Yang Bersifat Larut Dalam Air (Soluble Ingredient In Water ) Dan Bahan Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 25 0C (298 0K)............. LB-47 Tabel LB-35 Perhitungan Neraca Panas Pada Gudang Produk Margarin (G-102) LB-48 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Yang Masuk Ke Reaktor (R-101) ..................... LC-32 Tabel LC.2 Sifat Fisik Bahan Yang Masuk Pada Blower ................................. LC-39 Tabel LC.3 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Tangki Separator (V-101) ........ LC-50 Tabel LC.4 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Tangki Pencampur I (M-101) ... LC-78 Tabel LC.5 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Tangki Pencampur II (M-102).. LC-100 Tabel LC.6 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Tangki Pencampur III (M-103) LC-125 Tabel LC.7 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Tangki Pencampur IV (M-104). LC-135 Tabel LD.1 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Clarifier (CL)............................ LD-26 Tabel LD.2 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Cation Exchanger (CE)............. LD-61 Tabel LD.3 Data-data Bahan Yang Masuk Ke Anion Exchanger (AE).............. LD-76 Tabel LD.4 Data-data Bahan Ke Tangki Air Domestik (F)................................ LD-109 Tabel LE.1

Harga Indeks Marshall dan Swift..................................................... LE-2

Tabel LE.2

Perkiraan Harga Peralatan Proses....................................................

LE-4

Tabel LE.3

Perkiraan Harga Peralatan Utilitas..................................................

LE-6

Tabel LE.4

Perincian Harga Bangunan Dan Sarana........................................... LE-9

Tabel LE.5

Rincian Biaya Sarana Transportasi.................................................. LE-11

Tabel LE.6

Perincian Harga Gaji Pegawai Pabrik Margarin.............................. LE-16

Tabel LE.7

Perincian Biaya Kas......................................................................... LE-18

Tabel LE.8

Perincian Modal Kerja...................................................................... LE-19

Tabel LE.9

Peritungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI No.17 Tahun 2000...... LE-21

Tabel LE.10 Data Perhitungan Internal Rate Of Return (IRR)............................. LE-29

14

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar

1.1

Grafik Kebutuhan Impor Margarin di Indonesia .......................

I-2

Gambar

6.1

Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback ........................

VI-4

Gambar

6.2

Sebuah Loop Pengendalian .......................................................

VI-4

Gambar

6.3

Suatu Proses Terkendali ...........................................................

VI-5

Gambar

6.4

Instrumentasi pada Alat................................................................ VI-11

Gambar

6.5

Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik............................................. VI-13

Gambar

9.1

Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin........................................................... IX-16

Gambar

LC.1 Ukuran Tangki Minyak Jagung (TT-101)…............................... LC-1

Gambar

LC.2 Ukuran Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)...................................................................................... LC-8

Gambar

LC.3 Ukuran Jaket Untuk Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)....................................................................... LC-12

Gambar

LC.4 Ukuran Tangki Gas Hidrogen (TT-102) .................................... LC-17

Gambar

LC.5

Gambar

LC.6 Ukuran Tangki Reaktor (R-101) ............................................... LC-32

Gambar

LC.7 Ukuran Jaket Untuk Tangki Reaktor (R-101)............................ LC-37

Gambar

LC.8

Gambar

LC.9 Ukuran Tangki Separator (V-101).............................................. LC-50

Gambar

LC.10 Beda Suhu ( ∆ TLMTD) Untuk Jenis Aliran Counter flow............. LC-56

Gambar

LC.11 Ukuran Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin

Beda Suhu ( ∆ TLMTD) Untuk Jenis Aliran Counter flow ............ LC-22

Beda Suhu ( ∆ TLMTD) Untuk Jenis Aliran Counter flow.............. LC-41

(TT-104)....................................................................................... LC-69 Gambar

LC.12 Ukuran Jaket Untuk Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104).......................................................................... LC-72

Gambar

LC.13 Ukuran Tangki Pencampur (M-101)............................................ LC-77

Gambar

LC.14 Ukuran Turbin Untuk Tangki Pencampur I ................................ LC-82

Gambar

LC.15 Ukuran Tangki Vitamin A (TT-105)........................................... LC-87

Gambar

LC.16 Ukuran Tangki β -Karoten (TT-106).......................................... LC-91

Gambar

LC.17 Ukuran Tangki TBHQ (TT-107).................................................. LC-95

Gambar

LC.18 Ukuran Tangki Pencampur II (M-102)........................................ LC-100

15

Gambar

LC.19 Ukuran Turbin Untuk Tangki Pencampur II .............................

LC-104

Gambar

LC.20 Ukuran Jaket Untuk Tangki Pencampur II (M-102)..................

LC-106

Gambar

LC.21 Ukuran Tangki Skim milk (TT-108)........................................... LC-111

Gambar

LC.22 Ukuran Tangki NaCl (TT-109)..................................................

Gambar

LC.23 Ukuran Tangki Na 2CO3 (TT-110).............................................. LC-120

Gambar

LC.24 Ukuran Tangki Pencampur III (M-103).....................................

LC-124

Gambar

LC.25 Ukuran Turbin Untuk Tangki Pencampur III (M-103)..............

LC-129

Gambar

LC.26 Ukuran Tangki Lecithin(TT-111)............................................... LC-131

Gambar

LC.27 Ukuran Tangki Pencampur IV(M-104)...................................... LC-135

Gambar

LC.28 Ukuran Turbin Untuk Tangki Pencampur IV............................

LC-139

Gambar

LC.29 Ukuran Jaket Untuk Tangki Pencampur IV (M-104)................

LC-141

LC-116

Gambar LC.30 Chemetator (CH-101)................................................................ LC-146 Gambar

LC.31 Ukuran Jaket Untuk Chemetator (CH-101) ............................... LC-151

Gambar LD.1 Screning (SC) ...........................................................................

LD-1

Gambar

LD.2 Ukuran Turbin ..........................................................................

LD-13

Gambar

LD.3 Ukuran Turbin ..........................................................................

LD-21

Gambar

LD.4 Ukuran Turbin ..........................................................................

LD-56

Gambar

LD.5 Ukuran Turbin ..........................................................................

LD-71

Gambar

LD.6 Ukuran Turbin .......................................................................... LD-104

Gambar LE.1 Skema Break Even Chart Pabrik Margarin ...............................

16

LD-28

INTISARI

Pabrik Margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 7.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 (satu) tahun. Lokasi pabrik direncanakan berada di daerah Perbaungan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 2

13.541 m . Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 148 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi Margarin, adalah : a. Total modal investasi

: Rp. 114.078.806.900,-

b. Biaya Produksi (per tahun)

: Rp.

c. Hasil penjualan (per tahun)

: Rp. 125.880.480.000,-

d. Laba bersih

: Rp.

e. Profit Margin (PM)

: 78,42 %

f. Break Even Point (BEP)

: 19,81 %

27.167.700.340,-

69.116.445.760,-

g. Return on Investment (ROI) : 60,58 % h. Pay Out Time (POT)

: 1,6 Tahun

i. Return on Network (RON)

: 86,55 %

j. Internal Rate of Return (IRR) : 72,59 % Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa perancangan pabrik pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stear in berkapasitas 7.000 ton/tahun layak untuk didirikan.

4

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pembangunan industri merupakan bagian dari usaha pembangunan ekonomi jangka panjang, yang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih kokoh dan seimbang. Struktur ekonomi dengan titik berat industri yang maju didukung oleh pertanian yang tangguh. Untuk itu proses industri lebih dimantapkan guna mendukung berkembangnya industri sebagai penggerak utama peningkatan laju pertumbuhan ekonomi dan perluasan lapangan kerja. Perkembangan industri juga diupayakan untuk meningkatkan nilai tambah yang ditujukan untuk menyediakan barang dan jasa yang bermutu, meningkatkan ekspor dan menghemat devisa, menunjang pembangunan daerah dan sektor-sektor pembangunan lainnya, serta sekaligus mengembangkan penguasaan teknologi. Untuk itu perlu didayagunakan dengan sebaik-baiknya sumber daya manusia, sumber daya energi, sumber daya termasuk devisa, serta teknologi yang tepat dengan tetap memperhatikan kelestarian kemampuan lingkungan. Di antara subsektor industri yang pembangunannya berkembang dengan pesat adalah subsektor industri pangan. Hal ini terjadi karena kebutuhan akan barang-barang

hasil

industri

pangan

terus

meningkat

sejalan

dengan

perkembangan pembangunan itu sendiri. Salah satu jenis produksi industri pangan yang dibutuhkan dan pemakainya terus meningkat akibat permintaan semakin banyak adalah industri margarin. Selama ini Indonesia masih mengimpor margarin dari berbagai Negara, karena produksi dalam negeri belum mencukupi. Berdasarkan data statistik, Negara-negara pengimpor adalah Amerika Serikat, Australia, Belanda, Jerman, Belgia, Korea Selatan dan Singapura. Pada tahun 2001-2006 impor margarin mengalami peningkatan dan pada tahun 2007 mengalami penurunan. Kuantitas impor margarin selama tahun 2001-2007 terlihat pada Tabel 1.1.

17

Tabel 1.1 Data Impor Margarin di Indonesia

Tahun

Volume Impor (kg)

NILAI (US $)

2001

2.202.490

2.045.949

2002

2.302.700

1.929.918

2003

2.863.986

2.866.048

2004

3.226.603

2.930.147

2005

3.500.842

4.432.450

2006

5.780.921

7.095.259

2007

4.315.142

7.433.683

(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2008) Berdasarkan Tabel 1.1 di atas, maka dapat dibuat suatu persamaan linier agar dapat diprediksikan kebutuhan margarin di masa yang akan datang. Adapun Grafik kebutuhan impor margarin di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 1.1, sebagai berikut :

) 7,000,000 n u h 6,000,000 a t / g 5,000,000 k ( i s k 4,000,000 u d o 3,000,000 r P s a 2,000,000 t i s a 1,000,000 p a K

y = 497545x - 1E+09 2

R = 0.7335 Series1 Linear (Series1)

0

2000

2002

2004

2006

2008

Tahun

Gambar 1.1 Grafik Kebutuhan Impor Margarin di Indonesia

18

Dari Gambar 1.1 di atas, dapat diperoleh persamaan linier yaitu y = 49.7545 X – 1E + 09. Sehingga dapat diprediksikan kapasitas impor margarin di masa yang akan datang dapat dilihat pada Tabel 1.2, sebagai berikut : Tabel 1.2 Kebutuhan Impor di Indonesia di Masa yang akan datang

Tahun

Volume Impor (kg)

2008

5.446.277

2009

5.943.822

2010

6.441.366

Kapasitas produksi margarin oleh Negara-negara penghasil margarin pada tahun 2005 dapat dilihat pada Tabel 1.3, sebagai berikut : Tabel 1.3 Kapasitas Produksi Margarin

Negara Penghasil Margarin

Kapasitas Produksi (Ton)

Eropa Barat

22.000

Asia Pasifik

13.000

Amerika Latin

9.000

Eropa Timur

7.000

Amerika Utara

6.000

Afrika

4.000

Australia

2.000

(http://www.soci.org,2007) Sifat fisika-kimia margarin yang dihasilkan dari minyak nabati atau dengan pencampuran minyak nabati dapat dilihat pada Tabel 1.4.

19

Tabel 1.4 Sifat Fisika Margarin yang Dihasilkan dari Minyak Nabati atau dengan Pencampuran Minyak Nabati

Minyak kacang tanah

94,6

Asam Lemak Linoleat (%) 2,0

Pencampuran minyak nabati yang telah dihidrogenasi : Seluruhnya minyak kacang kedelai

98,8

8,9

Titik Lebur (OF)

Margarin

Minyak kacang kedelai : Minyak biji kapas (50:50) Seluruhnya minyak jagung

96,1

12,3

93,9

12,9

Minyak kelapa : Minyak jagung (80:20)

79,7

39,8

Minyak kelapa : Minyak jagung (50:50)

96,1

24,8

(Sumber : Melnik, dkk, 1960) Dari pertimbangan di atas, maka di pilih pra rancangan pabrik pembuatan margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin dengan kapasitas 7.000 ton/tahun dengan alasan sebagai berikut : a) Margarin yang dihasilkan dari minyak jagung dan RBDP Stearin diharapkan memiliki sifat fisika dan kimia yang serupa dengan margarin yang dihasilkan dari minyak kelapa dan minyak jagung dengan rasio minyak kelapa : minyak jagung (50:50). b) Kebutuhan margarin di Indonesia pada tahun 2007 sebesar 4.315,142 kg atau 4.315 ton dan diprediksikan pada tahun 2010 kebutuhan margarin di Indonesia sebesar 6.441,366 kg atau 6.441 ton. c) Kapasitas produksi minimal pabrik margarin dari negara penghasil margarin sebesar 2.000 ton.

1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah pada pra-rancangan pabrik pembuatan margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin adalah bagaimana pabrik mampu memproduksi margarin untuk memenuhi keperluan masyarakat dengan menerapkan disiplin ilmu teknik kimia yang telah didapat selama kuliah.

20

1.3 Tujuan Perancangan Pra-rancangan pabrik pembuatan margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang perancangan pabrik, proses industri kimia dan operasi teknik kimia yang memberikan gambaran tentang kelayakan pendirian pra-rancangan pabrik pembuatan margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin.

1.4 Manfaat Perancangan Manfaat pra-rancangan pabrik margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin adalah untuk memberikan informasi kepada masyarakat umumnya dan bagi mahasiswa khususnya yang ingin berwira usaha atau mendirikan suatu pabrik margarin dengan menggunakan bahan baku minyak jagung dan RBDP Stearin dengan proses hidrogenasi.

21

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Margarin 2.1.1 Defenisi dan Komposisi Margarin

Margarin pertama kali ditemukan oleh Mege Mouries di Perancis pada tahun 1870 dalam suatu sayembara yang diadakan Kaesar Napoleon III. Mege Mouries membuat dan mengembangkan margarin dengan menggunakan lemak sapi. Pada tahun 1872 margarin mulai dikenal luas di seluruh Eropa dan di sebagian benua Amerika (http://web.ipb.ac.id/2002). Margarin dimaksudkan sebagai pengganti mentega dengan rupa, bau konsistensi rasa dan nilai gizi yang hampir sama dengan mentega. Margarin mengandung

80

%

lemak,

16

%

air

dan

beberapa

zat

lain

(Wahyuni & Made, 1998). Minyak nabati yang sering digunakan dalam pembuatan lemak adalah minyak kelapa, minyak inti sawit, minyak biji kapas, minyak wijen, minyak kedelai dan minyak jagung. Minyak nabati umumnya berwujud cair, karena mengandung asam lemak tidak jenuh, seperti asam oleat, linoleat dan linolenat. Menurut SNI (1994), margarin adalah produk makanan berbentuk emulsi padat atau semi padat yang dibuat dari lemak nabati dan air, dengan atau tanpa penambahan bahan lain yang diizinkan. Margar in dimaksudkan sebagai pengganti mentega dengan rupa, bau, konsistensi rasa, dan nilai gizi yang hampir sama dengan mentega. Margarin merupakan emulsi dengan tipe emulsi water in oil (w/o), yaitu fase air berada dalam fase minyak atau lemak. Menurut SNI (1995), mentega adalah produk berbentuk padat lunak yang dibuat dari lemak atau krim susu atau campurannya, dengan atau tanpa penambahan garam (NaCl) atau bahan makanan yang diizinkan. Mentega adalah produk olahan susu yang bersifat plastis, diperoleh melalui proses pengocokan sejumlah krim. Mentega yang baik mengandung lemak 81 %, kadar air 18 % dan kadar protein maksimal 1 % (Wahyuni & Made, 1998). Mentega dianggap

22

sebagai lemak yang paling baik diantara lainnya karena rasanya yang menyakinkan serta aroma yang begitu tajam, karena lemak mentega berasal dari lemak susu hewan. Lemak mentega sebagian besar terdiri dari asam palmitat, oleat dan stearat serta sejumlah kecil asam butirat dan asam lemak sejenis lainnya. Bahan lain yang terdapat dalam jumlah kecil adalah vitamin A, E dan D serta sebagai flavor adalah diasetil, lakton, butirat dan laktat. Mentega putih (Shortening /Compound fat ) adalah lemak padat yang mempunyai sifat plastis dan kestabilan tertentu dan umumnya berwarna putih (Winarno,1991). Pada umumnya sebagian besar mentega putih dibuat dari minyak nabati seperti minyak biji kapas, minyak kacang kedelai, minyak kacang tanah dan lain-lain (Winarno, 1991). Mentega putih mengandung 80% lemak dan 17% air (Wahyuni & Made, 1998). Mentega putih banyak digunakan dalam bahan pangan, terutama pada pembuatan kue dan roti yang dipanggang. Fungsi mentega putih dalam bahan pangan khususnya dalam kue dan roti mempunyai fungsi antara lain memperbesar volume bahan pangan, menyerap udara, stabiliser, emulsifier , membentuk cream, memperbaiki keeping quality dan memberikan cita

rasa gurih dalam bahan pangan berlemak dan mengempukan tekstur kue karena mentega putih mengandung shortening . Tabel 2.1 Karakteristik Margarin, Mentega dan Mentega Putih Aspek

Margarin

Mentega

Mentega Putih

Warna

Kuning

Kuning muda

Putih

Bentuk

Padat

Padat

Padat

Rasa

Asin

Netral

Netral

Aroma lemak

Tidak harum

Harum

Harum

Kandungan air

16 %

18 %

17 %

Lemak nabati

Lemak hewani

Lemak nabati

Asam lemak

(Sumber: Wahyuni & Made, 1998) Margarin merupakan emulsi dengan tipe emulsi air dalam minyak ( water in oil emulsion – W/O), berbentuk semi padat, dan bersifat plastis. Minyak yang

digunakan dalam pembuatan margarin dapat berasal dari lemak hewan seperti

23

babi (lard ) atau sapi, dan lemak nabati seperti minyak kelapa, minyak sawit, kedelai, jagung, biji bunga matahari, dan lain-lain (http://web.ipb.ac.id/2002). Minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan margarin harus memenuhi persyaratan sebagai berikut, ( Kataren, 1986) : 1. Bilangan Iod yang rendah. 2. Warna minyak kuning muda. 3. Flavor minyak yang baik. 4. Titik beku dan titik cair disekitar suhu kamar. 5. Asam lemak yang stabil. 6. Jenis minyak yang digunakan sebagai bahan baku harus banyak t erdapat di suatu daerah. Tabel 2.2 Komposisi Margarin Komposisi

Lemak

Nilai (%)

80

60

40

Vitamin A

0.0005

0,0005

0,0005

β -karoten

0.0005

0,0005

0,0005

TBHQ

0.015

0,015

0,015

Skim milk

0,01

0,01

0,01

4 maks

4 maks

4 maks

Natrium benzoat (Na2CO3)

0.09

-

-

Air

16.2

37,36

54,86

0,1 – 0,5

0,1 – 0,5

0,1 – 0,5

Garam dapur (NaCl)

Lecithin

(Shahidi, 2005 dan http://www.malaysiapalmoil.org/2003) 2.1.2 Jenis - jenis Margarin

Dalam bidang pangan penggunaan margarin telah dikenal secara luas terutama dalam pemanggangan roti (baking) dan pembuatan kue kering (cooking) yang bertujuan memperbaiki tekstur dan menambah cita rasa pangan. Margarin juga digunakan sebagai bahan pelapis misalnya pada roti yang bersifat plastis dan akan segera mencair di dalam mulut (Winarno, 1991 dan Faridah, dkk, 2008).

24

Ada beberapa jenis margarin yang ada dipasaran, sebagai berikut (O’Brien, 2009) : 1. Margarin meja (table margarines) Margarin meja (table margarines) terdiri dari : a. Soft tube margarines, dengan ciri-ciri sebagai berikut : - Temperatur emulsi soft tube margarines sekitar 95 – 105 0F (35 – 40,6 0C) 0

- Berbentuk lembut dan tetap dapat dioles pada suhu 5 – 10 C - Produk terlalu lembut, oleh karena itu, dibungkus di dalam plastic tube atau plastic cup yang dilengkapi dengan pelekat penutup b. Stick margarines, dengan ciri-ciri sebagai berikut : - Temperatur emulsi stick margarines disesuaikan dan diatur di bawah 0

0

suhu tubuh pada 100 – 105 F (37,8 – 40,6 C) - Dapat dioles pada suhu 20 – 25 0C - Lebih kaku dibanding mentega putih ( shortening ) 2. Margarin industri ( Industrial margarines ) Margarin industri ini dirancang untuk industri roti dan kue. Yang dibuat dari minyak nabati yang telah dimurnikan. Aplikasi yang direkomendasikan untuk biskuit, industri kue dan toko roti. Sedikit lebih keras dibandingkan dengan margarin meja dan digunakan untuk campuran roti dan kue. Margarin industri ini harus disimpan ditempat yang kering dan dingin atau suhunya sekitar 30 0C. 3. Puff pastry margarines Sangat berbeda dengan margarin meja maupun margarin industri. Fungsi puff pastry sebagai pelindung antara lapisan – lapisan dari adonan kue.

2.2 Bahan Baku 2.2.1 Minyak Jagung

Tanaman jagung berperan penting dalam perekonomian nasional dengan berkembangnya industri pangan yang ditunjang oleh teknologi budi daya dan varietas unggul. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang terus meningkat,

25

Indonesia mengimpor jagung hampir setiap tahun. Pada tahun 2000, impor jagung mencapai 1,26 juta ton (BPS, 2005). Selain untuk pengadaan pangan dan papan, jagung juga banyak digunakan industri makanan, minuman, kimia, dan farmasi. Berdasarkan komposisi kimia dan kandungan nutrisi, jagung mempunyai prospek sebagai pangan dan bahan baku industri. Pemanfaatan jagung sebagai bahan baku industri akan memberi nilai tambah bagi usaha tani komoditas tersebut. (http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/2003). Kandungan minyak jagung sekitar 3,1 – 5,7 % dari berat biji jagung dan digolongkan ke dalam benih jagung (corn germ). Ketersediaan benih jagung untuk memperoleh minyaknya tergantung pada jumlah jagung yang diproses oleh industri penggilingan jagung. Benih jagung mengadung sekitar 50 % minyak, diperoleh dengan proses penggilingan basah. Benih jagung mengandung 10 – 24 % minyak, diperoleh dengan penggilingan kering (O’Brien, 2009). Tabel 2.3 Komposisi Minyak Jagung dengan Penggilingan Basah Komposisi

Trigliserida (%)

Range (%) Minyak Jagung yang Minyak Jagung Kasar telah Dimurnikan 96,44 – 96,60 99,08 – 99,26

Asam lemak bebas (FFA)

2,5

-

-

-

0,908 – 1,146

0,736 – 0,92

0,01

-

Kuning gelap

Kuning pucat

Phospholipid Zat yang tidak tersabunkan : Wax

Warna

Bau dan rasa jagungnya Bau dan rasa jagungnya kuat sedikit (Sumber : http://www.corn.org/2006, Dutta, 2004 dan O’Brien, 2009) Ciri-ciri

26

Tabel 2.4 Sifat Fisika Minyak Jagung yang telah dimurnikan Karakteristik

Range

Bilangan iodin

122 - 131

Bilangan penyabunan

189 - 195

Titik asap (0F)

445 - 460

Titik lebur (0F)

12 - 17

0

Titik embun ( F)

7 – 12

Spesifik graviti : 60 0F

0,922 – 0,928

Indeks bias : 25 0F

1,470 – 1,474 0

Indeks kestabilan oksidasi (110 C), (jam)

3,6 – 4,7

(Sumber : http://www.corn.org/2006 dan O’Brien, 2009)

Tabel 2.5 Sifat Kimia Minyak Jagung yang telah dimurnikan Karakteristik

Range

Rumus Molekul

Berat Molekul

11 – 13

C51H98O6

807,34

2–3

C57H110 O6

891,50

Trigliserida oleat

25 – 31

C57H104 O6

885,45

Trigliserida linoleat

54 – 60

C57H98O6

879,40

Trigliserida linolenat

1

C57H92O6

873,35

Trigliserida (%) : Trigliserida palmitat Trigliserida stearat

(Sumber : http://www.corn.org/2006)

2.2.2 Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDP Stearin)

Kelapa sawit merupakan salah satu tanaman penghasil minyak nabati yang sangat penting. Perkebunan kelapa sawit di Indonesia di pelopori oleh Adrien Hallet, berkebangsaan Belgia, yang telah mempunyai pengalaman menanam kelapa sawit di Afrika. Penanaman kelapa sawit yang pertama di Indonesia dilakukan oleh beberapa perusahaan perkebunan kelapa sawit seperti pembukaan kebun di tanah itam ulu oleh Maskapai Oliepalmen Cultuur, di pulau raja oleh Maskapai Huilleries de Sumatra – RCMA, dan di sungai Liput oleh Palmbomen Cultuur Mij. Kelapa sawit menghasilkan dua jenis minyak dari buahnya, yakni minyak kelapa sawit (CPO) dan minyak inti sawit (http://www.depperin.go.id/2004).

27

Proses penyulingan minyak sawit dilakukan untuk penjernihan dan penghilangan bau atau RBDPO (Refined, Bleached and Deodorized Palm Oil), kemudian diuraikan lagi menjadi minyak sawit padat (RBDP Stearin) dan untuk produksi minyak sawit cair (RBDP Olein). Secara keseluruhan proses penyulingan minyak kelapa sawit tersebut dapat menghasilkan 73% olein, 21% stearin,

5%

PFAD

(Palm

Fatty

Acid

Distillate)

dan

0,5%

buangan

(http://www.depperin.go.id/2004). RBDP Olein merupakan minyak yang diperoleh dari fraksinasi CPO dalam fase cair dan komponen asam lemak terbesar dari RBDP Olein adalah asam oleat. Sedangkan RBDP Stearin merupakan minyak yang diperoleh dari fraksinasi CPO dalam fase padat Komponen asam lemak terbesar dari RBDP stearin adalah asam palmitat (http://www.depperin.go.id/2004). Tabel 2.6 Sifat Fisika RBDP Stearin dan RBDP Olein Fraksi Minyak Sawit Olein Stearin 99,90 – 99,94 99,97 – 99,99

Karakteristik

Trigliserida (%) Densitas (kg/l)

0,96

0,847

51 – 61

22 – 49

Bilangan penyabunan

194 – 202

193 – 206

Zat yang tidak tersabunkan

0,06 – 0,1

0,01 – 0,03

21 – 30

44

Titik didih ( C)

215

283

Viskositas (cP)

2,0970

2,3924

Kuning kecokelatan

Putih

Bilangan iod

Titik cair (0C) 0

Warna

(Sumber : O’Brien, 2009 dan SNI, 1998)

28

Tabel 2.7 Sifat Kimia RBDP Stearin dan RBDP Olein Rumus Molekul

BM

Trigliserida miristat (14:0)

C45H86O6

Trigliserida palmitat (16:0)

Karakteristik

Fraksi Minyak Sawit Olein

Stearin

723,17

1 – 1,5

1–2

C51H98O6

807,34

38 – 42

47 – 74

Trigliserida stearat (18:0)

C57H110 O6

891,50

4–5

4–6

Trigliserida oleat (18:1)

C57H104 O6

885,45

37 – 41

16 – 37

Trigliserida linoleat (18:2)

C57H98O6

879,40

9 – 11

3 – 10

Trigliserida (%) :

(Sumber : O’Brien, 2009)

2.3 Bahan Pembantu

Spesifikasi bahan-bahan pembantu yang digunakan dalam pra-rancangan pabrik margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin adalah sebagai berikut ini: 2.3.1 Bahan Pembantu yang digunakan untuk Proses Pembuatan Margarin

1) Bahan yang digunakan untuk proses hidrogenasi 

Gas Hidrogen Sifat-sifat dari gas hidrogen (Patnaik, 2003 dan McCabe, dkk, 1999) :



- Rumus molekul

: H2

- Bobot molekul

: 2,016

- Densitas (gas)

: 0,0899 gr/liter

- Titik lebur

: -252,9 C

- Titik beku

: -259,3 C

- Viskositas

: 0,009 cP

- ΔH Of (H2 gas)

: 0 kJ/kmol

- Cp (H2 gas)

: 6,88 kal/mol K

0 0

0

Katalis Nikel Sifat-sifat dari nikel (Patnaik, 2003) : - Rumus kimia

: Ni

- Berat molekul

: 58,69 0

- Densitas pada 20 C

3

: 8,908 g/cm

29

0

- Titik Lebur

: 1455 C

- Titik Uap

: 2730 0C

- Kenampakan

: Kristal kubus berkilauan seperti perak

- Cp (liquid)

: 6,23 kal/mol K

0

2) Bahan yang digunakan sebagai Pengemulsi 

Lecithin

Bahan pengemulsi yang digunakan dalam proses pembuatan margarin ini adalah lechitin . Lecithin berfungsi untuk mendispersikan molekul-molekul air ke dalam minyak atau lemak sehingga terbentuklah suatu

emulsi

air

dalam

minyak

(w/o)

yang

berbentuk

(Sikorki & Kolakowska, 2003). Sifat-sifat dari lecithin : - Nama kimia

: Phosphatidylcholine

- Sinonim

: Lecithin

- Rumus bangun

: C5H13 N

- Berat molekul

: 87,17

- Kenampakan

: Berbentuk powder , berwarna kuning

(Sumber: http://www.mountainroseherbs.com/2007 dan Yaws, 2008)

3) Bahan yang digunakan sebagai pemberi rasa (flavour) 

Skim Milk

Sifat-sifat dari skim milk : - Kenampakan

: Berbentuk powder 0

3

- Densitas pada 25 C

: 1041 kg/m

- Viskositas pada 25 0C

: 1,4 .10 3 Paskal . det

- Berat molekul

: 1176

- Cp

: 3,90 – 4,02 kj/kmol 0 K

(Sumber : Geankoplis, 2003 dan Faridah, dkk, 2008 )

30

gel



Garam Dapur (NaCl) Sifat-sifat dari garam dapur (Patnaik, 2003) :



- Nama kimia

: Natrium klorida

- Sinonim

: Garam dapur

- Rumus molekul

: NaCl

- Bobot molekul

: 58,443

- Densitas

: 2,165 gr/ml

- Titik lebur

: 801 C

- Titik didih

: 1413 0C

- Kelarutan

: Larut dalam air, metanol dan gliserol

- Struktur

: Berbentuk kubus

- Rasa

: Bersifat garam

- Kenampakan

: Butiran kristal putih atau powder

- Cp (liquid)

: 12,07 kal/mol K

0

0

β - karoten Sifat-sifat dari β - karoten : - Nama Kimia

: β- karoten

- Sinonim

: Provitamin A dan Kuning alami

- Rumus Bangun

: C40H56

- Berat molekul

: 536,87

- Densitas

: 1,0 kg/l

- Titik lebur

: 180 – 182 C

- Kelarutan

: Larut dalam lemak dan Tidak larut dalam air

- Kenampakan

: Butiran kristal merah gelap (cokelat)

0

(Sumber : http://www.ch.ic.ac.uk/2005, HUI, 2006 dan Yaws, 2008) 

Vitamin A Sifat-sifat dari Vitamin A - Nama kimia

: All Trans Retinol

- Sinonim

: Vitamin A

- Rumus bangun

: C22H32O2

- Berat molekul

: 286,44

31

- Densitas

: 1,2081 kg/l

- Titik lebur

: 62 – 64 0C

- Kenampakan

: Kristal berwarna kuning pucat

- Kelarutan

: Larut dalam lemak

(Sumber : Dwiari, dkk, 2008, HUI, 2006 dan Yaws, 2008)

4) Bahan yang digunakan sebagai pengawet Bahan pengawet berfungsi untuk menjaga margarin dari proses pembusukan, sehingga mutu, rasa, warna dan bau margarin tetap terjaga meskipun dalam waktu yang cukup lama. Zat pengawet yang digunakan adalah natrium benzoat dan tertiary butyl hidroquinone (TBHQ). 

Natrium benzoat Sifat-sifat dari natrium benzoat (Patnaik, 2003) :



- Rumus molekul

: Na2CO3

- Berat molekul

: 105,99

- Kenampakan

: Butiran kristal putih atau powder

- Densitas

: 2,54 gram/ml

- Titik lebur

: 851 C

- Kelarutan

: Larut dalam air dan tidak larut dalam etanol

- Cp

: 26,84 kal/mol 0 K

0

Tertiary Butyl Hidroquinone (TBHQ) :

Sifat-sifat dari Tertiary Butyl Hidroquinone (TBHQ) : - Nama kimia

: Tertiary Butyl Hidroquinone

- Rumus molekul

:

OH

CH3

C HC

CH C

HC

CH3

CH C

OH

- Berat molekul

: 166,20

- Densitas

: 1,0338 kg/l 0

- Titik uap ( C) 0

: 300

- Titik Didih ( C)

: 126,5 – 128,5

- Cp

: 257,20 kJ/kmol 0K

32

- Kalarutan

: Larut dalam lemak

- Kenampakan

: Kristal putih kecokelatan

- Fungsi

: Sebagai antioksidan sintetik

(Sumber : Akoh & Min, 2002 dan Yaws, 2008)

2.4 Metoda Pembuatan Margarin

Ada beberapa metoda yang digunakan untuk memodifikasi lemak dan minyak menjadi margarin yaitu (O’Brien, 2009) : 2.4.1 Hidrogenasi

Hidrogenasi adalah reaksi pemutusan ikatan rangkap asam lemak tidak jenuh dengan kehadiran gas hidrogen dan katalis nikel. Suatu katalis nikel umumnya digunakan di dalam pengolahan minyak untuk tingkat industri. Modifikasi minyak dan lemak dengan hidrogenasi dapat digunakan untuk aplikasi yang lebih spesifik seperti pembuatan margarin, roti ( bakery) dan mentega putih (Sikorki & Kolakowska, 2003). Adapun reaksinya sebagai berikut : Ni R-CH=CH-CH2-COOH

+

Asam lemak tidak jenuh

H2

R-CH2-CH2-CH2-COOH

Gas hidrogen

Asam lemak jenuh

Tabel 2.8 Komposisi Lemak Margarin dengan Proses Pencampuran Minyak Titik Lebur 0 ( F)

Trigliserida Linoleat (%)

96,1

12,3

Seluruhnya Minyak Jagung

93,9

12,9

Minyak Kelapa : Minyak Jagung (80:20)

79,7

39,8

Minyak Kelapa : Minyak Jagung (50:50)

96,1

24,8

Margarin

Minyak Kacang Kedelai : Minyak Biji Kapas (50:50)

( Sumber : Melnik, dkk, 1960)

33

Adapun keuntungan dan kerugian dari modifikasi minyak atau lemak dengan

metoda

hidrogenasi

adalah

sebagai

berikut

(Ketaren, 1986 dan O’Brien, 2009) : Keuntungan dari minyak yang dimodifikasi dengan metoda hidrogenasi adalah : 1. Minyak lebih stabil terhadap proses oksidasi, sehingga tahan disimpan dalam waktu yang lebih lama 2. Minyak yang dihasilkan berbentuk padat, sehingga memudahkan proses pembuatan margarin, pembungkusan dan transportasi 3. Bilangan iod merupakan parameter untuk menentukan ketidakjenuhan dan kejenuhan dari hasil hidrogenasi 4. Hidrogenasi dapat meningkatkan sifat fisika dan kimia dari minyak dan lemak Kerugian dari minyak yang dimodifikasi dengan metoda hidrogenasi adalah : 1. Hidrogenasi dilakukan pada suhu tinggi, yang bertujuan untuk pengaktifan katalis nikel dan gas hidrogen tidak melebur didalam minyak yang akan menutupi permukaan katalis nikel 2. Rasa dan bau spesifik minyak akan hilang dan nilai gizi akan turun 3. Jumlah asam lemak tidak jenuh akan berkurang dan jumlah asam lemak jenuh akan meningkat

2.4.2 Interesterifikasi

Interesterifikasi adalah suatu proses untuk menghasilkan fungsi plastic (kepadatan) lemak oleh pertukaran asam lemak di dalam dan di antara trigliserida. Metoda kimia dan enzim adalah dua jenis dari interesterifikasi yang telah digunakan. Paling umum digunakan adalah interesterifikasi kimia dengan menggunakan katalis natrium metoksilat. Dalam reaksi ini ion logam natrium akan menyebabkan terbentuknya ion enolat yang selanjutnya diikuti dengan pertukaran gugus alkil (http://madja.files.wordpress.com/2006).

34

Reaksinya sebagai berikut : O

O

O

-

NaOCH3

R – C – O – R’ Ester

R – C – O – Na

O

R – C – O + Na Ion Enolat

O

O

NaOCH3

R” –C – OR* Ester O -

+

-

R”– C– O + Na + Ion Enolat

R” – C – O – Na O (+)

R–C–O + O

R*

-

R – C – O – R* O

(+)

R”– C – O

+

R’

R – C – O – R’

(Sumber : http://madja.files.wordpress.com/2006) Secara umum, proses interesterifikasi digunakan untuk mengolah lemak dan minyak untuk menghasilkan margarin, minyak goreng, lemak penggorengan (frying fat), margarin putih (shortening) dan aplikasi produk lain (O’Brien, 2009). Adapun keuntungan dan kerugian dari modifikasi minyak atau lemak dengan metoda

interesterifikasi

adalah

sebagai

berikut

(O’Brien,

2009

dan

Gunstone, 2004) : Keuntungan minyak atau lemak yang dimodifikasi dengan metoda interesterifikasi adalah : 1. Bilangan iod tidak berpengaruh dalam proses interesterifikasi. 2. Nilai ketidakjenuhan atau kejenuhan minyak (lemak) yang di proses dengan interesterifikasi tidak mengalami perubahan (konstan) jika tidak dilakukan pencampuran dengan bahan dari proses lain seperti fraksinasi dan hidrogenasi. 3. Proses ini dilakukan pada suhu rendah, dengan tujuan untuk dilakukan kristalisasi sebahagian campuran ketika pertukaran asam lemak sedang berlanjut di dalam bagian cairan.

35

Kerugian Minyak atau lemak yang di modifikasi dengan metoda interesterifikasi adalah : 1. Untuk memodifikasi minyak atau lemak biasanya interesterifikasi dilakukan dengan pencampuran bahan dari proses lain seperti fraksinasi dan hidrogenasi, yang bertujuan untuk meningkatkan sifat fisika dan kimia minyak. 2. Proses interesterifikasi kurang popular digunakan dalam memodifikasi minyak atau lemak. Berdasarkan uraian di atas maka dalam pra-prancangan pabrik pembuatan margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin digunakan metoda hidrogenasi untuk memodifikasi minyak jagung. Alasan pemilihan metoda hidrogenasi adalah sebagai berikut : 1. Minyak jagung yang dihasilkan dari proses hidrogenasi lebih stabil, sehingga tahan disimpan dalam waktu yang lebih lama. 2. Hidrogenasi dapat meningkatkan sifat fisika dan kimia dari minyak jagung. 3. Proses hidrogenasi mudah dikontrol dan dapat dihentikan pada saat yang diinginkan.

2.5 Diskripsi Proses 2.5.1 Proses Hidrogenasi

1) Minyak jagung yang diperoleh dari pabrik dengan kemurnian 99,2 % dan 0,8% merupakan komposisi zat yang tidak tesabunkan ( tocopherol dan phytosterol) di simpan pada tangki penyimpanan minyak jagung (TT-101)

pada kondisi 1 atm dan temperatur 30

0

C. Kemudian minyak jagung

diumpankan ke tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) yang berutujuan untuk memanaskan minyak jagung hingga temperatur 150 0C. Pada kondisi ini terjadi losing corn oil (hilangnya kadar minyak jagung) yang diakibatkan karena pemanasan. Menurut O’Brien (2009) bahwa komponen tocopherol dan phytosterol apabila dikontakkan pada suhu tinggi maka terjadi

kerusakan (hilang). Dari pernyataan di atas diasumsikan bahwa kadar minyak jagung yang hilang merupakan komposisi phytosterol dan tocopherol .

36

2) Gas hidrogen yang diperoleh dari pabrik dikontakkan dengan gas hidrogen sisa di dalam suatu titik kontak (AV-101) yang kemudian disimpan pada tangki O

penyimpanan gas hidrogen (TT-102) pada suhu 30

C dan tekanan 1 atm.

Kemudian gas hidrogen dipanaskan dengan menggunakan heater (E-101) hingga suhu 150 0C dan tekanan 1 atm (O’Brien, 2009). 3) Gas hidrogen dan minyak jagung dikontakkan dalam suatu titik kontak (AV-102) dan kemudian dialirkan ke reaktor (R-101). Di reaktor terjadi reaksi pemutusan ikatan rangkap yang bertujuan untuk mengurangi ketidakjenuhan minyak jagung sehingga minyak jagung yang dihasilkan lebih stabil terhadap oksidasi dan tahan untuk diproses lebih lanjut (Kataren, 1986). Reaksi 0

berlangsung pada suhu 270 C dan tekanan 1 atm (O’Brien, 2009). Adapun reaksinya sebagai berikut : Ni R – CH=CH- CH2-COOH + H2 Asam lemak tidak jenuh Gas hidrogen

R-CH2-CH2-COOH Asam lemak jenuh

Besarnya konversi reaksi ditentukan dengan parameter ketidakjenuhan asam linoleat, sebagai berikut (Melnik, dkk, 1960) :

Konversi reaksi =

∑ Trigliserida linoleat sebelum reaksi - ∑ Trigliserida linoleat sesudah reaksi.100% ∑ Trigliserida linoleat sebelum reaksi

Dari pra-rancangan pabrik margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin ini diharapkan jumlah asam linoleat sebelum reaksi pada minyak jagung adalah 56 % dan jumlah asam linoleat setelah reaksi pada minyak jagung adalah 14,8 % (Melnik, dkk, 1960), sehingga : Konversi reaksi =

(56,5 − 14,8) % 56,5 %

x 100 % = 73,60 %

4) Hasil hidrogenasi merupakan minyak jagung yang telah dimodifikasi dengan proses hidrogenasi dalam fasa gas dan gas hidrogen sisa yang kemudian diumpankan menuju cooler (E-102) yang berfungsi untuk mengubah fasa minyak jagung menjadi liquid pada suhu 70 0C dan tekanan 1 atm.

37

2.5.2 Proses Pemisahan

1) Dari hasil proses pendinginan di atas dihasilkan minyak jagung dengan fasa liquid dan gas hidrogen sisa yang merupakan sisa dari pensuplaian gas

hidrogen berlebih. Kemudian diumpankan ke separator (V-101) untuk memisahkan komponen minyak jagung dengan gas hidrogen yang berlebih pada kondisi 1 atm dan temperatur 70 0C. 2) Gas hidrogen sisa kemudian diumpankan ke cooler (E-103) yang berfungsi 0

mendinginkan gas hidrogen hingga temperatur 30 C. 3) Minyak jagung yang telah dipisahkan dari gas hidrogen, kemudian diumpankan ke tangki pencampur I (M-101) untuk dicampurkan dengan minyak RBDP Stearin.

2.5.3 Proses Pencampuran

1) RBDP Stearin yang diperoleh dari pabrik dengan kemurnian 99,972 % trigliserida dan sisanya merupakan komponen zat yang tidak tersabunkan (tocopherol dan tocotrienol ) disimpan pada gudang bahan baku RBDP Stearin (G-101) pada suhu 30 0C dan tekanan 1 atm, dimana pada keadaan ini RBDP Stearin berbentuk padatan. Kemudian RBDP stearin diumpankan ke tangki penyimpanan sementara RBDP stearin (TT-104) dengan kondisi 1 atm dan temperatur 70 0C untuk dileburkan dari fasa padat menjadi fasa liquid . Pada kondisi ini terjadi losing RBDP Stearin oil (hilangnya kadar minyak RBDP Stearin). Menurut O’Brien (2009) bahwa tocopherol dan tocotrienol merupakan zat antioksidan alami yang terdapat pada minyak nabati, yang apabila dikontakkan pada suhu tinggi atau pencampuran dengan bahan yang bersifat larut dalam air maka zat antioksidan tersebut akan mengalami kerusakan atau hilang. Dari pernyataan di atas diasumsikan bahwa kadar minyak yang hilang merupakan komposisi tocopherol dan tocotrienol . Setelah terjadi perubahan fasa, kemudian RBDP Stearin diumpankan ke tangki pencampur I (M-101) untuk dicampurkan dengan minyak jagung yang telah dimodifikasi dengan proses hidrogenasi. Setelah tercampur dengan sempurna (homogen) kemudian campuran minyak diumpankan ke tangki pencampur II (M-102).

38

2) Pada tangki pencampur II (M-102) terjadi pencampuran antara campuran minyak dengan bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan margarin dimana bahan tersebut bersifat larut dalam minyak ( soluble ingredient in oil ) 0

pada suhu 70 C dan tekanan 1 atm. Setelah tercampur dengan sempurna atau homogen, kemudian campuran minyak yang terdiri antara komponen minyak dengan bahan pembantu yang bersifat larut dalam minyak ( soluble ingredient in oil) diumpankan ke tangki pencampur IV (M-104).

3) Pada tangki pencampur III (M-103) terjadi pencampuran antara komponen air dengan bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan margarin yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water ) pada kondisi 1 atm dan 0

temperatur 30 C. Setelah tercampur dengan sempurna (homogen) kemudian campuran diumpankan ke tangki pencampur IV (M-104). 4) Pada tangki pencampur IV (M-104) terjadi emulsifikasi antara bahan yang bersifat nonpolar (larut dalam air) dengan polar (larut dalam minyak) dengan penambahan agent emulsifier (lecithin ) pada kondisi 1 atm dan temperatur 0

70 C. Pada kondisi ini bahan yang bersifat nonpolar (larut dalam air) teremulsi sempurna ke dalam bahan yang bersifat polar (larut dalam minyak) atau sering disebut dengan water in oil atau disebut juga dengan margarin.

2.5.4 Tahap Pemadatan Margarin (Semi Fluid )

1) Di dalam unit chemetator (CH-101) terjadi pemadatan margarin pada kondisi 0

1 atm dan temperatur 17 C, dimana pada unit ini terjadi perubahan fasa pada margan dari fasa emulsi menjadi semi fluid . Setelah terjadi pemadatan margarin, kemudian margarin siap untuk di kemas di dalam kemasan kantong plastik (K-101).

2.5.5 Tahap Packing

1) Margarin yang dihasilkan siap untuk di kemas di dalam kemasan kantong O

plastik (K-101) pada kondisi 1 atm dan temperatur 17 C. Setelah dilakukan pengemasan kemudian produk margarin di simpan ke dalam gudang produk margarin (G-102).

39

BAB III NERACA MASSA Kapasitas produksi margarin

= 7.000 ton /tahun

Dasar perhitungan

= 1 jam operasi

Satuan massa

= kilogram

1 tahun operasi

= 330 hari

Shutdown dalam 1 tahun operasi

= 35 hari

Kapasitas produksi margarin dalam 1 jam operasi :

=

7.000 ton tahun

x

1000 kg 1 ton

x

1 tahun 330 hari

x

1 hari 24 jam

= 883 kg Unit peralatan/instrument yang menghasilkan adanya perubahan massa pada proses produksi margarin berkapasitas 7.000 ton/tahun, seba 

Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)



Angle Valve (AV-101)



Angle Valve (AV-102)



Reaktor (R-101)



Separator (V-101)



Tangki Penyimpanan Semenatar RBDP Stearin (TT- 104)



Tangki Pencampur I (M-101)



Tangki Pencampur II (M-102)



Tangki Pencampur III (M-103)



Tangki Pencampur IV (M-104) Setelah dilakukan perhitungan berdasarkan basis perhitungan 1 jam

operasi pada Lampiran A, maka didapat hasil perhitungan neraca massa pada Tabel 3.1 s/d Tabel 3.10 di bawah ini :

40

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)

Komposisi

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

F

Minyak jagung

353,4721

-

350,6445

Losing corn oil

-

2,8276

-

2.8276

350,6445

Total

353,4721

353,4721

Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-101) Komposisi

Gas H2 Total

Masuk (kg) F

Keluar (kg)

F

2,5555

0,2555

2,5555

0,2555

F

2,811 2,811

2,811

Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-102) Komposisi

Minyak jagung Gas H2 Total

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

F

350,6445

-

350,6445

-

2,811

2,811

350,6445

2,811

353,4555

353,4555

Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Reaktor (R-101) Komposisi

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

350,6445

353,20

2,811

0,2555

353,4555

353,4555


41

Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Separator (V-101) Komposisi

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

F

Minyak jagung

353,20

353,20

-

Gas H2

0,2555

-

0,2555

353,20

0,2555

Total

353,4555

353,4555

Tabel 3.6 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104)

Komposisi

RBDP Stearin

Masuk (kg) F

F

F

353,30

-

353,20

-

0,1

-

0,1

353,2

Losing RBDP Stearin oil Total

Keluar (kg)

353,30

353,30

Tabel 3.7 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur I (M-101)

Komposisi

Masuk (kg) 10

Keluar (kg) 16

F

F

17

F

Minyak jagung

353,20

-

353,20

RBDP Stearin

-

353,20

353,20

353,20

353,20

Total

706,40

42

706,40

Tabel 3.8 Hasil Perhitungan Neraca (M-102)

Komposisi

Massa Pada Tangki Pencampur II

Masuk (kg) F

Keluar (kg)

F

F

F

F

Minyak jagung

353,20

-

-

-

353,20

RBDP Stearin

353,20

-

-

-

353,20

Vitamin A

-

0,0044

-

-

0,0044

β -Karoten

-

-

0,0044

-

0,0044

TBHQ

-

-

-

0,1325

0,1325

706,40

0,0044

0,0044

0,1325

Total

706,5413

Tabel 3.9 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur III Komposisi

Masuk (kg)

(M-103) Keluar (kg)

F

F

F

0,0883

-

-

-

0,0883

NaCl

-

29,8807

-

-

29,8807

Natrium benzoat

-

-

0,7947

-

0,7947

Air

-

-

-

143,046

143,046

0,0883

29,8807

0,7947

143,046

Skim milk

Total

F

706,5413

173,8097

43

F

173,8097

Tabel 3.10

Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Pencampur IV (M-104)

Komposisi

Masuk (kg) F

Keluar (kg)

F

F

F

Minyak jagung

353,2

-

-

-

RBDP Stearin

353,2

-

-

-

Vitamin A

0,0044

-

-

-

β -Karoten

0,0044

-

-

-

TBHQ

0,1325

-

-

-

Skim milk

-

0,0883

-

-

Garam (NaCl)

-

29,8807

-

-

Natrium benzoat

-

0,7947

-

-

Air

-

143,046

-

-

Lecithin

-

-

2,649

-

Margarin

-

-

-

883

706,5413

173,8097

2,649

Total

883

44

883

BAB IV NERACA PANAS Pra-rancangan pabrik pembuatan margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin yang direncanakan beroperasi dengan kapasitas 7.000 ton/tahun selama 330 hari/tahun. Unit peralatan/instrument yang menghasilkan adanya perubahan panas pada proses produksi margarin berkapasitas 7.000 ton/tahun, adalah sebagai berikut : 




Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT- 104)



Heater (E-101)



Reaktor (R-101)



Cooler (E-102)



Cooler (E-103)






Tangki Pencampur IV (M-104)



Scraped Surface Heat Exchanger (SSHE-101)



Gudang Produk Margarin (G-102) Setelah dilakukan perhitungan berdasarkan basis perhitungan 1 jam

operasi pada Lampiran B, maka di dapat hasil perhitungan neraca panas pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.10 di bawah ini : Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

3.710,7556

-

92.146,2612

Losing corn oil

-

622,6278

-

89.058,1334

-

-

622,6278

92.146,2612

Panas yang di serap (Q Serap) Total

92.768,8890

45

92.768.8890

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104) Komposisi

RBDP Starin Losing RBDP Stearin oil

Pans yang dierap (Qserap) Total

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

3.790,5114

-

34.106,2488

-

8,3537

-

30.324,0911

-

-

8,3537

34.106,2488

34.114,6025

34.114,6025

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Heater (E-101) Komposisi

Gas H2 Panas yang di serap (Qserap) Total

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

200,6881

5.017,2027

4.816,5146

-

5.017,2027

5.017,2027

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Reaktor (R-101) Komposisi

Minyak jagung Gas H2

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

92.146,2612

185.967,1465

5.017,2027

893,8153

Panas reaksi

-57,6478

Panas yang di serap (Qserap) Total

89.639,8501

-

186.803,3140

186.803,3140

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Neraca Panas Cooler (E-102) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

185.967,1465

34.157,2310

893,8153

164,1702

-152.539,5606

-

34.321,4012

34.321,4012

Minyak jagung Gas H2 Panas yang di lepas (Qlepas) Total

46

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-103) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Gas H2

164,1702

18,2411

Panas yang di lepas (Qlepas)

-145,9291

-

18,2411

18,2411

Total

Tabel 4.7 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur II (M-102) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

34.157,2310

34.157,2310

RBDP Stearin

34.106,2488

34.106,2488

Vitamin A

0,0406

0,3658

β -Karoten

0,0388

0,3491

TBHQ

1,1448

10,3034

Panas yang di serap (Qserap)

9,7940

-

68.274,4981

68.274,4981

Total

Tabel 4.8 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur IV (M-104) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

34.157,2310

34.157,2310

RBDP Stearin

34.106,2488

34.106,2488

Vitamin A

0,3658

0,3658

β -Karoten

0,3491

0,3491

TBHQ

10,3034

10,3034

Skim milk

0,0015

0,0135

NaCl

30,8557

277,7014

Na2CO3

1,0062

9,0559

H2O

166,1320

1.495,1883

Lecithin

30,8022

277,2197

1.830,3812

-

70.333,6769

70.333,6769


47

Tabel 4.9 Perhitungan Neraca Panas Pada Chemetator (CH-101) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

34.157,2310

-6.072,3966

RBDP Stearin

34.106,2488

-6.063,3331

Vitamin A

0,3658

-0,0650

β -Karoten

0,3491

-0,0621

TBHQ

10,3034

-1,8317

Skim milk

0,0135

-0,0024

277,7014

-49,3691

9,0559

-1,6099

1.495,1883

-265,8113

277,2197

-49,2835

-82.837,4416

-

-12.503,7647

-12.503,7647

NaCl Na2CO3 H2O Lecithin

Panas yang di lepas (Q Lepas) Total

Tabel 4.10

Perhitungan (G-102)

Neraca

Panas

Komposisi

Pada

Gudang

Produk

Margarin

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

-6.072,3966

759,0496

RBDP Stearin

-6.063,3331

757,9166

Vitamin A

-0,0650

0,0081

β -Karoten

-0,0621

0,0078

TBHQ

-1,8317

0,229

Skim milk

-0,0024

0,0003

NaCl

-49,3691

6,1711

Na2CO3

-1,6099

0,2012

H2O

-265,1813

33,2264

Lecithin

-49,2835

6,1604

14.066,1052

-

1.562,9705

1.562,9705


48

BAB V SPESIFIKASI ALAT

5.1 Tangki Bahan Baku Minyak Jagung (T-101)

Fungsi

: Tempat menyimpan minyak jagung untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi

: Stainless steel, SA-240, Grade A, Type 410

Jumlah

: 1 unit O

Kondisi penyimpanan : Temperatur 30 C Tekanan 1 atm Spesifikasi tangki : Kapasitas tangki

= 111,7453 m3

Diameter tangki

= 4,5606 m

Tinggi tangki

= 7,2207 m

Tekanan desain tangki = 26,9484 psia Tebal silinder tangki

= 1/2 in

Tebal head tangki

= 1/2 in

5.2 Pompa (J-101)

Fungsi

: Mengalirkan bahan baku minyak jagung dari tangki minyak jagung (TT-101) ke tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Commercial steel

Schedule number

: 40

Spesifikasi pompa : Nominal size pipe

= 3/8 in

= 0,0312 ft

Diameter dalam pipa (ID)

= 0,493 in

= 0,041 ft

Diameter luar pipa (OD)

= 0,675 in = 0,056 ft

49

Flow area pipe (A)

= 0,0013 ft

Daya

= 1/20 hp

2

5.3 Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)

Fungsi

: Untuk memanaskan minyak jagung dari suhu 30 OC hingga suhu 150 OC

Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan ellipsoidal

Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 150 C

head

O

Tekanan 1 atm Spesifikasi tangki : 3

Kapasitas tangki

= 0,4656 m

Diameter tangki

= 0,734 m

Tinggi tangki

= 1,1621 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= ½ in

5.4 Pompa (J-102)

Fungsi

: Mengalirkan bahan baku minyak jagung dari tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) ke reaktor (R-101)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Commercial steel

Schedule number

: 40


= 3/8 in

Diameter dalam pipa (ID)

= 0,493 in = 0,041 ft

50

= 0,0312 ft

Diamter luar pipa (OD)

= 0,675 in = 0,056 ft

Flow area pipe (A)

= 0,0013 ft2

Daya

= 1/10 hp

5.5 Tangki Gas Hidrogen (TT-102)

Fungsi

: Tempat menyimpan gas hidrogen untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis

: Silinder tegak dengan alas dan head ellipsoidal

Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30 C

O


Kapasitas tangki

= 9,9648 m

Diameter tangki

= 1,9674 m

Tinggi tangki

= 3,1149 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

5.6 Blower (JB-101)

Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari tangki gas hidrogen (TT-102) ke heater (E-101)

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30 OC : Tekanan 1 atm

Daya

: 1/20 hp

51

5.7 Heater (E-101)

Fungsi

: Memanaskan gas hidrogen dari 300 C hingga 150 0C

Jenis

: 4-8 shell and tube exchanger

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi shell side Diameter dalam shell (ID)

= 12 in

= 0,9996 ft

Buffle space (B)

= 2,4 in = 0,1999 ft

Passes

=4

Spesifikasi tube side Diameter dalam tube (ID)

= 0,67 in = 0,0566 ft

Diameter luar tube (OD)

= 1 in

= 0,0833 ft

Birmingham Wire Gauge (BWG) = 18 Square pitch

= 1.1/4 in = 0,1041 ft

Passes

=8

Panjang tube

= 8 ft

Jumlah tube

= 36 tube

5.8 Blower (JB-102)

Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari tangki heater (E-101) ke reaktor (R-101)

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Daya

: 1/20 hp

52

5.9 Reaktor (R-101)

Fungsi

: Tempat terjadinya reaksi hidrogenasi

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 270 OC Tekanan 1 atm

Spesifikasi tangki : Kapasitas tangki

= 0,8964 m 3

Diameter tangki

= 0,9131 m

Tinggi tangki

= 1,4457 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= ¼ in

5.10 Blower (JB-103)

Fungsi

: Mengalirkan campuran gas dari reaktor (R-101) ke cooler (E-102)

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 270 C

O

: Tekanan 1 atm Daya

: 1/20 hp

53

5.11 Cooler (E-102)

Fungsi

: Mendinginkan campuran gas dari 270 70 0C

Jenis


Jumlah

: 1 unit

0

C hingga


= 12 in

= 0,9996 ft

Buffle space (B)

= 2,4 in = 0,1999 ft

Passes

=1


= 1,40 in = 0,1166 ft


= 1.1/2 in = 0,1249 ft

Birmingham Wire Gauge (BWG) = 18 Square pitch

= 1.7/8 in = 0,1562 ft

Passes

=2

Panjang tube

= 20 ft

Jumah tube

= 16 tube

5.12 Separator (V-101)

Fungsi

: Untuk memisahkan gas hidrogen dengan minyak jagung

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 70 C

O

Tekanan 1 atm Spesifikasi tangki : Kapasitas tangki

= 0,4723 m 3

Diameter tangki

= 0,7375 m

Tinggi tangki

= 1,1677 m

Tekanan desain tangki = 19,0859 psia

54

Tebal silinder tangki

= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in


Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari separator (V-101) ke cooler (E-103)

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Daya

: 1/20 hp

5.14 Cooler (E-103) 0

0

Fungsi

: Mendinginkan gas hidrogen dari 70 C hingga 30 C

Jenis


Jumlah

: 1 unit


= 8 in

=0,6664 ft

Buffle space (B)

= 1,6 in = 0,1333 ft

Passes

=4


= 0,482 in = 0,04 ft


= 3/4 in = 0,0625 ft

Birmingham Wire Gauge (BWG) = 10 Triangular pitch

= 15/16 in = 0,0781 ft

Passes

=8

Panjang tube

= 8 ft

Jumah tube

= 18 tube

55


Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari cooler II (E-102) ke tangki gas hidrogen (TT-102)

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Daya

: 1/20 hp

5.16 Gudang Bahan Baku RBDP Stearin (G-101)

Fungsi

: Tempat menyimpan RBDP Stearin untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis

: Prisma tegak segi empat

Bahan Konstruksi

: Dinding beton dan atap seng

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Spesifikasi gudang bahan baku : Kapasitas gudang

= 120,1303 m 3

Panjang gudang

= 6,2160 m

Lebar gudang

= 6,2160 m

Tinggi gudang

= 3,1080 m

LC.17 Bucket Elevator (BE-101)

Fungsi

: Mengangkut RBDP Stearin dari gudang bahan baku RBDP Stearin (G-101) ke tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104).

Jenis

: Centrifugal discharge buckets

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

56

Spesifikasi bucket elevator : Tinggi elevator

= 25 ft

Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

Jarak antara bucket

= 12 in

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit

Kecepatan putaran

= 43 putaran per menit (43 rpm)

Lebar belt

= 7 in

Daya

= 1/20 hp

LC.18 Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104)

Fungsi

: Untuk merubah fasa RBDP Stearin dari fasa solid menjadi fasa liquid

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi



= 0,5 m3

Diameter tangki

= 0,7516 m

Tinggi tangki

= 1,19 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= ¼ in

57

head

LC.19 Pompa (J-103)

Fungsi

: Mengalirkan minyak RBDP Stearin dari tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) ke tangki pencampur I (M-101)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Commercial steel

Schedule number

: 40

Spesifikasi pompa : = 3/8 in

Nominal size pipe

= 0,0312 ft

Diameter dalam pipa (ID) = 0,493 in = 0,041 ft Diamater luar pipa (OD)

= 0,675 in = 0,056 ft

Flow area pipe (A)

= 0,0013 ft

Daya

= 1/10 hp

2

LC.20 Tangki Pencampur I (M-101)

Fungsi

: Untuk mencampurkan minyak jagung dengan minyak RBDP Stearin

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 70 C

O


= 0,9695 m3

Diameter tangki

= 0,9372 m

Tinggi tangki

= 1,4839 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

58

head

Spesifikasi pengaduk : Jenis Pengaduk

: Flat six-blade turbine

Jumlah buffle

: 4 buffle

Kecepatan putaran

: 120 putaran/menit (120 rpm)

Diameter pengaduk (Da)

= 1,0250 ft

Tinggi blade pengaduk (E)

= 1,0250 ft

Lebar buffle (J)

= 0,2562 ft

Lebar blade pengaduk (W)

= 0,205 ft

Panjang blade pengaduk (L)

= 0,2562 ft

Daya

= 1/8 hp

LC.21 Pompa (J-104)

Fungsi

: Mengalirkan minyak RBDP Stearin dari tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) ke tangki pencampur I (M-101)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Commercial steel

Schedule number

: 40


= 1/2 in

= 0,0416 ft


= 0,84 in

Flow area pipe (A)

= 0,0021 ft 2

Daya

= 1/4 hp

59

= 0,07 ft

LC.22 Tangki Vitamin A (TT-105)

Fungsi

: Untuk menyimpan vitamin A untuk keperluan proses 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30 C

O


= 0,0011 m3

Diameter tangki

= 0,1189 m

Tinggi tangki

= 0,0891 m


= 1/20 in

Tebal head tangki

= 1/20 in

LC.23 Tangki β -Karoten (TT-106)

Fungsi

: Untuk menyimpan β -karoten untuk keperluan proses 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi



= 0,0012 m3

Diameter tangki

= 0,1224 m

Tinggi tangki

= 0,0918 m


= 1/20 in

Tebal head tangki

= 1/20 in

60

LC.24 Tangki Tertiary Butyl Hidroquinone /TBHQ (TT-107)

Fungsi

: Untuk menyimpan tertiary butyl hidroquinone (TBHQ) untuk keperluan proses 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30 C

O


= 0,037 m3

Diameter tangki

= 0,3839 m

Tinggi tangki

= 0,2879 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

LC.25 Screw Conveyor (SC-101)

Fungsi

: Alat transportasi untuk bentuk fraksi butiran atau powder dari bahan tertiary butyl hidroquinone (TBHQ)

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Mounted sectional spiral flights

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi screw conveyor : Diameter tingkat

= 9 in

Diameter pipa

= 2.1/2 in

Pusat gantungan

= 10 ft

Kecepatan motor

= 40 puataran/menit (40 rpm)

Diameter bagian umpan = 6 in Panjang

= 15 ft

Daya

= 1/2 hp

61

LC.26 Tangki Pencampur II (M-102)

Fungsi

: Untuk mencampur campuran minyak dengan bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan margarin yang bersifat larut dalam minyak (soluble ingredient in oil)

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 70 C

O


Kapasitas tangki

= 0,9696 m

Diameter tangki

= 0,9373 m

Tinggi tangki

= 1,484 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= 1/10 in



Jumlah buffle

: 4 buffle

Kecepatan putaran

= 120 putaran/menit (120 rpm)


= 1,0251 ft


= 1,0251 ft

Lebar buffle (J)

= 0,2563 ft


= 0,205 ft


= 0,2563 ft

Daya

= 1/4 hp

62

head

LC.27 Pompa (J-105)

Fungsi

: Mengalirkan campuran minyak dan bahan pembantu yang bersifat larut dalam minyak ( soluble ingredient in oil ) dari tangki pencampur II (M-102) ke tangki pencampur IV (M-104)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Commercial steel

Schedule number

: 40


Nominal size pipe

= 0,0416 ft


= 0,84 in

Flow area pipe (A)

= 0,0021 ft

Daya

= 1/4 hp

= 0,07 ft 2

LC.28 Tangki Skim Milk (TT-108)

Fungsi

: Tempat menyimpan skim milk untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi



= 0,024 m3

Diameter tangki

= 0,3323 m

Tinggi tangki

= 0,2492 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

63

LC.29 Screw Conveyor (SC-102)

Fungsi

: Alat transportasi untuk bentuk fraksi butiran atau powder dari bahan skim milk

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Mounted sectional spiral flights

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi screw conveyor : Diameter tingkat

= 9 in

Diameter pipa

= 2.1/2 in

Pusat gantungan

= 10 ft

Kecepatan motor

= 40 puataran/menit (40 rpm)

Diameter bagian umpan = 6 in Panjang

= 15 ft

Daya

= 1/2 hp

LC.30 Tangki NaCl (TT-109)

Fungsi

: Tempat menyimpan NaCl untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30 C

O


= 3,9749 m3

Diameter tangki

= 1,8246 m

Tinggi tangki

= 1,3684 m


= 1/8 in

Tebal head tangki

= 1/8 in

64

LC. 31 Tangki Na 2CO3 (TT-110)

Fungsi

: Tempat menyimpan Na2CO3 untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30 C

O


= 0,0901 m3

Diameter tangki

= 0,5164 m

Tinggi tangki

= 0,3873 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

LC.32 Tangki Pencampur III (M-103)

Fungsi

: Untuk mencampur air dengan bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan margarin yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water )

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


Spesifikasi tangki : 3

Kapasitas tangki

= 0,1895 m

Diameter tangki

= 0,544 m

Tinggi tangki

= 0,8613 m


= 1/10 in

65

head

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= 1/10 in



Jumlah buffle

: 4 buffle

Kecepatan putaran



= 0,595 ft


= 0,595 ft

Lebar buffle (J)

= 0,1487 ft


= 0,119 ft


= 0,1487 ft

Daya

= 1/4 hp

LC.33 Tangki Lecithin (TT-111)

Fungsi

: Tempat menyimpan lecithin untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi



= 0,7613 m3

Diameter tangki

= 1,0518 m

Tinggi tangki

= 0,7888 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

66

LC.34 Tangki Pencampur IV (M-104)

Fungsi

: Untuk mengemulsikan bahan campuran yang larut dalam air (soluble ingredient in water) ke dalam campuran minyak atau sering disebut dengan water in oil atau margarin

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 70 C

O


Kapasitas tangki

= 1,1891 m

Diameter tangki

= 1,0033 m

Tinggi tangki

= 1,5885 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= 1/10 in



Jumlah buffle

: 4 buffle

Kecepatan putaran



= 1,0973 ft


= 1,0973 ft

Lebar buffle (J)

= 0,2743 ft


= 0,2195 ft


= 0,2743 ft

Daya

= 1/8 hp

67

head

LC.35 Pompa (J-106)

Fungsi

: Mengalirkan margarin dari tangki pencampur IV (M-104) ke chemetator (CH-101)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Commercial steel

Schedule number

: 40


Nominal size pipe

= 0,0416 ft


= 0,84 in

Flow area pipe (A)

= 0,0021 ft 2

Daya

= 1/4 hp

= 0,07 ft

LC.36 Chemetator (CH-101)

Fungsi

: Untuk mengubah emulsi margarin menjadi semi solid margarin

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 17 C

O


Kapasitas tangki

= 1,0618 m

Diameter tangki

= 0,9328 m

Tinggi tangki

= 1,4769 m


= 1/10 in

Tebal head tangki

= 1/10 in

Tebal jaket

= 1 in

68


: Double helical ribbon turbine

Kecepatan putaran



= 1,0202 ft


= 1,0202 ft


= 0,255 ft

Daya

= 1/8 hp

LC.37 Kotak (K-101)

Fungsi

: Sebagai wadah atau tempat margarin

Bahan

: Kertas kardus

Bentuk

: Kotak

Jumlah

: 118 kotak

Spesifikasi kotak : 3

Kapasitas kotak

= 1,0616 m

Tinggi kotak

= 0,009 m

Panjang kotak

= 0,018 m

Lebar kotak

= 0,018 m

LC.38 Gudang Produk Margarin (G-102)

Fungsi

: Menyimpan margarin untuk kebutuhan satu bulan

Jenis

: Prisma tegak segi empat

Bahan Konstruksi

: Dinding beton dan atap seng

Jumlah

: 1 unit

Temperatur (T)

: 25 C (298 K)

Tekanan (P)

: 1 atm

o

O

Spesifikasi gudang : Kapasitas gudang

= 764,4409 m3

Tinggi gudang

= 5,7591 m

Panjang gudang

= 11,5182 m

Lebar gudang

= 11,5182 m

69

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA 6.1

Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu peralatan yang digunakan di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling

minimum

sehingga

produk

dapat

dihasilkan

secara

optimal

(Perry, dkk, 1999). Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel-variabel proses

seperti temperatur, tekanan, densitas,

viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaban, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content . Instrumeninstrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Peters & Timmerhaus, 2004). Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control) (Perry, dkk, 1999).

70

Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu : 1. Pengendalian secara manual Tindakan

pengendalian

yang

dilakukan

oleh

manusia.

Sistem

pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan. 2. Pengendalian secara otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagai pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah : 

Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan.



Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah.



Sistem kerja lebih efisien.



Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Peters & Timmerhaus, 2004) : 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran. 2. Level instrumentasi. 3. Ketelitian yang dibutuhkan. 4. Bahan konstruksinya. 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi pro ses.

6.1.1

Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian pabrik pembuatan biodiesel dari minyak jelantah adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup : •

Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.

71

•

Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik pembuatan biodiesel ini sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

•

Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.

6.1.2

Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali

Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya : 1. Feedback control Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point , hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 2. Feedforward control Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi. 3. Adaptive control Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor).

4. Inferential control Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian dimana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika. Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk s istem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1. berikut ini.

72

Gangguan (Disturbances)

+

Controller

Elemen Pengendali Akhir

Proses

Measuring Device

Gambar 6.1 Diagram Balok Siste m Pengendalian Feedback Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor untuk mendeteksi nilai

masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel

proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain : a. Konsentrasi b. Kepadatan (density) dan spesific gravity c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture) d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity) Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer). SET POINT

ELEMEN PENGENDALI ELEMEN PENGUKURAN

ELEMEN PENGENDALI

ELEMEN PRIMER PROSES

GANGGUAN Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian

73

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.

LEVEL CONTROLLER

CONTROL VALVE

Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine, 1985) : a. Elemen primer (Primary element) Elemen primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada. 

Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal , thermocouple , termal mekanik.



Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan.



Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan t ekanan.



Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle.

b. Elemen pengukuran (Measuring element) Elemen pengukuran berfungsi mengkonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.

74



Tipe Konvensional Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.



Tipe Smart Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.

c. Elemen pengendali (Controlling element) Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya. Untuk variabel proses yang lain misalnya : 1. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC). 2. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC). 3. Aliran/ flow menggunakan Flow Controller (FC). 4. Level menggunakan Level Controller (LC).

d. Elemen pengendali akhir Elemen

pengendali

akhir

berperan

mengkonversikan

sinyal

yang

diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu: 



Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator . Actuator valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).

Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a. Actuator spring/per Actuator ini menggunakan spring /per sebagai penggerak piston actuator .

b. Actuator aksi ganda (double acting) Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator .

75



Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe

valve

berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve , valve bola, dan valve segmen.

2. Pompa Listrik Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu : 

Actuator Pompa

Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor. 

Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik margarin ini mencakup :

1. Temperature controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listr ik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja : Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida

ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point . 2. Pressure controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja : Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup

diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point .

76

3. Flow controller (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja : Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan

aliran pada set point . 4. Level controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja : Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi

permukaan pada set point . Alat yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja. Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan

pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini

sistem

mengukur

secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel

yang

dimanipulasi.

Tujuan

pengendalian

ini

adalah

untuk

mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).

77

Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu :

1. Jenis-P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas. 2. Jenis-PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair. 3. Jenis-PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur. Tabel 6.1 Jenis variabel pengukuran dan controller yang digunakan Variabel Controller Flow dan Tekanan cairan PI P atau PI Level cairan Temperatur PID Komposisi P, PI, PID Sumber : Walas (1988) 6.1.3

Variabel-variabel Proses dalam Sistem Pengendalian

1. Tekanan Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran/plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower . 2. Temperatur Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple . Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, evaporator, dan crystallizer . 3. Laju alir Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter . Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan reaktor. 4. Perbandingan laju alir Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil

78

pengukuran laju alir aliran yang satu menentukan (me-reset) set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor. 5. Permukaan cairan Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan lengan gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung akibat perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan cairan selalu mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaannya adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat boiler, dan tangki.

6.1.4

Syarat Perancangan Pengendalian

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, dimana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line . Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa. 5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.

79

Bahan Masuk FC

FC

FC

TC

PI

Angle Valve

LI

Pompa

Bahan Keluar

Tangki Cairan

Blower

Tangki Gas

Steam

Steam

Air Pendingin

TC

TC

Bahan Keluar TC

Bahan Masuk

Bahan Masuk

Bahan Keluar

Bahan Keluar

PI

Reaktor Air Pendingin Bekas

Kondensat Bekas

Cooler

Heater Bahan Masuk

Air Pendingin Bahan Masuk

Bahan Masuk

Bahan Masuk

TC

LI FC

Bahan Keluar

Bucket Elevator

Bahan Keluar

LI

FC

CH-101

Screw Conveyor

Separator

Chemetator Bahan Keluar

Gambar 6.4 Instrumentasi Pada Alat Tabel 6.2 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin. No

Nama Alat

Pabrik

Instrumentasi

Kegunaan

LI

Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki

TC

Mengontrol temperatur dalam tangki

1

Tangki Cairan

2

Tangki Gas

PI

Menunjukkan tekanan dalam tangki

3

Pompa

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

4

Blower

FC

Mengontrol laju alir gas dalam pipa

5

Angle Valve

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

6

Heater

TC

Mengontrol temperatur dalam heater

80

Tabel 6.2 (Lanjutan) Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin. PI

Menunjukkan tekanan dalam reaktor

TC

Mengontrol temperatur dalam reaktor

7

Reaktor

8

Cooler

TC

Mengontrol temperatur dalam cooler

9

Separator

PI

Menunjukkan tekanan dalam separator

10

Bucket Elevator

FC

11

Screw Conveyor

FC

Mengontrol laju alir bahan dalam bucket elevator Mengontrol laju alir bahan dalam screw conveyor

12

6.2

Chemetator

PI

Menunjukkan tekanan dalam Chemetator

TC

Mengontrol temperatur dalam Chemetator

Keselamatan Kerja Pabrik

Aktifitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan

tersendiri.

Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995). Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahankesalahan

dalam

hal

ini

dapat

mengakibatkan

(Bernasconi, 1995).

81

kejadian

yang

fatal

Dari 330 peristiwa

Hanya kerusakan benda

300

28 2

Cedera ringan Cedera berat sampai cedera mematikan

Gambar 6.5 Tingkat kerusakan di suatu pabrik Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamatan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Lokasi pabrik 

Sistem pencegahan kebocoran



Sistem perawatan



Sistem penerangan



Sistem penyimpanan material dan perlengkapan



Sistem pemadam kebakaran Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang

harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu tidak boleh merokok atau makan, dan tidak boleh minum-minuman keras (beralkohol) selama bertugas. Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi.

82

Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra-rancangan pabrik pembuatan biodiesel dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran •

Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses.

•

Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station .

•

Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.

•

Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan

api yang relatif kecil. •

Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk

mendeteksi kebakaran melalui asapnya. 2. Memakai peralatan perlindungan diri Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : •

Pakaian pelindung Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.

•

Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.

•

Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.

83

•

Sarung tangan Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari halhal yang tidak diinginkan.

•

Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. (Bernasconi, 1995).

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis •

Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan.

•

Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat

•

Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman.

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik •

Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.

•

Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah.

•

Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi.

•

Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

•

Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan. (Bernasconi, 1995)

5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan •

Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.

•

Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.

84

•

Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

•

Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.

6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah : 1. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik. 2. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) : 

Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air t anah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.



Instalasi pemadam dengan CO 2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel . Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.

85

BAB VII UTILITAS Utilitas dalam suatu produk adalah sarana penunjang utama di dalam kelancaran proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang sangat penting. Agar produksi tersebut dapat terus berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan

kebutuhannya,

utilitas

pada

“Pra-rancangan

Pabrik

Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin adalah sebagai berikut : 1. Kebutuhan Steam 2. Kebutuhan Air 3. Kebutuhan Bahan Kimia 4. Kebutuhan Bahan Bakar 5. Kebutuhan Listrik 6. Sarana Pengolahan Limbah

7.1. Kebutuhan Steam (uap)

Pada pengoperasian pabrik dibutuhkan uap atau steam yang merupakan sebagai media pemanas. Adapun kebutuhan steam (uap) pada “Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini adalah : Tabel 7.1 Kebutuhan steam (uap) Kebutuhan Uap/Steam (kg/jam)

Nama Peralatan

Tangki Penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) Tangki Penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) Heater (E-101)

33,5435

Reaktor (R-101)

33,7626


0,0037

Tangki Pencampur IV (M-104)

0,6894

TOTAL

11,4215 1,8141

81,2348

86

0

Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperatur 300 C dan tekanan 1 atm. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 81,2348 kg/jam. Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% dan faktor kebocoran sebesar 10% (Perry & Green, 1999), maka : Total steam yang dibutuhkan = (1 + 0,3) x 81,2348 kg/jam = 105,6052 kg/jam Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga : Kondensat yang digunakan kembali = 80 % x 105,6052 = 84,4842 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 % x 105,6052 = 21,1210 kg/jam

7.2. Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memengang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada Prarancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini adalah sebagai berikut : 1. Air untuk umpan ketel = 105,6052 kg/jam – 84,4842 kg/jam = 21,1210 kg/jam 2. Air pendingin : Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Peralatan

Kebutuhan Uap/Steam (kg/jam)

Cooler (E-102)

7.289,8237

Cooler (E-103)

6,9739

Chemetator (CH-101)

989,6946

Total

8.286,4922

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, sebesar 20 %, yaitu = 20 % x Kebutuhan air pendingin = 20 % x 8.286,4922 kg/jam 3. Air Proses : tangki pencampuran III (M-103)

= 1.657,2984 kg/jam = 143,046 kg/jam

4. Kebutuhan air domestik (keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin, tempat ibadah dan lain-lain) diperkirakan 10% dari air kebutuhan pabrik. (Metcalf & Eddy, 2003) = 10 % (21,1210 + 1.657,2984 + 143,046) kg/jam

87

= 182,1465 kg/jam

5. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 % dari air kebutuhan pabrik. (Metcalf & Eddy, 2003) = 1 % (21,1210 + 8.286,4922) kg/jam

= 18,2146 kg/jam

+

Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah = 2.021,8265 kg/jam Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah = 2.021,8265 kg/jam. Sumber air untuk Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Margarin dari Minyak Jagung dan RBDP Stearin ini berasal dari sungai Ular yang dekat dengan lokasi pabrik. Air sungai tersebut harus memenuhi syarat-syarat air untuk industri. Adapun kualitas air sungai Ular dapat dilihat pada Tabel 7.3. Tabel 7.3 Kualitas air sungai Ular No

Parameter

Satuan

Kadar

A. FISIKA

1.

Bau

Tidak berbau

2.

Rasa

Tidak berasa

3.

Warna

4.

Suhu

TCU o

150

C

25

B. KIMIA

1.

Alkali

Mg/l

69,28

2.

Aluminium

Mg/l

0,004

3.

Arsen

Mg/l

Tidak nyata

4.

Bikarbonat

Mg/l

84,520

5.

Karbonat (CO3)

Mg/l

Tidak nyata

6.

Klorida (Cl)

Mg/l

11,08

7.

Calsium (Ca)

Mg/l

20,790

8.

CO2 bebas

Mg/l

7,340

9.

pH

Mg/l

6,500

10.

Ignition residu

Mg/l

200

11.

Kesadahan total

Mg/l

4,5

12.

Kesadahan Kalsium

Mg/l

52,5

13.

Kesadahan Magnesium

Mg/l

26,2

88

Tabel 7.3 (Lanjutan) Kualitas air sungai Ular 14.

Kekeruhan

Mg/l

0,4

15.

Magnesium (Mg)

Mg/l

26,290

16.

Nitrat (NO3)

Mg/l

Tidak nyata

17.

Suspensid water

Mg/l

Tidak nyata

18.

Sulfat

Mg/l

99,36

19.

Total solid

Mg/l

216,4

20.

Zat organik

Mg/l

2,25

21.

Tembaga

Mg/l

Tidak nyata

22.

Seng

Mg/l

Tidak nyata

23.

Ferrum

Mg/l

Tidak nyata

24.

Amoniak

Mg/l

Tidak nyata

25.

Timbal

Mg/l

Tidak nyata

26.

Oksigen terlarut

Mg/l

Tidak nyata

27.

Nitrit

Mg/l

Tidak nyata

(Sumber : Laporan Air Minum Sungai Ular, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara, 2007) Unit Pengolahan Air

Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan Margarin diperoleh dari sungai Ular, yang terletak dikawasan pabrik, untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka dilokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air di pompakan kelokasi pabrik untuk di gunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa t ahap yaitu (Degremont, 1991) : 1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Daerasi

89

7.2.1 Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu). Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na 2CO3 sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak Clarifier , akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan untuk menyingkirkan suspended solid dan koloid (Degremont, 1991). Dalam hal ini, pH menjadi faktor

yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadi koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na 2CO3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya grafitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah ( overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir ( sand filter ) untuk penyaring. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda adalah 1 : 0,54 (Crities, 2004). Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :

Total kebutuhan air

= 2.021,8265 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 x 50 = 27 ppm

Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan

= 50.10 -6 x 2.021,8265 kg/jam = 0,1011 kg/jam

Larutan abu soda Na 2CO3 yang dibutuhkan = 27.10 -6 x 2.021,8265 kg/jam = 0,0546 kg/jam

90

7.2.2 Filtrasi

Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan suspended solid , termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984). Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam antara lain seperti pasir, antrasit (crushed antra cite coal), karbon aktif granular, karbon aktif serbuk dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan Gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Grease ini menggunakan media filtrasi Granular sebagai berikut : 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm). 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya anterasit atau marmer. Pada pabrik ini digunakan anterasit setinggi 12,5 in (31,75 cm). 3. Lapisan bawah menggunakan batu krikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm). (Metcalf & Eddy, 1991). Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saing sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air di pompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman didalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.

91

Perhitungan kebutuhan Kaporit, Ca(ClO)2 :

Total kebutuhan air domestik

= 182,1465 kg/jam

Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

2.10-6 x 182,1465 kg/jam = 0,7

=

0, 0005 kg/jam

7.2.3 Demineralisasi

Air untuk ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut.

Untuk

itu

perlu

dilakukan

proses

demineralisasi,

dimana

alat

demineralisasi di bagi atas : a. Penukar kation Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe Gel dengan merek IR-122 (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi : 2H+R + Ca2+ +

2H R + Mg

Ca2+R + 2H+

2+

2+

Mg R + 2H

+

Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi : Ca2+R + H2SO4

CaSO4 + 2H+R

Mg2+R + H2SO4

MgSO4 + 2H+R

Perhitungan Kesadahan Kation : Air sungai Ular mengandung kation Ca 2+, Mg2+, Al3+ masing-masing 20,790 mg/l; 26,290 mg/l; 0,004 mg/l. Total kesadahan kation

= 20,790 + 26,290 + 0,004 = 47,084

mg ltr

x

1 g ltr x 0,2642 1000 mg gal

= 0,0124 gr/gal Jumlah air yang diolah

= 21,1210 kg/jam =

21,1210 kg/jam x 264,17 gal/m 3 = 5,60 gal/jam 3 996,24 kg/m

92

Kesadahan air

= 0,0124 gr/gal x 5,60 gal/jam x 24 jam/hari = 1,6666 gr/hari = 0,0016 kg/hari

Perhitungan ukuran Cation Exchanger : Jumlah air yang diolah = 5,60 gal/jam = 0,0015 gal/detik Dari tabel 12.4, Nalco Water Treatment , 1988 diperoleh data-data sebagai berikut: - Diameter Penukar Kation

= 2 ft

- Luas Penampang Penukar Kation

= 3,14 ft2

- Jumlah penukar Kation

= 1 unit

Volume Resin yang diperlukan : Total kesadahan air = 0,0016 kg/hari Dari tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh : - Kapasitas resin

= 20 kg/ft3 3

- Kebutuhan regenerant = 6 lb H 2SO4/ft resin Jadi, kebutuhan resin =

0,0016 kg/hari 3 = 0,00008 ft /day 3 20 kg/ft

0,00008 ft 3 /day Tinggi resin = = 0,000025 ft 3,14 ft 2 Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft

(Tabel 12.4, Nalco, 1988)

Sehingga, Volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft 2 = 7,85 ft 3

7,85 f t3 x 20 kg/ft 3 Waktu regenerasi H2SO4 = = 98125 hari 0,0016 kg/hari Kebutuhan regenerant H2SO4

6 lb/ft 3 = 0,0016 kg/hari x 20 kg/ft 3 = 0,00048 lb/hari = 0,0002 kg/hari

.

= 0,000008 kg/jam

b. Penukar Anion Penukar Anion berfungsi untuk menukar anion negative yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch, 1981). Reaksi yang terjadi :

93

2ROH + SO4

2-

R 2SO4 + 2OH

ROH + Cl-

-

RCl + OH-

Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi : R 2SO4 + 2 NaOH

Na2SO4 + 2ROH

RCl + NaOH

NaCl + ROH

Perhitungan kesadahan Anion Air sungai Ular mengandung anion Cl -, SO42-, dan bikarbonat masing-masing sebanyak 11,08 mg/l; 99,36 mg/l dan 84,520 mg/l. Total konsentrasi Anion = 11,08 + 99,36 + 84,520 mg

= 194,96

ltr

x

1 g ltr x 0,2642 1000 mg gal

= 0,0515 gr/gal Jumlah air yang diolah

= 5,60 gal/jam

Total kesadahan air

= 0,0515 gr/gal x 5,60 gal/jam x 24 jam/hari = 6,9216 gr/hari = 0,0069 kg/hari

Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 5,60 gal/jam = 0,0015 gal/detik Dari Tabel 12.4, Nalco,1988, diperoleh: - Diameter penukar anion = 2 ft - Luas penampang penukar anion = 3,14 ft 2 - Jumlah penukar anion = 1unit Volume resin yang diperlukan : Total kesadahan air = 0,0069 kg/hari Dari Tabel 12.7, Nalco,1988, diperoleh : 3

- Kapasitas resin

= 12 kg/ft

- Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH/ft 3 resin Jadi, kebutuhan resin =

0,0069 kg/hari = 0,0006 ft 3/day 3 12 kg/ft 3

Tinggi resin =

0,0006 ft /day 3,14 ft 2

= 0,00019 ft

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft

94

(Nalco, 1988)

2

Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft = 7,85 ft Waktu regenerasi =

7,85 ft 3 x12 kg/ft 3 0,0069 kg/hari

3

= 13652,1739 hari

5 lb/ft3 Kebutuhan regenerant NaOH = 0,0069 kg/hari x 12 kg/ft 3 = 0,0028 lb/hari = 0,0012 kg/hari = 0,00005 kg/jam

7.2.4 Daerator

Daerator berfungsi untuk memanaskan air dan menghilangkan gas terlarut yang keluar dari alat penukar ion ( ion exchanger ) sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Air hasil demineralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke daerator. Pada proses deaerator ini, air dipanaskan hingga 90 oC supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO 2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai preheater , mencegah perbedaan suhu yang mencolok antara air make-up segar dengan suhu air dalam boiler. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan pemanas listrik.

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia

Kebutuhan bahan kimia : Al2(SO4)3

= 0,1011 kg/jam

Na2CO3

= 0,0546 kg/jam

•

Ca(ClO)2

= 0,0005 kg/jam

•

H2SO4

= 0,000008 kg/jam

•

NaOH

= 0,00005 kg/jam

•

•

95

7.4 Kebutuhan Listrik

Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.4 berikut : Tabel 7.4 Perincian kebutuhan listrik pada unit proses No 1

Nama Alat

Pompa

Kode Alat J-101

Jumlah Daya (hp) 0,05

2

Pompa

J-102

0,05

3

Pompa

J-103

0,1

4

Blower

JB-101

0,05

5

Blower

JB-102

0,05

6

Blower

JB-103

0,05

7

Blower

JB-104

0,05

8

Blower

JB-105

0,05

9

Bucket Elevator

BE-101

0,05

10

Tangki Pencampur I

M-101

0,125

11

Pompa

J-104

0,25

12

Screw Conveyor

SC-101

0,5

13

Tangki Pencampur II

M-102

0,25

14

Pompa

J-105

0,25

15

Tangki Pencampur III

M-103

0,25

16

Screw Conveyor

SC-102

0,5

17

Tangki Pencampur IV

M-104

0,25

18

Pompa

J-106

0,25

19

Chemetator

CH-101

0,25

Total

3,375

96

Tabel 7.5 Perincian kebutuhan listrik pada unit utilitas No

Nama Alat

Kode Alat

Jumlah Daya (hp)

1

Pompa screening

PU-01

0,5

2

Pompa bak sedimentasi

PU-02

0,05

3

Tangki pelarutan Al2(SO4)3

TP-01

0,05

4

Pompa Al2(SO4)3

PU-03

0,05

5

Tangki pelarutan Na2CO3

TP-02

0,05

6

Pompa Na2CO3

PU-04

0,05

7

Clarifier

CL

0,05

8

Pompa clarifier

PU-05

0,5

9

Pompa sand filter

PU-06

0,5

10

Pompa MA

PU-07

0,5

11

Pompa Cooling Tower

PU-08

0,05

12

Pompa Air Proses

PU-09

0,05

13

Pompa MA

PU-10

0,05

14

Tangki pelarutan H2SO4

TP-03

0,05

15

Pompa H2SO4

PU-11

0,05

16

Pompa Cation Exchanger

PU-12

0,05

17

Tangki pelarutan NaOH

TP-04

0,05

18

Pompa NaOH

PU-13

0,05

19

Pompa Anion Exchanger

PU-14

0,05

20

Pompa Daerator

PU-15

0,05

21

Pompa Tangki Bahan Bakar

PU-16

0,05

22

Pompa Tangki Bahan Bakar

PU-17

0,05

23

Pompa MA

PU-18

0,05

24

Tangki pelarutan kaporit

TP-05

0,05

25

Pompa kaporit

PU-19

0,05

26

Pompa air domestik

PU-20

0,5

27

Pompa Laboratorium

PU-21

0,05

Total

3,6

97

Jumlah keseluruhan kebutuhan listrik untuk pabrik adalah : Tabel 7.6 Perincian kebutuhan listrik untuk pabrik No

Pemakaian

Jumlah (hp)

1

Unit Proses

3,375

2

Unit Utilitas

3,6

3

Ruang Kontrol dan Laboratorium

20

4

Bengkel

25

5

Penerangan dan Perkantoran

30

6

Perumahan

50 Total

131,975

Total kebutuhan Listrik = 131,975 hp Faktor keamanan diambil 5%, maka total kebutuhan listrik : = (1 + 0,05) x 131,975 hp = 138,5737 hp = 138,5737 hp x 0,7457 kW = 103,3344 kW Efisiensi Generator 80%, maka : Daya output generator =

103,3344 kW = 129,168 kW 0,8

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar

Kebutuhan bahan bakar adalah : 1. Untuk bahan bakar generator Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lb

(Perry, dkk, 1999)

Densitas Solar

(Perry, dkk, 1999)

= 0,89 kg/l

Daya yang dibutuhkan = 129,168 hp x 2544,5

Btu/h hp

= 328667,976 Btu/h Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah : =

328667,976 Btu/h kg 1 x 0,45359 x = 8, 4343 liter/jam 19860 Btu/lbm lbm 0,89 kg/l

98

2. Untuk bahan bakar ketel uap a. Panas yang keluar dari ketel uap : Steam/uap yang dihasilkan ketel uap (300 0C, 1 atm) = 81,2348 kg/jam o

Panas laten steam (300 C, 1 atm) = 1321,6 Btu/lbm

(Reklaitis, 1983)

= 734,8096 kcal/kg Panas laten kondensat (100oC, 1 atm) = 2257 kJ/kg (Reklaitis, 1983) = 539,1973 kcal/kg kondensat yang digunakan kembali = 84,4842 kg/jam Air umpan boiler , F b = 21,1210 kg/jam Kapasitas panas air = 0,9989 kcal/kg. oC Panas air umpan segar, Qf : o

o

Qf = 21,1210 kg/jam x 0,9989 kcal/kg. C (30 – 25) C = 105,4888 kcal/jam

( mc x H c ) + Q f

Entalpi umpan ketel, Hf = =

m total

(84,4842 kg/jam x 539,1973 kcal/kg) +105,4888 kcal/jam 81,2348 kg/jam

= 562,0638 kcal/kg Panas yang dibutuhkan boiler, Q b Q b = (Hs – Hf ) x total uap yang dihasilkan = (734,8096 kcal/kg – 562,0638 kcal/kg) x 81,2348 kg/jam = 14032,9705 kcal/jam Asumsi efisiensi boiler 80 % Total kebutuhan panas =

14032,9705 17541,2131 kcal/jam 0,8 =

= 69607,9885 Btu/h Jumlah bahan bakar

=

69607,9885 Btu/h = 3, 5049 lbm/h 19860Btu/lbm

= 1,5895 kg/jam

1,5895 kg/jam 0,89kg/l

Kebutuhan solar

=

Total kebutuhan solar

= (8,4343 + 1,7859) liter/jam

=

= 10,2202 liter/jam

99

1,7859 liter/jam

7.6 Unit Pengolahan Limbah

Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah terbentuk mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Pada pabrik pembuatan Margarin ini dihasilkan limbah cair dan padat terlarut dari proses industrinya. Sumber-sumber limbah cair-padat pada pabrik Margarin meliputi : 1. Limbah cair-padat hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotor-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik 2. Limbah Domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair 3. Limbah Laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses Pengolahan menggunakan

limbah

sistem

cair

aerated

pada

pabrik

lagoon .

ini

Skema

direncanakan

dengan

pengolahan

dengan

menggunakan aerated lagoon dapat digambarkan sebagai berikut :

Limbah Cair

Bak Penampungan

Padatan olahan untuk land fill

Bak Netralisasi

Bak Pengendapan

100

Kolam Facultative I

Kolam Facultative II

Perhitungan untuk sistem pengolahan limbah

Diperkirakan jumlah air buangan pabrik adalah sebagai berikut : 1. Limbah

cair

hasil

pencucian

peralatan

pabrik

diasumsikan

sebesar

500 liter/jam 2. Limbah domestik dan kantor Diperkirakan air buangan tiap orang untuk : - Domestik = 10 liter/hari

(Metcalf & Eddy, 1991)

- Kantor

(Metcalf & Eddy, 1991)

= 20 liter/hari

Jadi jumlah limbah domestik dan kantor : = 148 orang x (10 + 20) l/hari x 1 hari/ 24 jam = 185 liter/jam 3. Laboratorium = 15 liter/jam Total air buangan = 500 liter/jam + 185 liter/jam + 15 liter/jam 3

= 700 liter/jam = 0,7 m /jam

7.6.1. Bak Penampungan

Fungsi : tempat menampung air buangan sementara 3

Laju volumentrik air buangan

= 0,7 m /jam

Waktu penampungan air buangan

= 10 hari

Volume air buangan

= 0,7 m3/jam x 10 hari x 24 jam = 168 m3

Bak berisi 80 % maka volume bak

168 m 3 = 210 m3 = 0,8

Jika digunakan 2 bak penampungan maka : Volume 1 bak = ½ x 210 m3 3

= 105 m

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - Panjang bak, p = 1,5 x lebar bak, l - Tinggi bak, t = lebar bak, l

101

maka, volume bak = p x l x t 105 m3

= 1,5 l x l x l l =

3

168 1,5

= 4,1218 m

jadi, panjang bak, p = 1,5 x 4,1218 m = 6,1827 m Lebar bak, l

= 4,1218 m

Tinggi bak, t = 4,1218 m = 25,4838 m2

Luas bak

7.6.2

Bak Pengendapan Awal

Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan Laju volumentrik air buangan

= 0,7 m3/jam

Waktu tinggal air

= 2 jam

Volume air buangan

= 0,7 m3/jam x 2 jam 3

= 1,4 m Bak berisi 80 % maka volume bak

=

1,4 m 3 0,8

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - Panjang bak, p = 2 x lebar bak, l - Tinggi bak, t

= lebar bak, l

maka, volume bak = p x l x t 1,75 m3

=2lxlxl l =

3

1, 75 2

=

0,95 m

jadi, panjang bak, p = 2 x 0,95 m = 1,9 m Lebar bak, l

= 0,95 m

Tinggi bak, t = 0,95 m Luas bak

= 1,805 m2

102

= 1,75 m 3

7.6.3

Bak Netralisasi

Fungsi : tempat untuk menetralkan pH limbah Laju volumentrik air buangan

= 0,7 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 3 hari

Volume air buangan

= 0,7 m3/jam x 3 hari x 24 jam = 50,4 m3

Bak berisi 80 % maka volume bak

50,4 50,4 m 3 = 63 m 3 = 0,8

Jika digunakan 2 bak penetralan maka : Volume 1 bak = ½ x 63 m3 = 31,5 m3 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - Panjang bak, p = 1,5 x lebar bak, bak, l - Tinggi bak, t

= lebar bak, l

maka, volume volume bak = p x l x t 3

31,5 m

= 1,5 l x l x l l =

3

31,5 1, 5

2,7589 m = 2,7589

jadi, panjang bak, p = 1,5 x 2,7589 m = 4,1383 4,1383 m Lebar bak, l

= 2,7589 m

Tinggi bak, t = 2,7589 m Luas bak

= 11,4171 m2

Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5 (Hammer, 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998). (Kep.42/MENLH/10/1998). Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu (Na 2CO3). Kebutuhan Na 2 CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 gr Na 2CO3/30 ml air limbah (Lab. Analisa MIPA USU, 1999). 3

Jumlah air buangan = 0,7 m /jam = 700 liter/jam Kebutuhan Na2CO3 = 700 liter/jam x

150 150 mg 1 kg x = 3,5 kg/jam 0,03 liter liter 10 6 m g

103

7.6.4

Kolam Facultative

Proses anaerobic berlangsung didasar kolam, tanpa kehadiran oxygen dan proses aerobic berlangsung di kedalaman dimana oxygen dapat di suplai oleh aerator. Padatan organik yang mengendap ke dasar kolam akan mengalami proses anaerobic oleh bakteri anaerobic yaitu E.coli di dasar kolam, sedangkan padatan

organik terlarut dari sumber limbah maupun senyawa-senyawa bereduksi hasil metabolisme bakteri anaerobic dari dasar kolam akan diproses secara aerobic oleh bakteri Nitrosomonas Nitrosomonas dan diaerasi secara kontinu oleh aerator. Dalam desain sistem pengolahan limbah pabrik ini digunakan 2 unit kolam facultative yang dipasanag seri dan dalam kolam perama (primary pond) di pasang 1 unit aerator untuk mensuplai kebutuhan oksigen. Perhitungan Kolam Facultative

1. Kolam Facultative I 3

Laju volumetrik (Q) = 0,7 m /jam = 700 Ltr/jam = 16.800 Ltr/hari Ltr/hari BOD5 (So)

= 783 mg/Ltr mg/Ltr

(Nalco, 1988)

Direncanakan : Waktu tinggal 10 hari a. Menentukan ukuran Volume kolam = Q x t = 0,7 m3/jam x 10 hari x 24 jam/hari = 168 m3 Kedalaman kolam direncanakan 2 meter

168 m 3 Luas area kolam, A = = 84 m 2 2 m b. Penentuan BOD Effluent , S o

Suhu udara di Indonesia berkisar 25 - 37 C. Untuk desain dipakai suhu minimum karena pertumbuhan mikroba adalah minimum pada suhu tersebut sehingga kemungkinan kegagalan dalam sistem pengolahan limbah pabrik dapat dikurangi. dikurangi. Konstanta laju pertumbuhan pada suhu 25 oC (k 25 25), dihitung dengan persamaan : (T – 20) k T = k 20 20.θ

(Pers. 2-25 Metcalf & Eddy, 2003)

104

Dimana : θ

= koefisien suhu (1,03 – 1,12)

k 20 20 = 0,2 – 1,0 -1 Dalam hal ini diambil, θ = 1,03 dan k 20 20 = 0,2 hari

k 25 25 = 0,2 x (1,03)

(25 – 20)

= 0,2319 hari

-1

Efisiensi penghalangan BOD, η = 70–90 % ; diambil efisiensi penghilangan BOD BOD = 80 %

(Tabel 8.1 Arceivala, 1998)

= 50 – 150 mg/liter ; diambil Suspended solid , SS effluent = SS = 100 mg/liter


VS S VSS = 5 0 - 8 0 % ; diambil = 70 % SS


BOD yang dapat dihilangkan

= So – (So x η) = 783 – (783 x 0,8) 0, 8) = 156,6 mg/liter

BOD5 dari VSS effluent Total BOD effluent

= 0,77 x 0,7 x 100 = 53,90 mg/liter

= 156,6 mg/liter mg/liter + 53,90 mg/liter = 210,5 mg/liter

c. Oksigen yang dibutuhkan Efisiensi penghilangan padatan total ; η =

=

Padata Padatann total total masuk masuk - Padatan Padatan total total keluar keluar Padatan Padatan total total masuk masuk 783 mg/lite mg/literr - 210,5 210,5 mg/li mg/liter ter x 100% = 73,12 % 783 mg/liter



1000 l



m3

O2 = 0,555 x 1,4 x 78 783 mg/l x0 x 0,7 m 3 /jam x

x

1 kg 



10 6 mg 

= 0,4259 kg/jam d. Daya aerator Kebutuhan daya aerator berkisar 0,3 – 2 kg gas/kW.jam, dipakai dengan daya aerator = 0,3 kg gas/kW.jam. Konsentrasi oksigen di udara 21 % mol (23,3 % massa) Total daya aerator = 0,4259 kgO2/jam x

1 1 k W .j a m x 0,2 33 0 ,3 k g

= 6,093 kW = 8,1708 hp

105

2. Kolam Facultative II Laju alir volumetric air, Q = 0,7 m3/jam BOD5, So = 97,9 mg/liter mg/liter

(Nalco, 1988)

Waktu tinggal 10 hari a. Menentukan ukuran Volume kolam = Q x t 3

= 0,7 m /jam x 10 hari x 24 jam/hari 3

= 168 m

Kedalaman kolam direncanakan 2 meter Luas area kolam, A =

168 m 3 2 m

= 84 m 2

b. Penentuan BOD Effluent , S Suhu udara di Indonesia berkisar 25 - 37 oC. Untuk desain dipakai suhu minimum karena pertumbuhan mikroba adalah minimum pada suhu tersebut sehingga kemungkinan kegagalan dalam sistem pengolahan limbah pabrik dapat dikurangi. dikurangi. Konstanta laju pertumbuhan pada suhu 25 oC (k 25 25), dihhitung dengan persamaan : k T = k 20 20.θ

(T – 20)

Dimana : θ

(Pers. 2-25 Metcalf & Eddy, 2003)

= koefisien suhu (1,03 – 1,12)

k 20 20 = 0,2 – 1,0 Dalam hal ini diambil, θ = 1,03 dan k 20 20 = 0,2 hari k 25 25 = 0,2 x (1,03)

(25 – 20)

= 0,2319 hari

-1

-1

Efisiensi penghlangan penghlangan BOD, η = 70 –90 % ; diambil efisiensi efisiens i penghilangan BOD = 80 %


= 50 – 150 mg/liter ; diambil Suspended solid , SS effluent = SS = 50 mg/l mg/liter iter VSS SS


= 50 − 80 % ; diambil = 70 %

BOD yang dapat dihilangkan


= So – (So x η) = 97,9 – (97,9 x 0,8) = 19,58 mg/liter

BOD5 dari VSS effluent

= 0,77 x 0,7 x 50 = 26,95 mg/liter

106

Total BOD effluent

= 19,58 mg/liter mg/liter + 26,95 mg/liter = 46,53 mg/liter

c. Oksigen yang dibutuhkan Efisiensi penghilangan padatan total ; η =

=

Pada tan total masuk Pada tan total keluar −

Pada tan total masuk

97 ,9 mg / liter 46 ,53 mg / liter x 100% = 52,5% 97 ,9 mg / liter −



1000 l



m3

O2 = 0,525 x 1,4 x 97,9 mg/l x 0,7 m3/jam x

x

1 kg 



10 6 mg 

= 0,0504 kg/jam d. Daya aerator Kebutuhan daya aerator berkisar 0,3 – 2 kg gas/kW.jam, dipakai dengan daya aerator = 0,3 kg gas/kW.jam. Konsentrasi oksigen di udara 21 % mol (23,3 % massa) Total daya aerator = 0,0504 kgO2/jam x

1 1 k W .j a m x 0 ,2 3 3 0,3 k g

= 0,7210 kW = 1 hp

7.7

Luas area pengolahan limbah

Tabel 7.7 Jumlah luas area pengolahan limbah No

Unit Unit

Luas Luas area area (m )

1

Bak penampungan

25,4838

2

Bak pengendapan awal

3

Bak netralisasi

4

Kolam facultative I

84

5

Kolam facultative II

84

1,805 11,4171

Total

206,706

Luas area pengolahan limbah diambil 120 % dari total, maka : Luas area pengolahan limbah = 120 % x 206,706 m 2 = 248,0472 m 2

107

7.8

Spesifikasi Peralatan Utilitas (diperoleh dari Lampiran D)

7.8.1 Screening (SC)

Fungsi Fungsi

: Untuk menyaring partikel-partikel padat dan kotoran dari air sungai

Jenis

: Bar screening

Bahan konstruksi : Stainless steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: T = 30 C; P = 1 atm

o

Spesifikasi : Ukuran screening Lebar

:2m

Panjang

:2m

Ukuran bar Lebar bar

: 5 mm

Tebal

: 20 mm

Bar clear spacing : 20 mm Jumlah bar

: 50 buah

7.8.2 Pompa Screening (PU-01)

Fungsi Fungsi

: Untuk memompakan memompakan sedimentasi

Jenis

: Pompa Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi : Debit pompa

: 0,0199 ft3/s

Diameter pompa pompa

: 1,2441 in

Schedule number : 40 Kecepatan alir

: 13,2 ft/s

Total friksi

: 3,9748 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 29,605 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: ½ hp

Bahan konstruksi : commercial steel

108

air

sungai

menuju

bak

7.8.3 Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi Fungsi

: Untuk menampung menampung air sungai untuk dipompakan ke clarifier

Jenis

: Bak dengan permukaan persegi

Bahan konstruksi

: Beton

Volume bak

: 17,0570 m3

Luas penampung

: 13,7826 m

2

7.8.4 Pompa Bak Sedimentasi (PU-02)

Fungsi Fungsi

: Untuk memompakan memompakan air sungai dari bak sedimentasi menuju tangki clarifier

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


3

: 0,0199 ft /s

Diameter pompa pompa : 1,2441 in Schedule number : 40 Kecepatan alir

: 3,3167 ft/s

Total friksi

: 10,2 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 20,043 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: ¼ hp


7.8.5 Tangki Pelarutan Alum (TP-01)

Fungsi Fungsi

: Tempat Tempat melarutkan aluminium sulfat Al2(SO4)3

Jenis

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 C ; P = 1 atm

o

Spesifikasi : Kapasitas tangki : 0,0642 m3 Diameter tangki : 0,3943 m

109

Tinggi Tinggi silinder

: 0,5257 0,5257 m

Tinggi Tinggi tangki

: 0,5257 m

Pdesain

: 18,6881 psia

Tebal silinder

: 0,0525 in

Tebal head stand. st and. : 0,0525 in Pengaduk

: - Jenis pengaduk - Diameter pengaduk pengaduk

: Flat six-blade turbine : 0,4312 ft

- Kecepatan Kecepatan pengaduk pengaduk : 1 rps - Daya pengaduk

: 1/20 hp

7.8.6 Pompa Alum (PU-03)

Fungsi Fungsi

: Menginjeksikan Menginjeksikan larutan alum ke clarifier

Jenis


Jumlah

: 1 unit


: 6.10 -7 ft3/s


: 0,0118 in


: 0,0015 ft/s

Total friksi

: 0,0001 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 16,4051 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.7 Tangki Pelarutan Na2CO3 (TP-02)

Fungsi Fungsi

: Tempat melarutkan natrium karbonat, Na2CO3

Jenis



: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm

Spesifikasi : Kapasitas tangki : 0,0359 m3

110

Diameter tangki : 0,3249 m Tinggi Tinggi silinder

: 0,4332 0,4332 m

Tinggi Tinggi tangki

: 0,4332 m

Pdesain

: 18,5318 psia

Tebal silinder silinde r

: 0,0506 in

Tebal head stand. stand. : 0,0506 in Pengaduk

: - Jenis pengaduk - Diameter pengaduk pengaduk

: Flat six-blade turbine : 0,3553 ft

- Kecepatan Kecepatan pengaduk pengaduk : 0,1 rps - Daya pengaduk

: 1/20 hp

7.8.8 Pompa Na2CO3 (PU-04)

Fungsi Fungsi

: Menginjeksikan Menginjeksikan larutan Na2CO3 ke clarifier.

Jenis


Jumlah

: 1 unit


: 3.10 -7 ft3/s


: 0,008 in


: 0,007 ft/s

Total friksi

: 7.10-7 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 16,405 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.9 Clarifier (CL)

Fungsi Fungsi

: Sebagai tempat untuk memisahkan kontaminasikontaminan terlarut dan tersuspensi dalam air dengan menambahkan alum dan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi sempurna

Jenis



: 1 buah

111

Kondisi operasi

o

: T = 30 C ; P = 1 atm

Spesifikasi : Kapasitas clarifier : 2,0305 m3 Diameter clarifier : 0,9285 m Tinggi Tinggi clarifier

: 1,3927 m

Waktu pengendapan pengendapa n

: 1 jam

Daya pengadukan : 1/20 hp

7.8.10 Pompa Clarifier (PU-05)

Fungsi Fungsi

: Untuk memompakan memompakan air dari tangki clarifier ke sand filter

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Spesifikasi : 3

Debit pompa

: 0,0199 ft /s

Diameter pompa : 1,2441 in Schedule number : 40 Kecepatan alir

: 3,3167 ft/s

Total friksi

: 13 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 29,405 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: ½ hp


7.8.11 Sand Filter (SF)

Fungsi Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Jenis

: Silinder Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi Jumlah

: Carbon steel SA-283 Grade C

: 1 buah

Kondisi operasi : T = 30oC ; P = 1 atm Spesifikasi : Kapasitas tangki

3

: 2,4366 m

112

Diameter tangki

: 1,2303 m

Tinggi silinder

: 1,6403 m

Tinggi tangki

: 1,9478 m

Pdesain

: 18,6541 psia

Tebal silinder

: 0,0747 in

Tebal head stand.

: 0,0747 in

7.8.12 Pompa Sand Filter (PU-06)

Fungsi

: Memompakan air dari sand filter ke menara air

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0199 ft3/s


: 3,3167 ft/s

Total friksi

: 12,11 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 28,515 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: ½ hp


7.8.13 Menara Air (MA)

Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan sebagai air proses dan air domestik

Jenis

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 C ; P = 1 atm

o

Spesifikasi : Kapasitas tangki

: 2,4366 m3

Diameter tangki

: 1,3253 m

Tinggi silinder

: 1,7670 m

113

Tinggi tangki

: 1,7670 m

Pdesain

: 20,0895 psia

Tebal silinder

: 0,0799 in

Tebal head stand

: 0,0799 in

7.8.14 Pompa MA (PU-07)

Fungsi

: Memompakan air dari menara air ke menara air pendingin

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


3

: 0,0816 ft /s

Diameter pompa : 1,1023 in Schedule number : 40 3

Kecepatan alir

: 2,7167 ft /s

Total friksi

: 9,2832 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/2 hp


7.8.15 Menara Pendingin Air (CT)

Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas

Jenis

: Mechanical induced darft fan

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 20oC ; P = 1 atm

Spesifikasi : Kapasitas

: 10,0212 m3

Panjang

: 6 ft

Lebar

: 6 ft

Tinggi

: 6 ft

Daya

: 0,2206 hp

114

7.8.16 Pompa Menara Pendingin Air (PU-08)

Fungsi

: Memompakan air pendingin dari menara pendingin ke proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0163 ft3/s


: 4,3935 ft/s

Total friksi

: 27,24 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 37,083 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: ½ hp


7.8.17 Pompa Air Proses (PU-09)

Fungsi

: Untuk memompakan air dari menara air ke proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


3

: 0,001 ft /s


: 2,5 ft/s

Total friksi

: 80,1 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 96,505 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


115

7.8.18 Pompa MA (PU-10)

Fungsi

: Memompakan air dari menara air ke cation exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0002 ft3/s


: 0,5 ft/s

Total friksi

: 2,4228 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.19 Tangki Pelarutan Asam Sulfat, H2SO4 (TP-03)

Fungsi

: Tempat melarutkan Asam Sulfat, H2SO4

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm

Spesifikasi : -6

3

Kapasitas tangki

: 3,24.10 m

Diameter tangki

: 0,0146 m

Tinggi silinder

: 0,0195 m

Tinggi tangki

: 0,0195 m

Pdesain

: 17,6131 psia

Tebal silinder

: 0,0424 in

Tebal head stand.

: 0,0424 in

Pengaduk

: - Jenis pengaduk


- Diameter pengaduk : 0,0159 ft - Kecepatan pengaduk : 0,1 rps - Daya pengaduk

116

: 1/20 hp

7.8.20 Pompa H2SO4 (PU-11)

Fungsi

: Memompakan larutan H2SO4 ke cation exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 5,7.10-11 ft3/s


: 1,4.10-7 ft/s

Total friksi

: 9.10-12 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 16,405 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.21 Penukar Kation/ Cation Exchanger (CE)

Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Jenis

: Silinder vertikal dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm


: 0,0254 m3

Diameter tangki

: 0,2687 m

Tinggi silinder

: 0,3582 m

Tinggi tangki

: 0,415 m

Pdesain

: 17,897 psia

Tebal silinder

: 0,0486 in

Tebal head stand.

: 0,0486 in

117

7.8.22 Pompa Cation Exchanger (PU-12)

Fungsi

: Memompakan air dari cation exchanger ke anion exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


3

: 0,0002 ft /s


: 0,5 ft/s

Total friksi

: 2,4223 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp

Bahan konstruksi : commercial steel 7.8.23 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)

Fungsi

: Tempat melarutkan NaOH.

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 C ; P = 1 atm

o


: 1,8.10-5 m3

Diameter tangki

: 0,0258 m

Tinggi silinder

: 0,0344 m

Tinggi tangki

: 0,0344 m

Pdesain

: 17,6436 psi

Tebal silinder

: 0,426 in

Tebal head stand.

: 0,426 in

Pengaduk

: - Jenis pengaduk


- Diameter pengaduk : 0,0282 ft - Kecepatan pengaduk : 1 rps - Daya pengaduk

118

: 1/20 hp

7.8.24 Pompa NaOH (PU-13)

Fungsi

: Memompakan larutan NaOH ke anion exchanger

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 3,14.10-10 ft3/s


: 8.10-6 ft/s

Total friksi

: 8.10-9 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 16,4 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.25 Penukar Anion (AE)

Fungsi

: Mengikat sisa-sisa anion yang keluar dari kation exchanger

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 C ; P = 1 atm

o


: 0,0254 m3

Diameter tangki

: 0,2687 m

Tinggi silinder

: 0,3582 m

Tinggi tangki

: 0,4254 m

Pdesain

: 17,9412 psia

Tebal silinder

: 0,0488 in

Tebal head stand.

: 0,0488 in

119

7.8.26 Pompa Anion Exchanger (PU-14)

Fungsi

: Memompakan air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0002 ft3/s


: 0,5 ft/s

Total friksi

: 2,0204 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.27 Deaerator (DE)

Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 90oC ; P = 1 atm


: 0,03 m3

Diameter tangki

: 0,2841 m

Tinggi silinder

: 0,3787 m

Tinggi tangki

: 0,4497 m

Pdesain

: 16,5834 psia

Tebal silinder

: 0,0487 in

Tebal head stand.

: 0,0487 in

120

7.8.28 Pompa Deaerator (PU-15)

Fungsi

: Memompakan air dari deaerator ke boiler

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,0002 ft3/s


: 0,5 ft/s

Total friksi

: 1,7265 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.29 Ketel Uap (KU)

Fungsi

: Memanaskan air hingga menjadi steam untuk keperluan proses

Jenis

: Pipa api

Bahan konstruksi

: Aluminium untuk bejana dan stainless steel untuk pipa

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: T = 300 C ; P = 1 atm

o

Uap yang dihasilkan : 21,121058 kg/jam Daya boiler

: 1,8386 hp

Jumlah pipa boiler

: 2 buah

121

7.8.30

Tangki Bahan Bakar (TB)

Fungsi

: Menyimpan bahan bakar untuk generator dan ketel uap

Jenis

: Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk datar


: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 C ; P = 1 atm

o

Spesifikasi : Kapasitas tangki : 2,9433 m3 Diameter tangki

: 1,4114 m

Tinggi silinder

: 1,8818 m

Tinggi tangki

: 1,8818 m

Pdesain

: 19,9748 psia

Tebal silinder

: 0,0822 in

Tebal head stand : 0,0822 in

7.8.31

Pompa Tangki Bahan Bakar – 01 (PU-16)

Fungsi

: Mengalirkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 2.10-5 ft3/s


: 0,05 ft/s

Total friksi

: 0,0504 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp


122

7.8.32

Pompa Tangki Bahan Bakar – 02 (PU-17)

Fungsi

: Mengalirkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 8.10-5 ft3/s


: 0,2 ft/s

Total friksi

: 0,4044 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp


7.8.33

Pompa MA (PU-18)

Fungsi

: Memompakan air dari menara air ke tangki air domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,002 ft 3/s


: 2,8 ft/s

Total friksi

: 36,6 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 46,443 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


123

7.8.34 Tangki Pelarutan Kaporit, Ca(OCl2) (TP-05)

Fungsi

: Tempat melarutkan kaporit, Ca(OCl2)

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30oC ; P = 1 atm

Spesifikasi : 3

Kapasitas tangki

: 0,0004 m

Diameter tangki

: 0,0726 m

Tinggi silinder

: 0,0968 m

Tinggi tangki

: 0,0968 m

Pdesain

: 17,748 psia

Tebal silinder

: 0,0438 in

Tebal head stand.

: 0,0438 in

Pengaduk

: - Jenis pengaduk


- Diameter pengaduk : 0,0794 ft - Kecepatan pengaduk : 0,1 rps - Daya pengaduk

: 1/20 hp

7.8.35 Pompa Kaporit (PU-19)

Fungsi

: Memompakan larutan Ca(OCl)2 ke tangki air domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


-9

3

: 3.10 ft /s


: 7,5.10-6 ft/s

Total friksi

: 2.10 ft.lbf/lbm

Kerja poros


Daya pompa

: 1/20 hp

-8


124

7.8.36 Tangki Air Domestik (F)

Fungsi

: Tempat menampung sementara air domestic selama 1 hari

Jenis

: Silinder vertikal dengan tutup dan alas berbentuk datar

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi

: T = 30 C ; P = 1 atm

o


: 0,2195 m3

Diameter tangki

: 0,5941 m

Tinggi silinder

: 0,7921 m

Tinggi tangki

: 0,7921 m

Pdesain

: 18,7115 psia

Tebal silinder

: 0,0578 in

Tebal head stand.

: 0,0578 in

7.8.37 Pompa Air Domestik (PU-20)

Fungsi

: Memompakan air domestik ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 0,002 ft 3/s


: 2,8 ft/s

Total friksi

: 40 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 49,843 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: ½ hp


125

7.8.38 Pompa Laboratorium (PU-21)

Fungsi

: Memompakan air domestik ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


: 2.10-4 ft3/s


: 0,5 ft/s

Total friksi

: 34,89 ft.lbf/lbm

Kerja poros

: 51,295 ft.lbf/lbm

Daya pompa

: 1/20 hp


126

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK Tata letak peralatan dan lokasi dalam suatu rancangan pabrik merupakan suatu syarat untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik yang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenis dan jumlah peralatan serta kelistrikan.

8.1 Lokasi Pabrik

Secara geografis, penentuan lokasi dan tata letak pabrik merupakan salah satu hal penting yang perlu diperhatikan dalam perencanaan suatu pabrik. Dimana penetuan lokasi dan tata letak menentukan kemajuan serta keberlangsungan dalam persaingan pabrik itu sendiri di masa kini dan yang akan datang. Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di sekitar lokasi pabrik. (Peters & Timmerhaus, 2004). Tata letak dalam suatu rancangan diagram alir proses merupakan syarat penting di dalam memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik atau untuk desain secara terperinci pada masa datang. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga dapat diperoleh perhitungan biaya secara terperinci sebelum pendirian. Berdasarkan faktor–faktor tersebut, maka pabrik pembuatan Margarin ini direncanakan berlokasi di daerah Perbaungan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara. Berikut ini adalah dasar–dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik :

8.1.1

Faktor Primer/Utama

1. Letak Sumber Bahan Baku Suatu pabrik sebaiknya didirikan di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku, disamping juga harus di perhatikan jarak pabrik tersebut dengan daerah

127

pemasaran, sehingga pengaduan transportasi mudah diatasi. Bahan baku utama pembuatan Margarin adalah Minyak Jagung dan RBDP Stearin. Minyak jagung di impor dari luar negeri seperti Singapura, India, Amerika Serikat dan Negara lainnya. Sedangkan RBDP Stearin merupakan hasil dari perkebunan Negara, swasta maupun rakyat yang banyak terbesar di kawasan Sumatera Utara. Bahan pembantu Vitamin A, β-karoten, TBHQ, Skim Milk , NaCl, Na2CO3, Lecithin serta bahan pembantu lainnya untuk kebutuhan utilitas, pemurnian air di peroleh dari produk dalam negeri yang berasal dari daerah (propinsi) ataupun dari luar propinsi melalui pelabuhan Belawan, yaitu sekitar 40 km dari lokasi pabrik yang tentunya akan menghemat biaya perusahaan. 2. Pemasaran Produk Hal–hal yang perlu diperhatikan dalam pemasaran produk adalah : •

Daerah pemasaran produk serta pengaruh dan persaingan yang ada.

•

Kemampuan daya serap pasar dan prospek pemasaran dimasa yang akan datang.

•

Jarak pemasaran dari lokasi pabrik sampai dengan daer ah yang dituju.

•

Sistem pemasaran yang terpakai.

•

Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik yang masih cukup luas dan harganya terjangkau.

3. Transportasi Faktor transportasi yang perlu diperhatikan dalam menentukan lokasi pendirian pabrik, yaitu transportasi bahan baku dan transportasi produk, serta jarak lokasi pabrik dengan pemasaran yang dapat terjangkau. Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik pembuatan Margarin ini merupakan kawasan perluasan industri (didaerah Zona Industri), yang memiliki sarana pelabuhan dan pengangkutan darat dalam pemasaran produk dan pembelian bahan baku. 4. Tenaga Kerja Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik. Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para tenaga kerja yang akan memperoleh pekerjaan. Para tenaga kerja ini merupakan

128

tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan, baik yang terdidik maupun yang belum terdidik. 5. Bahan Bakar Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang paling penting. Pembangkit listrik utama untuk pabrik adalah menggunakan generator diesel yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina. Selain itu, kebutuhan tenaga listrik juga dapat diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). 6. Persediaan Air Setiap pabrik mungkin dan pasti memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, yang digunakan untuk mendukung jalannya proses produksi maupun untuk memenuhi kebutuhan air domestik bagi karyawan. Kebutuhan air diperoleh dari sungai Ular, Kabupaten Deli Serdang yang panjang 150 km 3

dengan debit pada musim kemarau 60 m /detik dan pada musim hujan 100 3

m /detik. Sungai Ular yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

8.1.2

Faktor Sekunder

Yang termasuk ke dalam faktor sekunder antara lain : 1. Harga Tanah dan Gedung Harga tanah dan pembangunan gedung perlu dikaitkan dengan rencana jangka panjang untuk masa mendatang. Tanah yang tersedia cukup luas dan biaya tanah serta bangunan untuk pendirian pabrik relatif terjangkau. 2. Kemungkinan Perluasan Kemungkinan perluasan merupakan suatu faktor yang penting untuk kelangsungan perkembangan pabrik. Perluasan ini dapat dilakukan disekitar lokasi pabrik, karena masih tersedia areal kosong dan tidak mengganggu pemukiman masyarakat yang ada disekitar pabrik. 3. Masyarakat Sekitar Lokasi Sikap dan tanggapan masyarakat daerah pembangunan industri tersebut sangat perlu sekali untuk diperhatikan secara seksama karena hal ini merupakan suatu faktor yang ikut dalam penentuan perkembangan industri. Masyarakat daerah dapat merupakan sumber tenaga kerja yang potensial maupun sebagai tempat

129

pemasaran produk, tetapi keselamatan dan keamanan dalam masyarakat perlu dijaga dengan baik, misalnya bahan bangunan pabrik yang berbahaya harus dicarikan pengaman dalam pembuangannya, walaupun bagi pabrik itu merupakan suatu tambahan biaya, tetapi hal ini merupakan keharusan bagi perusahaan sebagai sumbangannya kepada masyarakat. Di mana hal tersebut akan menimbulkan sikap masyarakat yang mendukung berdirinya pabrik tersebut. 4. Iklim di Daerah Lokasi Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik ada kalanya membutuhkan kondisi operasi tertentu, misalnya kelembapan udara, suhu rata–rata sekitar pabrik, panas matahari dan variasi iklim kemungkinan berkaitan dengan kegiatan proses, penyimpanan bahan baku dan produk. Iklim juga dapat mempengaruhi gairah kerja, moral pada karyawan, sebab keaktifan kerja para karyawan dapat meningkatkan hasil produksi. Walaupun saat ini ruang kerja dapat diatur dengan Air Conditioner (AC) dan heater sehingga pengaruh keadaan diluar ruang dapat dihindari tetapi semua pengaturan ini akan menambah beban biaya. 5. Keadaan Tanah Sifat–sifat mekanis tanah dan tempat pembuangan industri harus diketahui. Hal ini berkaitan dengan rencana pembangunan pondasi untuk bangunan gedung, dan alat–alat pabrik. Misalnya untuk mesin pabrik tertentu yang memerlukan pondasi kuat sehingga keadaan mekanik tanah yang akan diberi beban ini harus diketahui. 6. Perumahan Mengingat di daerah lokasi pabrik belum banyak tersedia perumahan bagi karyawan, maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan (mess) sebagai salah satu daya tarik bagi karyawan yang akan bekerja di pabrik.

130

8.2 Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen–komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku hingga menjadi produk. Desain yang rasional harus memasukkan susunan areal proses, persediaan dan areal pemindahan/area alternatif dalam posisi yang efisien dan dengan melihat pada faktor–faktor sebagai berikut : 1. Urutan proses produksi. 2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum dikembangkan pada masa mendatang. 3. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, tenaga list rik dan bahan baku. 4. Pemeliharaan dan perbaikan. 5. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran. 6. Bangunan, menyangkut luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. 7. Fleksibilitas

dalam

perencanaan

tata

letak

harus

dipertimbangkan

kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan–perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. 8. Masalah pembuangan limbah cair. 9. Service area, seperti kantin, tempat parkir, tempat ibadah dan sebagainya di atur sedemikian rupa sehingga tidak perlu terlalu j auh dari tempat kerja. 10. Letak tempat Misalnya di suatu lokasi yang agak tinggi, bila digunakan untuk menempatkan tangki penyimpanan cairan maka cairan dalam tangki tersebut dapat dialirkan ketempat yang lebih rendah t anpa menggunakan pompa. 11. Fasilitas jalan Gudang dan kantor sebaiknya di tempatkan dekat jalan, tujuannya untuk memperlacar arus lalu lintas.

131

12. Letak alat–alat Jika suatu pabrik masih perlu diolah lebih lanjut pada unit berikutnya maka unitnya dapat disusun berurutan sehingga sistem pemipaan dan penyusunan letak pompanya lebih sederhana. 13. Keamanan Pada perancangan tata letak alat perlu dipertimbangkan pengurangan terjadinya bahaya kebakaran, peledakan, racun bagi karyawan dan bahaya mekanik yang dapat menyebabkan cacat tubuh. Oleh karena itu, sifat–sifat berbahaya dari bahan kimia yang digunakan harus diketahui. 14. Plant service Unit pembangkit tenaga uap dan listrik dipilih di suatu tempat yang sesuai agar tidak mengganggu terhadap operasi pabrik. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti (Peters & Timmerhaus, 2004) : 1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi sehingga mengurangi material handling . 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak. 3. Mengurangi ongkos produksi. 4. Meningkatkan keselamatan kerja. 5. Mengurangi kerja seminimum mungkin. 6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.

8.3 Perincian Luas Tanah

Perincian luas tanah yang dipakai secara tepat dan efisien untuk lokasi pendirian pabrik Margarin di perkirakan sebagai berikut :

132

Tabel 8.1 Perincian luas bangunan No

Nama Bangunan

2

Ukuran (m)

Jumlah

Luas (m )

1

Areal proses

100 x 35

1

3.500

2

Areal bahan baku

20 x 15

1

300

3

Areal produk

25 x 20

1

500

4

Laboratorium

10 x 10

1

100

5

Pengolahan limbah

20 x 15

1

300

6

Pengolahan air

25 x 20

1

500

7

Stasiun operator

10 x 10

1

100

8

Ruang Boiler

10 x 10

1

100

9

Pembangkit listrik

20 x 5

1

100

10

Bengkel

15 x 10

1

150

11

Unit pemadam kebakaran

10 x 10

1

100

12

Perkantoran

20 x 20

1

400

13

Kantin

10 x 10

1

100

14

Perpustakaan

10 x 10

1

100

15

Tempat ibadah

5 x 10

1

50

16

Parkir

20 x 15

2

600

17

Taman

20 x 15

1

300

18

Sarana olahraga

20 x 35

1

700

19

Daerah perluasan

40 x 20

1

800

20

Poliklinik

10 x 10

1

100

21

Pos keamanan

2,5 x 2

2

10

22

Perumahan karyawan

300 x 10

1

3000

23

Jalan

-

-

400

-

-

12.310

Total

Jadi, diperkirakan pengadaan tanah untuk pembangunan pabrik Margarin ini 10 % dari luas total perincian area = 1231 m2. Sehingga luas area seluruhnya adalah = 2

2

2

12.310 m + 1.231 m = 13.541 m .

133

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN Masalah organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini menyangkut efektivitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan dalam memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau mana jemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada organisasi yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada secara otomatis organisasi akan berkembang.

9.1 Organisasi Perusahaan

Perkataan organisasi, berasal dari kata lain "organum" yang dapat berarti alat, anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : "Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama", sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : "suatu sistem dari pada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih" (Manulang, 1982). Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing– masing.

Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi, yaitu (Sutarto, 2002) : 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk–bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian, 1992) : 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsional

134

DAFTAR PUSTAKA Akoh, C.C. dan Min, D.B., 2002, "Food Lipid Chemistry, Nutrition, And Biotechnology", Second Edition, Marcel Dekker, INC. New York. Anonim, Harian Analisa, 4 November 2008. Anonim, 2007, “Produksi Margarin”, http://www.soci.org, 13 Juli 2009. Anonim, 2002, “Margarin”, http://web.ipb.ac.id , 27 Juli 2009. Anonim, 2003, “Komposisi Margarin”, http://www.malaysiapalmoil.org, 27 Juli 2009. Anonim, 2003, “Minyak Jagung”, Agustus 2009.

http://balitsereal.litbang.deptan.go.id , 12

Anonim, 2002, “Phytosterol”, http://www.cyberlipid.org/sterols, 12 Agustus 2009. Anonim, 2003, http://www.fao.org/ag/agn/agns/jecfa/cta/69/Phytosterols, 2009.

“Phytosterol”, 12 Agustus

Anonim, 2004, “Minyak Sawit”, http://www.depperin.go.id , 12 Agustus 2009. Anonim, 2006, “Corn Oil”, http://www.corn.org, 12 Agustus 2009. Anonim, 2007, “Lecithin”, http://www.mountainroseherbs.com, 28 Agustus 2009. Anonim, 2005, “Beta Karoten”, http://www.ch.ic.ac.uk , 28 Agustus 2009. Anonim, 2006, “Interesterifikasi”, http://madja.files.wordpress.com, 3 September 2009. Anonim, 2002, “Gas Hidrogen”, http://www.en.wikipedia.org, 10 Oktober 2009. Anonim, 2000, “Fixed Bed Reactor”, http://jbrwww.che.wisc.edu, 15 Oktober 2009. Anonim, 2002, “Viscosity Of Vagetable Oil”, http://pumplocker.com, 10 November 2009. Badan Pusat Statistik (BPS), 2005, “Statistik Indonesia”, Statistics Indonesia and Directorat General of Foodcrops, Jakarta.

157

Bapedal, 2006, Laporan Akhir Bidang Pengendalian Pencemaran Lingkungan, SUMUT. Bernasconi, dkk, 1995, “Teknologi Kimia”, Bagian I, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.. BPS, 2009, Badan Pusat Statistik. Brownell, L.E. dan Young E.H., 1959, "Process Wquipment Design", John Wiley & Sons, Inc., United States Of America. Chopey, N.P. 2004, "Handbook chemical Engineering Calculations", Third Edition, McGraw-Hill, New York. Chueh, C. F. and Swanson, A. C. (1973a) Can. J. Chem. Eng. 51, 576. Estimation of liquid heat capacity. Chueh, C. F. and Swanson, A. C. (1973b) Chem. Eng. Prog. 69 (July) 83. Estimating liquid heat capacity. Considine, Douglas M. 1985, “Instruments and Control Handbook”, 3 rd Edition, Mc Graw-Hill, Inc., USA. Couper, J.R, Penney, W.R, Fair, J.R dan Walas, S.M., 2005, "Chemical Process Equipment Selection And Design", Second Edition, Elsevier Inc., United States. Crites, Ron. dan George Tchobanoglous., 1998, “Small and Decentralized Wastemanagement Systems”, Mc.Graw-Hill, Inc., Singapore. CV. Rudang Jaya, 2009, Medan. Departemen Perindustrian, 1994, “SNI Margarin”, Balai Industri, Semarang. Dutta

P.D., 2004, "Phytosterol As Functional Food Nutraceuticals", Marcel Dekker,INC. New York.

Component

And

Dwiari, S.R., Asadayanti, D.D., Nurhayati., Sofyaningsih, M., Yudhanti, S.F., Yoga, I.D., 2008, "Teknologi Pangan Untuk Sekolah Menengah Kejuruan Kelompok Teknologi Industri", Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Jakarta. Faridah, A., Pada, K.S., Yulastri, A. dan Yusuf, L., 2008, "Patiseri Untuk SMK", Jilid 1, Direktorat Pembinaan sekolah Menengah Kejuruan, Jakarta.

158

rd

Foust, A.S, 1980, “Principle of Unit Opertions”, 3 Edition, Jhon Willey & Sons, Inc, London. Geankoplis, C.J., 2003, " Transport Processes And Separat ion Process Principles", Fourth Edition, Pearson Education, Inc., New Jersey. Gunstone F.D., 2004, "The Chemistery Of Oils And Fats Sources, Composition, Properties And Uses", Blackwell Publishing, USA. Gunstone, F.D., 2008."Oil And Fats In The Food Industry", Blackwell Publishing, United Kingdom. HUI, Y.H., 2006, "Hanbook Of Food Science, Technology And Engineering", Volume 1, Taylor & Francis Group, United States Of America. Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfer”, McGraw-Hill International Edition, New York. Ketaren.1986. “Minyak dan Lemak Pangan”. Jakarta: Penerbit Univerasitas Indonesia. Lorch, Walter., 1981, “Handbook of Water Purification, Britain” , Mc Graw-Hill Book Company, Inc., United States. Madura, Jeff., 2000 “ Introduction to Business”. 2nd Edition, South-Western College Publishing, USA. Manulang, M., 1982, ”Dasar – dasar Marketing Modern”, Edisi 1 , Liberty, Yogyakarta. McCabe, W.L, Smith dan J.C. Harriot, P., 1999, “Operasi Teknik Kimia”, Jilid I, Erlangga, Jakarta. Melnik, D.T. and Luckmann F.H., 1960, “Margarine And Method For Producing”, United States Patent Office. Metcalf & Eddy., 2003. “Waste Water Engineering Treatment”, Dispsosal, Reuse, McGraw Hill Book Company, New Delhi. Nalco., 1979, “The Nalco Water Hanbook”, McGraw-Hill Book Company, New York. O’Brien, R.D., 2009, “Formulating And Processing For Applications”, Third Edition, Taylor And Francis Goup, New York. Patnaik, P., 2003, “Handbook Of Inorganic Chemical”, Mc.Graw-Hill, New York.

159

Perry, R.H., Green, D., dan Maloney, J.O., 1999, “Chemical Engineering Handbook ”, Mc Graw-Hill Company, New York. Peters, M.S. dan Timmerhaus, K.D., 1976, "Plant Design And Economics For Chemical Engineers", Mc-Graw-Hill, United States. Peters, M.S. dan Timmerhaus, K.D., 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineering 5th edition”, Jhon Willey & Sons Inc, New York. PT. Aneka Gas, 2009, Medan. PT. Bratachem Chemical, 2009, Price Product . List. Jakarta. PT. Bratako, 2009, Medan. PT. Dipa Pharmalab Intersain, 2009, Medan. PT. Perkebunan Kelapa Sawit PTPN IV, 2009. Kebun Adolina. Perbaungan. PT. Pertamina, 2009, Solar Industri. www.pertamina.go.id . PT.Varka Bayak, 2009, Medan. Reklaitis, G.V., 1983, “Introduction To Material And Energy Balances”, Jhon Wiley & Sons, New York. Rusjdi dan Muhammad, 2004, “PPN dan PPnBM : Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak atas Barang Mewah”, PT. Indeks Gramedia, Jakarta. Shahidi, F., 2005, "Bailley's Industrial Oil And Fat Products", Sixth Edition, Wiley Interscience, A John Wiley & Sons, Inc., Publication. Siagian, S. P., 1992. “Fungsi-fungsi Manajerial”. Offset Radar Jaya, Jakarta. Sikorki, Z.E. Dan Kolakowska, A. 2003, "Chemical And Functional Properties Of Food Lipids", CRC Press, New York Washington, D.C. Sikorki, Z.E. Dan Kolakowska, A. 2003, "Chemical And Functional Properties Of Food Lipids", CRC Press, New York Washington, D.C. Smith, J.M, H.C. Van Ness dan M.M. Abot, 1996, “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic”, Mc Graw-Hill Book Company, New York. Sutarto, 2002, “Dasar-Dasar Organisasi”, Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Standart Nasional Indonesia (SNI), 1994. “Margarin”, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.

160

Standart Nasional Indonesia (SNI), 1995. “Mentega”, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta. Standart Nasional Indonesia (SNI), 1998. “ Refined Bleached Deodorized Palm (RBDP) Olein”, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta. Standart Nasional Indonesia (SNI), 1998. “ Refined Bleached Deodorized Palm (RBDP) Stearin”, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta. Ulrich, G.D., 1984, “Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”, John Wiley and Son, New York. Walas & Stanley M., 1988, “Chemical Process Equipment”, Butter worth Publisher, United States of America. Waluyo, 2000, “Perubahan Perundang-undangan Perpajakan era Reformasi”, Salemba Empat, Jakarta. Wahyuni, A.M. dan Made, A., 1998, “Teknologi Pengolahan Pangan Hewani Tepat Guna”, Cv Akademika Pressindo, Jakarta. Welty, J.R., Wicks, C.E dan Wilson, R.E., 2000, ”Dasar-dasar Fenomena Transprot”, Volume 3, Erlangga, Jakarta. Winarno, F.G., 1991, “Kimia Pangan dan Gizi”, P.T Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Yaws,

C.L., 2008, "Thermophysical Propeties Hydrocarbons",Wiliam Andrew, United States.

161

Of

Chemical

And

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi margarin

= 7000 ton / tahun

Dasar perhitungan

= 1 jam operasi

Satuan massa

= kilogram

1 tahun operasi

= 330 hari

Shutdown dalam 1 tahun operasi

= 35 hari

Kapasitas produksi margarin dalam 1 jam operasi :

=

7000 ton tahun

x

1000 kg 1 ton

x

1 tahun 330 hari

x

1 hari 24 jam

= 883 kg

LA.1 Menentukan Jumlah Bahan Baku yang Diperlukan

Tabel LA.1 Komposisi Bahan Baku yang Dibutuhkan dalam Pembuatan Margarin dengan 80 % Lemak Komposisi

Nilai Asumsi (%)

Berat (kg)

80

706,40

16,2

143,0460

Vitamin A

0,0005

0,0044

TBHQ

0,015

0,1325

0,0005

0,0044

3,384

29,8807

Na-Benzoat (Na2CO3)

0,09

0,7947

Skim Milk

0,01

0,0883

0,3

2,6490

100

883

Lemak Air Soluble Ingredient In oil :

β -karoten Soluble Ingredient In Water :

Garam (NaCl)

Emulsifier : Lecithin Total

(Shahidi, 2005 dan http://www.malaysiapalmoil.org/2003)

162

Tabel LA.2 Komposisi Minyak Jagung yang Telah Dimurnikan Komposisi

Nilai Asumsi (%)

1) Trigliserida : Trigliserida Palmitat

11,7

Trigliserida Stearat

2,5

Trigliserida Oleat

28

Trigliserida Linoleat

56

Trigliserida Linolenat

1

2) Zat yang tidak tersabunkan : a) Phytosterol : Campesterol

0,14

Sitosterol

0,48

Stigmasterol

0,05

Avenasterol

0,02

Sitostanol

0,03

b) Tocopherol : α -Tocopherol

0,007

γ -Tocopherol

0,069

δ -Tocopherol

0,004

Total

100

(Sumber : Dutta, 2004, O’Brien, 2009 dan : http://www.corn.org,2006)

Tabel LA.3 Komposisi RBDP Stearin Komposisi

Nilai Asumsi (%)

1) Trigliserida : Trigliserida miristat

1,972

Trigliserida palmitat

57

Trigliserida stearat

6

Trigliserida oleat

25


10

163

Tabel LA.3 (Lanjutan) Komposisi RBDP Stearin 2) Zat yang tidak tersabunkan a) Tocopherol : α -Tocopherol

0,005

b) Tocotrienol α -Tocotrienol

0,005

β -Tocotrienol

0,001

γ -Tocotrienol

0,014

δ -Tocotrienol

0,003

Total

100

(Sumber : O’Brien, 2009) Misal : FYX

=

Laju alir massa (kg/jam)

N XY

=

Laju alir mol (kmol/jam)

X

=

Nomor alur

Y

=

Nama komponen

LA.2 Perhitungan Neraca Massa Untuk Setiap Alat Dengan Alur Mundur LA.2.1 Gudang Produk Margarin (G-102)

Margarin yang dihasilkan dari minyak jagung dan RBDP Stearin di simpan di dalam gudang produk margarin (G-102), di mana di dalam gudang produk margarin ini tidak terjadi perubahan massa pada komposisi margarin yang dihasilkan. Margarin

F29

G-102

Neraca massa total : F30 = F29

Neraca massa komponen :

164

F30

Margarin

1) Neraca massa komponen pada alur 29, sebagai berikut : a) Margarin 30 29 = FMargarin = 883 kg FMargarin

Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Gudang Produk Margarin (G-102) Masuk (Kg)

Komponen

Margarin Total

Keluar (kg)

F

F

883

883

883

883

LA.2.2 Chemetator (CH-101)

Pada unit chemetator (CH-101) terjadi pendinginan pada margarin yang dihasilkan dari suhu 70 OC hingga 17 OC dan mengakibatkan terjadi perubahan fasa pada margarin dari bentuk emulsi menjadi semi solid serta pada unit ini tidak terjadi perubahan massa pada komposisi margarin yang dihasilkan.

Margarin

CH-101

28

F

F29

Margarin


Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 28, sebagai berikut : a) Margarin 29 28 = FMargarin = 883 kg FMargarin

Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Chemetator (CH-101) Komponen

Margarin Total

Masuk (Kg) 28

Keluar (kg) 29

F

F

883

883

883

883

165

LA.2.3 Tangki Pencampur IV (M-104)

Pada tangki pencampur IV (M-104) terjadi emulsifikasi antara fase air dengan fase minyak dengan penambahan agent emulsifier (lecithin) sebesar 0,1–0,5

%

terhadap

total

produksi

margarin

yang

dihasilkan

(http://www.malaysiapalmoil.org/2003). Dalam keadaan ini diharapkan fase air dan bahan tambahan yang larut dalam air (soluble ingredient in water ) teremulsi sempurna ke dalam fase minyak atau sering disebut dengan water in oil (margarin). Skim milk NaCl Na2CO3 Air

Minyak jagung RBDP Stearin Vitamin A F21 β-karoten TBHQ

F26 27

F

Lecithin

M-104

Margarin F28

Neraca massa total : F28 = F21 + F 26 + F 27

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 21, sebagai berikut : a) Minyak jagung 21 FMinyak Jagung = 353,20 kg

b) RBDP Stearin 21

FRBDP Stearin = 353,20 kg

c) Vitamin A 21 FVitamin A = 0, 0044 kg

d) β -karoten F β 21-karoten = 0, 0044 kg

e) TBHQ 21 = 0,1325 kg FTBHQ

166

2) Neraca massa komponen pada alur 26, sebagai berikut : a) Skim Milk 26 = 0, 0883 kg FSkim Milk

b) Garam (NaCl) F NaCl = 29,8807 kg 26

c) Natrium benzoat (Na2CO3) 26 = 0, 7947 kg F Na 2 CO3

d) Air 26 = 143, 0460 kg FAir

3) Neraca massa komponen pada alur 27, sebagai berikut : a) Lecithin 27 = 2, 6490 kg F Lecithin

Tabel LA.6 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur IV (M-104) Komposisi

Masuk (kg) F

F

Keluar (kg) F

F

Minyak jagung

353,20

-

-

-

RBDP Stearin

353,20

-

-

-

Vitamin A

0,0044

-

-

-

β -Karoten

0,0044

-

-

-

TBHQ

0,1325

-

-

-

Skim milk

-

0,0883

-

-

Garam (NaCl)

-

29,8807

-

-

Natrium benzoat

-

0,7947

-

-

Air

-

143,0460

-

-

Lecithin

-

-

2,6490

-

Margarin

-

-

-

883

706,5413

173,8097

2,6490

Total

883

167

883

LA.2.4 Tangki Pencampur III (M-103)

Pada tangki pencampur III (M-103) terjadi pelarutan bahan-bahan tambahan yang digunakan dalam pembuatan margarin yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water ) dengan air.

Na2CO3 NaCl

F25

F24

F23

Skim milk

Air

26

M-103 F22

F

Skim milk NaCl Na2CO3 Air

Neraca massa total : F26 = F 22 + F 23 + F 24 + F 25

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 22, sebagai berikut : a) Skim milk 22 FSkim Milk = 0, 0883 kg

2) Neraca massa komponen pada alur 23, sebagai berikut : a) Garam (NaCl) 23 = 29,8807 kg F NaCl

3) Neraca massa komponen pada alur 24, sebagai berikut : a) Natrium benzoat (Na2CO3) 24 = 0, 7947 kg F Na 2 CO3

4) Neraca massa komponen pada alur 25, sebagai berikut : a) Air 25 = 143, 0460 kg FAir

168

Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur III (M-103) Masuk (kg)

Komposisi

F

Keluar (kg)

F

F

F

0,0883

-

-

-

0,0883

NaCl

-

29,8807

-

-

29,8807

Natrium benzoat

-

-

0,7947

-

0,7947

Air

-

-

-

143,0460

143,0460

0,0883

29,8807

0,7947

143,0460

Skim milk

Total

173,8097

F

173,8097

LA.2.5 Tangki Pencampur II (M-102)

Pada tangki pencampur II (M-102) terjadi pencampuran minyak dengan bahan tambahan yang digunakan dalam pembuatan margarin yang bersifat larut dalam minyak (soluble ingredien in oil ). β -karoten F19 Vitamin A Minyak Jagung RBDP Stearin

TBHQ 20

F

18

F 17

F

M-102 F

21

Minyak jagung RBDP Stearin Vitamin A β -karoten TBHQ

Neraca massa total : F21 = F17 + F18 + F19 + F 20

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 17, sebagai berikut : a) Minyak jagung 17 FMinyak Jagung = 353,20 kg

b) RBDP Stearin 17 FRBDP Stearin = 353,20 kg

169

2) Neraca massa komponen pada alur 18, sebagai berikut : a) Vitamin A 18 FVitamin A = 0, 0044 kg

3) Neraca massa komponen pada alur 19, sebagai berikut : a) β -Karoten F β 19-Karoten = 0, 0044 kg

4) Neraca massa komponen pada alur 20, sebagai berikut : a) TBHQ 20 = 0,1325 kg FTBHQ

Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur II (M-102) Masuk (kg)

Komposisi

F

Keluar (kg)

F

F

F

F

Minyak jagung

353,20

-

-

-

353,20

RBDP Stearin

353,20

-

-

-

353,20

Vitamin A

-

0,0044

-

-

0,0044

β -Karoten

-

-

0,0044

-

0,0044

TBHQ

-

-

-

0,1325

0,1325

706,40

0,0044

0,0044

0,1325

Total

706,5413

706,5413

LA.2.6 Tangki Pencampur I (M-101)

Di dalam tangki pencampur I (M-101) terjadi pencampuran minyak antara minyak jagung hasil modifikasi dengan proses hidrogenasi dengan RBDP Stearin pada suhu 70 OC (http://www.malaysiapalmoil.org/2003). Minyak Jagung RBDP Stearin

F16

F10

M-101

Neraca massa total : F17 = F10 + F16

Neraca massa komponen :

170

F17 Minyak jagung RBDP Stearin

1) Neraca massa komponen pada alur 10, sebagai berikut : a) Minyak jagung 10 FMinyak jagung = 353,20 kg

2) Neraca massa komponen pada alur 16, sebagai berikut : a) RBDP Stearin 16 FRBDP Stearin = 353,20 kg

Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur I (M-101) Masuk (kg)

Komposisi

F

Keluar (kg) F

F

Minyak jagung

353,20

-

353,20

RBDP Stearin

-

353,20

353,20

353,20

353,20

Total

706,40

706,40

LA.2.7 Separator (V-101)

Pada separator (V-101) terjadi pemisahan antara minyak jagung hasil modifikasi dengan proses hidrogenasi dengan gas hidrogen sisa dari proses hidrogenasi. Sisa gas hidrogen disebabkan karena adanya pensuplaian gas hidrogen berlebih sebanyak 10 % (http://www.en.wikipedia.org,2002). F11 F9

Gas Hidrogen

V-101

Minyak Jagung Gas Hidrogen

10

Minyak jagung

F

Neraca massa total : F9 = F10 +F11

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 9, sebagai berikut : a) Minyak jagung 9 FMinyak jagung = 353,20 kg

171

b) Gas H2 Dengan menggunakan metoda trial and error di dapat : 9 FGas H 2 = 0,2555 kg

2) Neraca massa komponen pada alur 11, sebagai berikut : a) Gas H2 11 FGas H2 = 0, 2555 kg

Tabel LA.10 Neraca Massa Pada Separator (V-101) Masuk (kg)

Komposisi

Keluar (kg)

9

10

F

Minyak Jagung

353,2000

Gas H2

11

F

F

353,2000

353,2000

0,2555 Total

0,2555 353,2000

353,4555

0,2555

353,4555

LA.2.8 Cooler (E-103)

Di dalam cooler (E-103) terjadi pendinginan pada gas hidrogen sisa hingga temperatur 30 OC, di mana pada keadaan ini tidak terjadi perubahan massa pada gas hidrogen sisa. Gas H2

F11

E-103

F12

Gas H2


Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 12, sebagai berikut : a) Gas H2 11 12 FGas H 2 = FGas H 2 = 0,2555 kg

172

Tabel LA.11 Neraca Massa Pada Cooler (E-103) Masuk (kg)

Komposisi

Keluar (kg)

F

Gas H2 Total

F

0,2555

0,2555

0,2555

0,2555

LA.2.9 Angle Valve (AV-101)

Pada angle valve (AV-101) terjadi pengontakkan (pertemuan) antara gas hidrogen sisa dengan gas hidrogen yang akan dialirkan ke tangki gas hidrogen (TT-102). Gas H2 Gas H2

F12

F

4

(AV-101)

Gas H2

F13

Neraca massa total : F4 + F12 = F13

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 4, sebagai berikut : a) Gas H2 Dengan metoda trial and error di dapat : 4 FGas H 2 = 2,555 kg

2) Neraca massa komponen pada alur 12, sebagai berikut : a) Gas H2 12 FGas H 2 = 0,2555 kg

Tabel LA.12 Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-101) Komposisi

Gas H2 Total

Masuk (kg) F

F

2,5555

0,2555

2,5555

0,2555 2,811

173

Keluar (kg) F

2,811 2,811

LA.2.10 Tangki Gas Hidrogen (TT-102)

Pada tangki gas hidrogen (TT-102) terjadi pensuplaian gas hidrogen, dimana di dalam tangki gas hidrogen tidak terjadi perubahan massa pada gas hidrogen. Gas H2

13

TT-102

F

F

5

Gas H2


Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 5, sebagai berikut : a) Gas H2 13 5 FGas H 2 = FGas H 2 = 2,811 kg

Tabel LA.13 Neraca Massa Pada Tangki Gas Hidrogen (TT-102) Masuk (kg)

Komposisi

Keluar (kg)

13

5

F

Gas H2 Total

F

2,811

2,811

2,811

2,811

LA.2.11 Heater (E-101)

Pada heater (E-101) terjadi pemanasan gas hidrogen hingga temperatur 150 OC dan di dalam unit ini tidak terjadi perubahan massa pada gas hidrogen.

Gas H2

F5

E-101

F6

Gas H2


Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 6, sebagai berikut : a) Gas H2 5 6 FGas H 2 =FGas H 2 = 2,811 kg

174

Tabel LA.14 Neraca Massa Pada Heater (E-101) Komposisi

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

2,811

2,811

2,811

2,811

Gas H2 Total

LA.2.12 Angle Valve II (AV-102)

Pada angle valve (AV-102) terjadi pengontakkan (pertemuan) antara gas hidrogen dengan minyak jagung. Gas H2 Minyak Jagung

F3

F6

(AV-102)

Minyak Jagung Gas H2

F7

Neraca massa total : F3 + F6 = F7

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur 3, sebagai berikut : a) Minyak jagung Dengan metoda trial and error di dapat : 3 FMinyak Jagung = 350,6445 kg

2) Neraca massa komponen pada alur 6, sebagai berikut : a) Gas H2 6 FGas H 2 = 2,811 kg

Tabel LA.15 Neraca Massa Pada Angle Valve (AV-102) Komposisi


Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

F

350,6445

-

350,6445

-

2,811

2,811

350,6445

2,811

353,4555

175

353,4555

LA.2.13 Reaktor (R-101)

Minyak jagung akan dimodifikasi di dalam reaktor (R-101) dengan menggunakan proses hidrogenasi. Reaksi berlangsung pada 270 OC dengan menggunakan katalis nikel sebesar 0,02 % dari jumlah minyak yang akan diumpankan ke reaktor (O’Brien, 2009). Besarnya konversi reaksi ditentukan dengan parameter ketidakjenuhan asam linoleat, sebagai berikut (Melnik, dkk, 1960) : Konversi reaksi =

∑ Trigliserida linoleat sebelum reaksi - ∑ Trigliserida linoleat sesudah reaksi x 100% ∑ Trigliserida linoleat sebelum reaksi Dari pra-prancangan pabrik margarin dari minyak jagung dan RBDP Stearin, jumlah asam linoleat sebelum reaksi pada minyak jagung adalah 56,5 % dan jumlah linoleat pada minyak jagung setelah reaksi adalah 14,8 % (Melnik, dkk, 1960) sehingga : konversi reaksi =

(56,5 - 14,8) % x 100% 56,5 %

= 73,60 %

8

F

Minyak jagung Gas Hidrogen

R-101 F7 Minyak jagung Gas Hidrogen

Neraca massa total : F7 = F8 N 7 = N 8

Neraca massa komponen : FsOut = FsIn + r=

σ . BMs . r

N sIn x X s -σs

176

Dimana : σ

= Koefisien stoikiometri

BMs

= Berat molekul (kg/kmol)

r

= Laju reaksi (kmol)

Xs

= Konversi reaksi (%) (Sumber : Reklaitis, 1983)

Komposisi Lemak yang terdapat pada minyak jagung yang masuk pada reaktor (R-101) dengan Basis perhitungan 100 kg lemak pada minyak jagung dapat di lihat pada Tabel LA.16, sebagai berikut : Dari data-data sebelumnya di dapat : 7 a) F Minyak Jagung = 350,6445 kg

7

b) F Gas H2

= 2,811 kg

Tabel LA.16 Komposisi Lemak Pada Minyak Jagung Komposisi

7

7

BM

Nilai (%)

F (kg)

N (kmol)


807,34

11,8

41,3563

0,0512


891,50

2,5

8,8368

0,0099

Trigliserida oleat

885,45

28,2

98,9722

0,1118


879,40

56,5

197,9445

0,2251


873,35

1,0

3,5347

0,004

-

100

350,6445

0,4021

Total

1. Neraca massa komponen pada alur 8, sebagai berikut : Lemak pada minyak jagung : a) Trigliserida palmitat N 7Trigliserida Palmitat = N8Trigliserida Palmitat = 0,0512 kmol

b) Trigliserida stearat N 7Trigliserida Stearat = N8Trigliserida Stearat = 0,0099 kmol

177

c) Reaksi 1, trigliserida oleat Reaksi trigliserida oleat dengan gas hidrogen, sebagai berikut : H H

H

O

C

O

C

(CH2)14

C H

C H

H

CH3

C

O O

C

O

C

(CH)14

C H

O H

C

O

C

(CH)14

C H

CH3 + 3H2

C H

CH3

C H

H

C

O

C

(CH)16

CH3

O H

CH3

Trigliserida Oleat

H

(CH2)16

O

O H

C

Gas Hidrogen

C H

O

C

(CH)16

CH3


Dari reaksi di atas di dapat koefisein stoikiometri ( σ ) dari masing-masing bahan, sebagai berikut : σ Trigliserida oleat

= -1

σ Gas H2

= -3

σ Trigliserida oleat

= +1

Sehingga : N 7Trigliserida Oleat = 0,1118 kmol

rTrigliserida Oleat =

0,1118 kmol - (-1)

x

73,60 100

= 0,0823 kmol

rGa s H2 = rT ri gli se ri da O le at x (-σ G as H2 ) = 0,0823 kmol x - (-3) = 0,2469 kmol

Dari kedua laju reaksi diatas maka reaktan pembatas adalah laju reaksi trigliserida oleat, sehingga : 

Sisa reaksi dari trigliserida oleat N8T ri gl is erid a Ole at = N 7T ri gli se ri da O le at - r T ri glis erid a Ole at

= (0,1118 − 0,0823) kmol = 0,0295 kmol 

Jumlah gas hidrgen yang digunakan N8Gas H 2

7 = N Gas H + { σ Gas H x r Trigliserida Oleat } 2

0 kmol = N 7Gas H2 N 7Gas H 2

2

+ {(−3) x 0,0823 kmol }

= 0, 2468 kmol

178



Trigliserida stearat yang terbentuk N8Trigliserida Stearat yang terbentuk = r Trigliserida Oleat = 0,0823 kmol

d) Reaksi 2, trigliserida linoleat Reaksi trigliserida linoleat dengan gas hidrogen, sebagai berikut : H H

C

H

O O

C

(CH2)12

CH

CH

C H

C H

H

CH3

C

O O

C

O

C

(CH)12

C H

O H

C

O

C

(CH)12

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

+ 6H2

CH3

H

C

O

C

(CH)16

H

CH3

C H

O

C

(CH)16


Dari reaksi di atas di dapat koefisein stoikiometri ( σ ) dari masing-masing bahan, sebagai berikut : σ Trigliserida linoleat = -1

= -6

σ Gas H2

σ Trigliserida linoleat = +1

Sehingga : N 7Trigliserida Linoleat = 0,2251 kmol

rTrigliserida Linoleat =

0,2251 kmol - (-1)

x

73,60 100

= 0,1657 kmol

rHidrogen = rTrigliserida Linoleat x (-σ Hidrogen ) = 0,1657 kmol x - (-6) = 0,9942 kmol

Dari kedua laju reaksi diatas maka reaktan pembatas adalah laju reaksi trigliserida linoleat, sehingga : 

CH3

Sisa reaksi dari trigliserida linoleat N8T rig li se ri da Li no le at = N 7T ri glis erid a Li no le at − r T ri gli se ri da Li no le at = (0,2251 - 0,1657) kmol = 0,0594 kmol

179

CH3

O

Gas Hidrogen


H

(CH2)16

O

O H

C

CH3



Jumlah gas hidrogen yang digunakan

{

FG8as H2 = FG7as H2 + σ Gas H2 x rTrigliserida L inoleat

}

7 0 kmol = FGas H 2 + {(−6) x 0,1657 kmol} 7 FGas = 0, 994 kmol H2



Trigliserida stearat yang terbntuk N8Trig Trigli lise seri rida da Ste Stear arat at = r Trig Trigli lise seri rida da Linol Linolea eatt = 0,1657 kmol

e) Reaksi 3, trigliserida linolenat H H

C

H

O O

C

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

H

CH3

C

O O

C

O

C

(CH)10

O H

C

O

C

(CH)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

+ 9H2

H

C

O

C

(CH)16

CH3

H

C H

O

C

(CH)16


Dari reaksi di atas di dapat koefisein stoikiometri ( σ ) dari masing-masing bahan, sebagai berikut : σ Trigliserida linolenat = -1

= -9

σ Gas H 2

CH3

σ Trigliserida linolenat = +1

Sehingga : 7 N Trigliserida 0,004 0 kmol kmo l Linolenat = 0,0040

rTrigliserida Linolenat =

0,0040 kmol - (-1)

x

73,60 10 0

= 0,003 kmol

rGa s H2 = rT riri glgli sese riri da da Li no no le le na na t x (-σ G as as H2 ) = 0,0030 kmol x - (-9) = 0,027 kmol

Dari kedua laju reaksi diatas maka reaktan pembatas adalah laju reaksi trigliserida linolenat, sehingga :

180

CH3

O

Gas Hidrogen


H

(CH2)16

O

O H

C

CH3



Sisa reaksi dari trigliserida linolenat 8

7

N Trig Triglliser iserid idaa Lino Linollenat enat = N Trig Trigli lise seri rida da Lin Linol olen enat at - r Trig Trigli lise seri rida da lin linol olea eatt = (0,0040 - 0,003) kmol = 0,0011 kmol 

Jumlah gas hidrogen yang digunakan FG8as H2 = FG7as H2 + {σ Hidrogen x rTrigliserida Linolenat } 7 0 kmol = FGas H 2 + {( −9 ) x 0,003 kmol} 7 = 0, 0268 kmol FGas H2



Trigliserida stearat yang terbentuk N8Trig Trigli lise seri rida da Stea Steara ratt = r Trig Trigli lise seri rida da linol linolen enat at = 0,003 kmol

Dari perhitungan di atas didapatkan : a) Hasil reaksi 

Trigliserida palmitat 7 = N Trigliserida 0, 0512 kmol Palmitat = 0,0512

N8Trigliserida Palmitat

= N8T ririgliserid a Palmitat x BM T ririg liliserida Palmitat

8

FTrigliserida Palmitat

= 0,0512 kmol x 807,34 kg/kmol = 41,3563 kg 

Trigliserida stearat yang terbentuk

∑ N

8 Trigliserida Stearat

= N8T riri glgli sese riri da da S te te ar ara t +

∑N

8 T ri ri gl gli se se ri rid a S te te ar ara t ya ng ng t er erb en en tu tu k

= 0,0099 + ( 0,0823 + 0,1657 + 0,003) kmol = 0,2608 kmol 8 FTrigliserida Stearat

= ∑ N8T ririgliserida S tetearat x BM T ririgliserida stearat

= 0, 2608 kmol x 891,50 kg/kmol = 232,5254 kg

b) Sisa hasil reaksi 

Trigliserida oleat N8Trigliserida Oleat 8 FTrigliserida Oleat

= 0,0295 kmol = N8T ririgliserida Oleat x BM T ririgliserida Oleat 0,0295 k kmo moll x 885 885,4 ,45 5 kg/ kg/km kmol ol = 26,1 26,128 287 7 kg = 0,0295

181



Trigliserida linoleat N8Trigliserida Linoleat 8 FTrigliserida Linoleat

= 0,0594 kmol = N8T riri glgli sese riri da da Li no no le le at at x BM T ri ri gl glis er erid a Lin ol ole at at

= 0,0594 kmol x 879,40 kg/kmol = 52,2573 kg 

Trigliserida linolenat N8Trigliserida Linolenat 8 FTrigliserida Linolenat

= 0,0011 kmol =N8T riri glgli sese riri da da Li no no le le na na tx BM T ri rig lili se se ri ri da da Li no no le le na na t

= 0,0011 kmol x 873,35 kg/kmol = 0,9332 kg 

Gas hidrogen (gas H2) Dengan menggunakan metoda trial and error di di dapat : 8 FGas H2

= 0,2555 kg

c) Jumlah gas hidrogen yang digunakan 7 N Gas H2

= (0,2648 + 0,994 + 0,0268) kmol = 1,2676 kmol

Sebab reaksi di atas menggunakan gas hidrogen berlebih sebesar 10 % dari jumlah gas hidrogen yang ya ng digunakan, sehingga : 7 = (1 + 0,1) x 1,2676 kmol N Gas Gas H2 berl berleb ebih ih

= 1,3944 kmol Dimana : Berat molekul gas H2 sebesar 2,016 kg/kmol

(Patnaik, 2003)

Sehingga : FG7as H2 berlebih = N 7Gas H2

berlebih

x BM Gas H2

= 1,3944 kmol x 2,016 kg/kmol = 2,811 kg

Komposisi Lemak pada minyak jagung setelah mengalami proses hidrogenasi dapat dilihat pada tabel LA.17, LA.17, sebagai berikut :

182

Tabel LA.17 Komposisi Lemak pada Minyak Jagung Setelah Hidrogenasi 8

8


Nilai (%) 11,7

N (kmol) 0,0512

BM (kg/kmol) 807,34

F (kg) 41,3563


65,8

0,2608

891,50

232,5254

Trigliserida oleat

7,4

0,0295

885,45

26,1287


14,8

0,0594

879,40

52,2573


0,3

0,0011

873,35

0,9332

100

0,4021

-

353,20

Komposisi

Total

Tabel LA.18 Neraca massa Pada Reaktor (R-101) Komposisi

Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

350,6445

353,20

2,811

0,2555

353,4555

353,4555


LA.2.14 Cooler (E-102)

Pada cooler (E-102) terjadi pendinginan pada minyak jagung hasil modifikasi dengan hidrogenasi dan sisa gas hidrogen pada suhu 70 OC. Di dalam unit ini tidak terjadi perubahan massa pada minyak jagung hasil modifikasi dengan hidrogenasi dan gas hidrogen sisa. Minyak Jagung F8 Gas Hidrogen

E-102

F9 Minyak jagung Gas Hidrogen

Neraca massa total tot al : F8 = F9

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur alur 9, sebagai berikut : a) Minyak jagung 9 FM8 i ny nya k j ag ag un un g = FMi ny nya k j ag ag un un g= 353,20 kg

183

b) Gas H2 FG8as Hid rorogen = FG9 as Hi Hidrog en en = 0,2555 kg

Tabel LA.19 Neraca Massa Pada Cooler (E-102) (E-102) Masuk (kg)

Keluar (kg)

F

F

Minyak jagung

353,20

353,20

Gas H2

0,2555

0,2555

353,4555

353,4555

Komposisi

Total

LA.2.15 Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)

Pada tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) terjadi pemanasan hingga 150 OC. Komposisi minyak jagung yang terdiri dari 99,2 % trigliserida dan 0,8 % zat yang tidak tersabunkan. Pada minyak jagung terdapat komponen phytosterol phytosterol dan tocopherol yang merupakan komponen zat yang tidak tersabunkan. Menurut O’Brien (2009) umumnya kandungan phytosterol phytosterol dan tocopherol rusak (hilang) akibat adanya pemanasan yang tinggi. Dari pernyataan

di atas diasumsikan bahwa komponen zat yang tidak tersabunkan hilang sebesar 0,8 % sehingga terjadi losing corn oil (hilangnya kadar minyak jagung). F

2

Losing corn oil

F3 Minyak jagung

F

1

TT-103

Minyak jagung

Neraca massa total tot al : F1 = F2 +F3

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur alur 1, sebagai berikut : Dengan menggunakan metoda trial and error di di dapat : a)

1 FMinyak Jagung = 353,4721 kg

184

2) Neraca massa komponen pada alur alur 2, sebagai berikut : a) Minyak Jagung 2

F Lo sin sin g corn oil =

0,8

2

x FMiny Minyak ak Jagun Jagung g

100 = 0,008 x 353,4721 kg = 2,8276 kg

Komposisi minyak jagung pada suhu 30 OC dan komposisi zat yang tidak tersabunkan pada minyak jagung yang rusak (hilang) akibat adanya pemanasan pada suhu 150 15 0 OC dengan basis perhitungan 100 kg minyak jagung dapat dilihat dalam Tabel LA.20 dan LA.21, sebagai berikut : Tabel LA.20 Komposisi Minyak Jagung pada Suhu 30 OC Komposisi

1

Nilai (%)

F (kg)


11,7

41,3562


2,5

8,8368

Trigliserida oleat

28

98,9722


56

197,9444


1

3,5347

Campesterol

0,14

0,4949

Sitosterol

0,48

1,6967

Stigmasterol

0,05

0,1767

Avenasterol Avenasterol

0,02

0,0707

Sitostanol

0,03

0,1060

α -Tocopherol

0,007

0,0247

γ -Tocopherol

0,069

0,2439

δ -Tocopherol

0,004

0,0141

100

353,4721

1) Trigliserida :

2) Phytosterol :

3) Tocopherol :

Total

185

Tabel LA.21 Komposisi Zat yang tidak Tersabunkan pada Minyak Jagung yang Rusak (Hilang) Akibat adanya Pemanasan Pada Suhu 150 OC Komposisi Komposisi

Nilai (%)

F (kg)

17,5

0,4949

60

1,6967

Stigmasterol

6,25

0,1767

Avenasterol Avenasterol

2,5

0,0707

Sitostanol

3,75

0,1060

α -Tocopherol

0,875

0,0247

γ -Tocopherol

8,625

0,2439

δ -Tocopherol

0,5

0,0141

Total

100

2,8276

Phytosterol : Campesterol Sitosterol

Tocopherol :

Tabel LA. 22 Neraca Ner aca Massa Pada Tangki Penyimpanan Penyimpana n Sementara Minyak Jagung (TT-103) Masuk (kg)

Komposisi

Keluar (kg)

F

F

F

Minyak jagung

353,4721

-

350,6445

Losing corn corn oil

-

2,8276

-

2,8276

350,6445

Total

353,4721

353,4721

LA.2.16 Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104)

RBDP

Stearin

yang

diperoleh

dari

pabrik

dengan

kemurnian

99,972 % dan sisanya merupakan zat yang tidak tersabunkan (tocopherol dan tocotrienol ). Pada tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) terjadi

perubahan fasa RBDP Stearin dari fraksi solid menjadi fraksi liquid dengan pemanasan di atas titik lebur RBDP Stearin atau pada suhu 70 OC. Menurut O’Brien (2009) bahwa zat antioksidan alami (tocopherol dan tocotrienol ) yang

186

terdapat pada minyak nabati mengalami kerusakan akibat pengaruh pemanasan dan pengaruh pencampuran dengan air atau bahan yang bersifat larut dalam air. Berdasarkan pernyataan di atas, diasumsikan bahwa akibat adanya pemanasan pada p ada suhu su hu 70 7 0 OC sehingga terjadi losing RBDP Stearin oil (hilangn ( hilangnya ya kadar minyak RBDP Stearin) sebesar 0,028 % yang disebabkan rusaknya komponen tocopherol dan tocotrinol yang terdapat pada RBDP Stearin Losing RBDP Stearin oil

F15 RBDP Stearin

F

14

TT-104 F

16

RBDP Stearin

Neraca massa total tot al : 14 15 16 F = F +F

Neraca massa komponen : 1) Neraca massa komponen pada alur alur 14, sebagai berikut : Dengan metoda trial and error di dapat : 14 a) FRBDP Stearin = 353, 30 kg

2) Neraca massa komponen pada alur alur 15, sebagai berikut : a) RBDP Stearin 0,028 14 x FRBDP RBDP Steari Stearin n 100 = 0,00028 x 353,30

15 FLosing Losing gas H2 =

= 0,1 kg

Komposisi RBDP Stearin pada suhu 30 OC dan komposisi zat yang tidak tersabunkan pada RBDP Stearin yang rusak (hilang) akibat adanya pemanasan pada suhu 70 OC dengan basis perhitungan 100 kg RBDP Stearin dapat dilihat pada Tabel LA.23 dan LA.24, sebagai berikut : Tabel LA.23 Komposisi RBDP Stearin Pada Suhu 30 OC Kompo Komposis sisii

Nila Nilaii (% (%))

F

(kg) (kg)

Trigliserida : Trigliserida miristat

1,972

6,9671


57

201,3810

187

Tabel LA.23 (Lanjutan) Komposisi RBDP Stearin Pada Suhu 30 OC Trigliserida stearat

6

21,1980

Trigliserida oleat

25

88,3250


10

35,3300

α - Tocopherol

0,005

0,0177

α -Tocotrienol

0,005

0,0177

β -Tocotrienol

0,001

0,0035

γ -Tocotrienol

0,014

0,0495

δ -Tocotrienol

0,003

0,0106

100

353,30

Tocopherol dan tocotrienol :

Total

Tabel LA.24 Komposisi Zat yang yang tidak Tersabunkan Pada RBDP Stearin yang Rusak (Hilang) Akibat adanya Pemanasan Pada Suhu 70 OC Komposisi

15

nilai (%)

F (kg)

α -Tocopherol

17,86

0,0179

α -Tocotrienol

17,86

0,0179

β -Tocotrienol

3,57

0,0035

γ -Tocotrienol

50,00

0,05

δ -Tocotrienol

10,71

0,0107

100

0,1

Total

Tabel LA.25 Neraca Massa Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104) Komposisi

RBDP Stearin Losing RBDP Stearin oil Total

Masuk (kg) 14

F

Keluar (kg) 15

16

F

F

353,3000

-

353,20

-

0,1

-

0,1

353,20

353,30

188

353,30

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Dasar Perhitungan

= 1 jam operasi

Suhu Referensi

= 25 oC (298 oK)

Satuan Perhitungan

= kiloJoule kiloJoule (kJ)

LB.1

Penentuan Kapasitas Panas untuk Minyak Jagung dan RBDP Stearin

Tabel LB.1

Estimasi Kapasitas Panas (Cp), Ikatan yang Terkandung dalam Komposisi Lemak Pada Minyak Jagung dan RBDP Stearin (Chueh & Swanson, 1973ª, b) Ikatan

Kelompok

Cp (kJ/kmol.K)

CH3

Alkane

36,84

CH2

Alkane

30,40

C H

Alkane

20,93

C

Alkane

7,37

O

Oxygen

35,17

Oxygen

53,0

Olefin

21,77

O

C C H

189

1) Trigliserida : a) Trigliserida miristat (C45H86O6) H H

C

O O

C

(CH 2)12

CH3

(CH 2)12

CH3

(CH 2)12

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

Cp Trigliserida miristat

O

= 3 (-CH3) + 38 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) = 3 (36,84) + 38 ( 30,40) + 3 (35,17) + 3 (53,0) + 2 (7,37) + 1 (20,93) = (110,52 + 1155,2 + 105,51 + 159 + 14,74 + 20,93 ) kJ/kmol

O

K

= 1565,90 kJ/kmol OK

b) Trigliserida palmitat (C51H98O6) H H

C

O O

C

(CH2)14

CH3

(CH2)14

CH3

(CH2)14

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

Cp trigliserida palmitat

O

= 3 (-CH3) + 44 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) = 3 (36,84) + 44 ( 30,40) + 3 (35,17) + 3 (53,0) + 2 (7,37) + 1 (20,93) = (110,52 + 1337,6 + 105,51 + 159 + 14,74 + 20,93 ) kJ/kmol OK = 1748,30 kJ/kmol OK

190

c) Trigliserida stearat (C57H110O6) H

O

C

H

O

C

(CH 2)16

CH 3

(CH 2)16

CH 3

(CH 2)16

CH 3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

Cp Trigliserida stearat

O

= 3 (-CH3) + 50 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) = 3 (36,84) + 50 ( 30,40) + 3 (35,17) + 3 (53,0) + 2 (7,37) + 1 (20,93) = (110,52 + 1520 + 105,51 + 159 + 14,74 + 20,93 ) kJ/kmol OK = 1930,70 kJ/kmol OK

d) Trigliserida oleat (C57H104O6) H H

C

O O

C

(CH2)14

C H

C H

CH3

(CH2)14

C H

C H

CH3

(CH2)14

C H

C H

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

Cp Trigliserida oleat

O

= 3 (-CH3) + 44 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) + 6 (-CH=) = 3 (36,84) + 44 ( 30,40) + 3 (35,17) + 3 (53,0) + 2 (7,37) + 1 (20,93) + 6 (21,77) = (110,52 + 1337,6 + 105,51 + 159 + 14,74 + 20,93 + 130,62) kJ/kmol O

= 1878,92 kJ/kmol K

191

O

K

e) Trigliserida linoleat (C57H98O6) H H

O

C

O

C

(CH2)12

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)12

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)12

C H

C H

C H

C H

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

Cp Trigliserida linoleat

O

= 3 (-CH3) + 38 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) + 12 (-CH=) = 3 (36,84) + 38 ( 30,40) + 3 (35,17) + 3 (53,0) + 2 (7,37) + 1 (20,93) + 12 (21,77) = (110,52 + 1155,2 + 105,51 + 159 + 14,74 + 20,93 + 261,24) kJ/kmol

O

K


f) Trigliserida linolenat (C57H92O6) H H

C

O O

C

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

Cp Trigliserida linolenat O = 3 (-CH3) + 32 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) + 18 (-CH=) = 3 (36,84) + 32 ( 30,40) + 3 (35,17) + 3 (53,0) + 2 (7,37) + 1 (20,93) + 18 (21,77) = (110,52 + 972,8 + 105,51 + 159 + 14,74 + 20,93 + 391,86) kJ/kmol O

= 1775,36 kJ/kmol K

192

O

K

Tabel LB.2

Estimasi Kapasitas Panas (Cp), Ikatan yang Terkandung dalam Komposisi Zat yang tidak Tersabunkan Pada Minyak Jagung dan RBDP Stearin (Chueh & Swanson, 1973ª, b) Ikatan

Kelompok

Cp (kJ/kmol.K)

CH3

Alkane

36,84

CH2

Alkane

30,40

C H

Alkane

20,93

In a ring

12,14

Oxygen

44,80

In a ring

25,96

In a ring

22,19

Oxygen

35,17

or

C

C

OH

H2 C C O

2) Phytosterol a) Campesterol (C28H48O) CH3 H3C CH

C H2 H2 C

CH3 CH3

H2 C

CH

H2 C

CH 3 C

CH3 CH CH CH 2

CH H2C

CH

CH HO

CH CH

C C H2

CH

C H2

CH 2 C H

(Sumber : http://www.cyberlipid.org/sterols,2002)

193

Cp Campesterol = 6 (-CH3) + 9 (-CH2-) + 8 (-CH-) + 1 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 1 (-C=) = 6 (36,84) + 9 (25,96) + 8 (20,93) + 1 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 1(22.19) = (221,04 + 233,64 + 167,44 + 12,14 + 12,14 + 44,80 + 22,19) kJ/kmol

O

K

= 713,39 kJ/kmol OK

b) Stigmasterol (C29H48O) H3C CH2 H3C

H C

CH CH

C H H2 C

CH3

CH3

H2C

C

CH2 CH

H2C

C

CH

CH3

CH

CH3

H2 C

CH CH

C

C H2

CH2

C H2

HO

CH

C H


Cp Stimasterol = 6 (-CH3) + 9 (-CH2-) + 4 (-CH-) + 1 (-C=) + 2 (-C-) + 1 (-OH) + 2 (-C=) = 6 (36,84) + 9 (25,96) + 4 (20,93) + 1 (12,14) + 2 (12,14) + 1 (44,80) + 2 (22,19) = (221,04 + 233,64 + 83,72 + 12,14 + 24,28 + 44,80 + 44,38) kJ/kmol = 664,0 kJ/kmol OK

c) Avenasterol (C29H48O) CH3 HC H2 C

H3 C H2 C H2 C H2 C H2 C

C H2

CH

CH

CH C

C H2

CH C H2


194

CH3 CH CH3

CH 2

CH C H2

C

CH 3 C

CH HO

CH 3

C

CH

O

K

Cp Avenasterol = 6 (-CH3) + 10 (-CH2-) + 4 (-CH-) + 2 (-C=) + 2 (-C-) + 1 (-OH) + 2 (-C=) = 6 (36,84) + 10 (25,96) + 4 (20,93) + 2 (12,14) + 2 (12,14) + 1 (44,80) + 2 (22,19) = (221,04 + 259,6 + 83,72 + 24,28 + 24,28 + 44,80 + 44,38) kJ/kmol

O

K

O

= 702,10 kJ/kmol K

d) Sitosterol (C29H50O) CH3 H2C H2 C

H3C H2 C H2C H2 C H2C CH HO

CH3

CH3

CH3 CH2

CH

CH

C

C

C

CH

C H2

CH3 CH

C H2

CH

C

CH

CH

C H2

C H

(Sumber : http://www.fao.org/ag/agn/agns/jecfa/cta/69/Phytosterols,2003) Cp Sitosterol = 6 (-CH3) + 10 (-CH2-) + 5 (-CH-) + 2 (-C=) + 2 (-C-) + 1 (-OH) + 2 (-C=) = 6 (36,84) + 10 (25,96) + 5 (20,93) + 2 (12,14) + 2 (12,14) + 1 (44,80) + 2 (22,19) = (221,04 + 259,6 + 104,65 + 24,28 + 24,28 + 44,80 + 44,38) kJ/kmol

O

K

= 723,03 kJ/kmol OK

e) Sitostanol (C29H52O) CH 3 H2C H2 C

H 3C H2 C H 2C H2 C H2C

HO

C H2

CH

CH 3 CH CH 3

CH 2 CH

CH C

CH C H2

C

CH 3 C

CH

CH 3

CH

CH

C H2

CH C H2

(Sumber : http://www.fao.org/ag/agn/agns/jecfa/cta/69/Phytosterols,2003)

195

Cp Sitostanol = 6 (-CH3) + 11 (-CH2-) + 5 (-CH-) + 1 (-C=) + 2 (-C-) + 1 (-OH) + 1 (-C=) = 6 (36,84) + 11 (25,96) + 5 (20,93) + 1 (12,14) + 2 (12,14) + 1 (44,80) + 1 (22,19) = (221,04 + 285,56 + 104,65 + 12,14 + 24,28 + 44,80 + 22,19) kJ/kmol OK = 714,66 kJ/kmol OK

3) Tocopherol dan tocotrienol (HUI, 2006) a) α -Tocopherol (C29H50O2) CH3 HO

H2 C

C C

C

CH2

C

C

C

CH3

CH3

CH3

CH3 H3C

(CH2)3

O

C

C H

(CH2)3

C H

(CH2)2

C H

CH3

C

CH3

Cp α -Tocopherol = 8 (-CH3) + 8 (-CH2-) + 2 (-CH-) + 6 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 1 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH2-) = 8 (36,84) + 8 (30,40) + 2 (20,93) + 6 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 1 (22,19) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (294,72 + 243,2 + 41,86 + 72,84 + 12,14 + 44,80 + 22,19 + 35,17 + 51,92) kJ/kmol OK = 818,84 kJ/kmol OK

b) γ -Tocopherol (C28H48O2) H2 C

H C

HO C

C

CH2

C

C

C

CH3

CH3

CH3

CH3 H3C

C

(CH2)3

O

C H

(CH2)3

C H

(CH2)2

H2 C

C H

CH3

CH3

Cp γ -Tocopherol = 7 (-CH 3) + 9 (-CH2-) + 3 (-CH-) + 5 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 1 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH 2-) = 7 (36,84) + 9 (30,40) + 3 (20,93) + 5 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 1 (22,19) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (257,88 + 273,6 + 62,79 + 60,7 + 12,14 + 44,80 + 22,19 + 35,17 + 51,92) kJ/kmol OK = 821,19 kJ/kmol OK

196

c) δ -Tocopherol (C27H46O2) H2 C

H C

HO C

C

CH2

CH3

CH3

CH3

CH3 HC

C

C

(CH2)3

C H

O

C

(CH2)3

C H

H2 C

(CH2)2

CH3

C H

CH3

Cp δ -Tocopherol = 6 (-CH3) + 9 (-CH2-) + 3 (-CH-) + 4 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 2 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH2-) = 6 (36,84) + 9 (30,40) + 3 (20,93) + 4 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 2 (22,19 ) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (221,04 + 273,6 + 62,79 + 48,56 + 12,14 + 44,80 + 44,38 + 35,17 + 51,92) kJ/kmol OK = 794,4 kJ/kmol OK

d) α -Tocotrienol (C29H44O2) CH3 HO

C C

H3C

H2 C

C C

CH2

C

C

C

CH3

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3 (CH2)2

C H

CH3

C

O

CH3

Cp α – Tocotrienol = 8 (-CH3) + 6 (-CH2-) + 8 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 3 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH 2-) = 8 (36,84) + 6 (30,40) + 8 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 3 (22,19) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (294,72 + 182,4 + 48,56 + 12,14 + 44,80 + 44,38 + 66,57 + 51,92) kJ/kmol OK = 784,84 kJ/kmol OK

e) β -Tocotrienol (C28H42O2) CH3 HO

H2 C

C

C HC C

C

CH2

C

C

CH3

CH3 (CH2)2

C H

O

CH3

197

C

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3

Cp β -Tocotrienol = 7 (-CH3) + 6 (-CH2-) + 8 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 4 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH 2-) = 7 (36,84) + 6 (30,40) + 8 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 4 (22,19) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (257,88 + 182,4 + 97,12 + 12,14 + 44,80 + 88,76 + 35,17 + 51,92) kJ/kmol OK = 770,19 kJ/kmol OK

f)

γ -Tocotrienol (C28H42O2)

HO

C C

H3C

H2 C

H C

C

C

CH2

C

C

CH3

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3 (CH2)2

C H

C

CH3

O

CH3

Cp γ -Tocotrienol = 7 (-CH3) + 6 (-CH2-) + 8 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 4 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH2-) = 7 (36,84) + 6 (30,40) + 8 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 4 (22,19) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (257,88 + 182,4 + 97,12 + 12,14 + 44,80 + 88,76 + 35,17 + 51,92) kJ/kmol OK = 770,19 kJ/kmol OK

g) δ -Tocotrienol (C27H40O2) = 6 (-CH3) + 6 (-CH2-) + 7 (-C=) + 1 (-C-) + 1 (-OH) + 5 (-C=) + 1 (-O-) + 2 (-CH 2-) = 6 (36,84) + 6 (30,40) + 7 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (44,80) + 5 (22,19) + 1 (35,17) + 2 (25,96) = (221,04 + 182,4 + 84,98 + 12,14 + 44,80 + 110,95 + 35,17 + 51,92) kJ/kmol OK = 743,40 kJ/kmol OK

Dari perhitungan di atas diperoleh Cp dan BM untuk komposisi minyak jagung yang disimpulkan pada Tabel LB.3, sebagai berikut :

198

Tabel LB.3 Kapasitas Panas (Cp) dan Berat Molekul (BM) untuk Komposisi Minyak Jagung Nilai (%)

BM (kg/kmol)

Cp O (kJ/kmol K)


11,7

807,34

1748,3


2,5

891,5

1930,7

Trigliserida oleat

28

885,45

1878,92


56

879,4

1827,14


1

873,35

1775,36

Campesterol

0,14

400,69

713,39

Sitosterol

0,48

414,715

723,03

Stigmasterol

0,05

412,7

664

Avensterol

0,02

412,7

702,10

Sitostanol

0,03

416,73

714,66

α -Tocopherol

0,007

430,7

818,84

γ -Tocopherol

0,069

416,68

821,19

δ -Tocopherol

0,004

402,65

794,4

100

-

-

Komposisi

1) Trigliserida :

2) Phytosterol :

3) Tocopherol

Total

(Sumber : Anonim, 2006a, Chueh & Swanson, 1973ª, b dan HUI, 2006)

Dari perhitungan diatas juga diperoleh Cp dan BM untuk komposisi RBDP Stearin yang disimpukan pada Tabel LB.4, sebagai berikut :

199

Tabel LB.4 Kapasitas Panas (Cp) dan Berat Molekul (BM) untuk Komposisi RBDP Stearin Nilai (%)

BM (kg/kmol)

Cp O (kJ/kmol K)

Trigliserida miristat

1,972

723,17

1565,9


57

807,34

1748,3


6

891,5

1930,7

Trigliserida oleat

25

885,45

1878,92


10

879,4

1827,14

α -Tocopherol

0,005

430,7

818,84

α -Tocotrienol

0,005

424,66

784,84

β -Tocotrienol

0,001

410,64

770,19

γ -Tocotrienol

0,014

410,64

770,19

δ -Tocotrienol

0,003

396,61

743,40

100

-

-

Komposisi

1) Trigliserida :

2) Tocopherol and Tocotrienol

Total

(Sumber : O’Brein, 2009, HUI, 2006 dan Chueh & Swanson, 1973ª, b)

200

Tabel LB.5 Estimasi Kapasitas Panas (Cp), Ikatan yang Terkandung dalam Soluble Ingredient In Oil dan Bahan Pengemulsi (Chueh & Swanson, 1973ª, b) Ikatan

Kelompok

Cp (kJ/kmol.K)

CH3

Alkane

36,84

CH2

Alkane

30,40

C H

Alkane

20,93

In a ring

12,14

Oxygen

44,80

In a ring

25,96

In a ring

22,19

Oxygen

73,27

In a ring

18,42

Nitrogen

31,40

or

C

C

OH

H2 C C

CH2OH

C

N

4) Bahan pembantu yang bersifat larut dalam minyak (soluble ingredient in oil ), bahan pengemulsi (agent emulsifier ) dan bahan pembantu yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water ) Bahan yang Larut dalam Minyak (soluble ingredient in oil ) : a) Vitamin A (Dwiari, dkk, 2008) : CH 3 H3C

CH 3

CH 3 C

C

H2C

C

H2C

C C H2

C C

C C

C C

CH 3

201

CH 2OH C

Cp Vitamin A = 1 (-CH2OH) + 5 (-CH3) + 6 (-C=) + 3 (-CH2-) + 2 (-C=) + 1 (-C-) = 1 (73,27) + 5 (36,84) + 6 (22,19) + 3 (25,96) + 4 (12,14) + 1 (12,14) + 1 (12,14) = 73,27 + 184,20 + 133,14 + 77,88 + 48,56 + 12,14 = 529,14 kJ/kmol OK

b) Tertiary Butyl Hidroquinone / TBHQ (Akoh & Min, 2002) : OH

CH3

C C

C

C

C

CH

CH3

C OH

Cp TBHQ = 2 (-OH) + 3 (-C=) + 3 (-C=) + 2 (-CH3) + 1 (-CH-) = 2 (44,80) + 3 (12,14) + 3 (22,19) + 2 (36,84) + 1 (20,93) = 89,6 + 36,42 + 66,57 + 73,68 + 20,93 = 287,2 kJ/kmol OK

c) β -karoten (HUI, 2006) :

H2 C

CH3 H3C

CH3

C

CH2

C

CH2

CH3 C

C

C C

C

C C

C C

C C

C C

C C

CH3

C C

C C

C C

C C

CH3

CH3

Cp β -karoten = 9 (-CH3) + 19 (-C=) + 3 (-CH2-) + 1 (-C-) + 7 (-C=) + 1 (-C=) = 9 (36,84) + 19 (22,19) + 3 (25,96) + 1 (12,14) + 7 (12,14) + 1 (18,42) = 331,56 + 412,66 + 77,88 + 12,14 + 84,98 + 18,42 = 946,59 kJ/kmol OK

202

C

C H3C

CH3

Bahan pengemulsi (agent emulsifier ) : a) Lecithin CH3

H2 C

H2 C

N

CH3

CH3

Cp lecithin = 3 (-CH3) + 2 (-CH2-) + 1 (-N-) = 3 (36,84) + 2 (30,40) + 1 (31,40) = 110,52 + 60,8 + 31,40 = 202,72 kJ/kmol OK

Bahan tambahan yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water ) : a) Garam dapur Cp = 12,07 kal/mol OK

(Patnaik, 2003)

Dimana : Konversi 1 kal/mol OK = 4,184 kJ/kmol OK Sehingga : Cp = 12,07 x 4,184 kJ/kmol OK = 50,5 kJ/kmol O K

b) Natrium benzoat Cp = 26,84 kal/mol OK

(Patnaik, 2003)

Dimana : Konversi 1 kal/mol OK = 4,184 kJ/kmol OK Sehingga : Cp = 26,84 x 4,184 kJ/kmol OK = 12,30 kJ/kmol OK

203

c) Skim milk Cp = 4,0 kJ/kmol OK

(Geankoplis, 2003)

Bahan pembantu yang digunakan dalam proses hidrogenasi : a) Gas hidrogen Cp = 6,88 kal/mol OK

(Patnaik, 2003)

Dimana : Konversi 1 kal/mol OK = 4,184 kJ/kmol OK Sehingga : Cp = 6,88 x 4,184 kJ/kmol OK = 28,7860 kJ/kmol OK

LB.2

Penentuan Panas Pembentukan ( ∆ H f 0 ) Pada Minyak Jagung

Tabel LB.6 Estimasi Panas Pembentukan ( ∆ H f 0 ) Ikatan yang Terkandung dalam Komponen Minyak Jagung Pada Kondisi Reference 298 OK Ikatan

CH3 CH2

Kelompok Nonring increments Nonring increments

Nonring increments C H

C

Nonring increments

Oxygen increments O

∆ H f 0 (kJ/kmol) -76,45 -20,64

29,89

82,23

-132,22

O

Oxygen increments C C H

Ring increment

(Sumber : Perry, dkk, 1999)

204

-133,22 2,09

1) Trigliserida a) Trigliserida miristat (C45H86O6) H H

C

O O

C

(CH 2)12

CH 3

(CH 2)12

CH 3

(CH 2)12

CH 3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

∆ H f 0 Trigliserida miristat O = 3 (-CH3) + 38 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) = 3 (-76,45) + 38 (-20,64 ) + 3 (-132,22) + 3 (-133,22) + 2 (82,23) + 1 (29,89) = (-229,35 + (-784,32) + (-396,66) + (-399,66) + 164,46 + 29,89 ) kJ/kmol = -1615,34 kJ/kmol OK

b) Trigliserida palmitat (C51H98O6) H H

C

O O

C

(CH2)14

CH3

(CH2)14

CH3

(CH2)14

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

∆ H f 0 Trigliserida palmitat O = 3 (-CH3) + 44 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) = 3 (-76,45) + 44 (-20,64 ) + 3 (-132,22) + 3 (-133,22) + 2 (82,23) + 1 (29,89) = (-229,35 + (-908,16) + (-396,66) + (-399,66) + 164,46 + 29,89 ) kJ/kmol = -1739,48 kJ/kmol

205

c) Trigliserida stearat (C57H110O6) H H

C

O O

C

(CH 2)16

CH 3

(CH 2)16

CH 3

(CH 2)16

CH 3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

∆ H f 0 Trigliserida stearat

O

= 3 (-CH3) + 50 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) = 3 (-76,45) + 50 (-20,64 ) + 3 (-132,22) + 3 (-133,22) + 2 (82,23) + 1 (29,89) = (-229,35 + (-1032) + (-396,66) + (-399,66) + 164,46 + 29,89 ) kJ/kmol = -1863,32 kJ/kmol

d) Trigliserida oleat (C57H104O6) H H

C

O O

C

(CH2)14

C H

C H

CH3

(CH2)14

C H

C H

CH3

(CH2)14

C H

C H

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

∆ H f 0 Trigliserida oleat

O

= 3 (-CH3) + 44 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) + 6 (-CH 2-) = 3 (-76,45) + 44 (-20,64 ) + 3 (-132,22) + 3 (-133,22) + 2 (82,23) + 1 (29,89) + 6 (2,09) = (-229,35 + (-908,16) + (-396,66) + (-399,66) + 164,46 + 29,89 + 12,54) kJ/kmol = -1726,94 kJ/kmol

206

e) Trigliserida linoleat (C57H98O6) H H

O

C

O

C

(CH2)12

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)12

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)12

C H

C H

C H

C H

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

∆ H f 0 Trigliserida linoleat

O

= 3 (-CH3) + 38 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) + 12 (-CH 2-) = 3 (-76,45) + 38 (-20,64 ) + 3 (-132,22) + 3 (-133,22) + 2 (82,23) + 1 (29,89) + 12 (2,09) = (-229,35 + (-784,32) + (-396,66) + (-399,66) + 164,46 + 29,89 + 25,08) kJ/kmol = -1590,56 kJ/kmol

f) Trigliserida linolenat (C57H92O6) H H

C

O O

C

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

O HC

O

C O

H

C

O

C

H

∆ H f 0 Trigliserida linoleat O = 3 (-CH3) + 32 (-CH2-) + 3 (-O-) + 3 (-C-) + 2 (-C-) + 1 (-CH-) + 18 (-CH 2-) = 3 (-76,45) + 32 (-20,64 ) + 3 (-132,22) + 3 (-133,22) + 2 (82,23) + 1 (29,89) + 18 (2,09) = (-229,35 + (-660,48) + (-396,66) + (-399,66) + 164,46 + 29,89 + 37,62) kJ/kmol = -1454,18 kJ/kmol

207

Dari perhitungan di atas diperoleh panas pembentukan ( ∆ H f 0 ) untuk komposisi lemak pada minyak jagung dengan basis perhitungan 100 kg lemak pada minyak jagung yang disimpulkan pada Tabel LB.7, sebagai berikut : Tabel LB.7 Panas Pembentukan Pada Kondisi Refrensi ( ∆ H f 0 ) Untuk Komponen Lemak Pada Minyak Jagung

∆ H f 0

Nilai (%)

BM (kg/kmol)

(kJ/kmol)


11,8

807,34

-1739,48


2,5

891,5

-1863,32

Trigliserida oleat

28,2

885,45

-1726,94


56,5

879,4

-1590,56


1

873,35

-1454,18

100

-

-

Komposisi

Total

(Sumber : Perry, dkk, 1999, Tabel LA.16, Lampiran A)

2) Panas pembentukan pada kondisi refrensi ( ∆ H f 0 ) untuk bahan-bahan pembantu yang digunakan dalam proses hidrogenasi, sebagai berikut : a) Gas Hidrogen

∆ H f 0 = 0 kJ/kmol

LB.3

(Patnaik, 2003)

Penentuan Neraca Panas

Persamaan Neraca Panas : Panas masuk = Panas keluar + Akumulasi Asumsi

: Keadaan steady state, akumulasi = 0

Maka

: Panas masuk = Panas keluar

Panas sensible bahan masuk dan keluar dihitung dengan persamaan : T 2

∫

Q = H = N Cp dT

(Smith, dkk, 1996)

T 1

Dimana :

N

= mol (kmol)

Cp

= kapasitas panas (kJ/mol. K)

T

= temperatur (OK)

208

LB.4

Perhitungan Neraca Panas Pada Masing-Masing Unit

LB.4.1 Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)

Pada tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) terjadi pemanasan minyak jagung hingga suhu 150 OC (423 OK), di unit ini terjadi losing corn oil (komponen zat yang tidak tersabunkan rusak/hilang akibat pemanasan). Losing corn oil 150 O C ; 1 atm

Steam 300 OC ; 1 atm

F2 Minyak jagung 30 O C ; 1 atm

F1

TT-103

F3

Minyak jagung 150 OC ; 1 atm

Kondensat 100 OC ; 1 atm

Tabel LB.8 Panas yang Dibawa oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 30OC (303 OK) Nilai (%)

m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

Q= (m/BM).Cp. ∆T (kJ)


11,7

41,3562

807,34

1748,3

447,7856


2,5

8,8368

891,5

1930,7

95,6882

Trigliserida oleat

28

98,9722

885,45

1878,92

1.050,0923


56

197,9444

879,4

1827,14

2.056,3574


1

3,5347

873,35

1775,36

35,9270

0,14

0,4949

400,69

713,39

4,4056

Sitosterol

0,48

1,6967

414,715

723,03

14,7905

Stigmasterol

0,05

0,1767

412,7

664

1,4215

Avenasterol

0,02

0,0707

412,7

702,1

0,6014

Sitostanol

0,03

0,1060

416,73

714,66

0,9089

α -Tocopherol

0,007

0,0247

430,7

818,84

0,2348

γ -Tocopherol

0,069

0,2439

416,68

821,19

2,4034

δ -Tocopherol

0,004

0,0141

402,65

794,4

0,1391

100

353,4721

-

-

3.710,7556

Komposisi 1) Trigliserida :

2) Phytosterol dan Tocopherol Campesterol

Total

(Sumber : HUI, 2006 dan Tabel LA.20, Lampiran A)

209

Tabel LB.9 Panas yang Dibawa oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 150 OC (423 OK) Nilai (%)

m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)



11,7

41,3562

807,34

1748,3

11.194,6399


2,5

8,8368

891,5

1930,7

2.392,2055

Trigliserida oleat

28

98,9722

885,45

1878,92

26.252,3076


56

197,9444

879,4

1827,14

51.408,9338


1

3,5347

873,35

1775,36

898,1744

0,14

0,4949

400,69

713,39

110,1402

Sitosterol

0,48

1,6967

414,715

723,03

369,7615

Stigmasterol

0,05

0,1767

412,7

664

35,5370

Avenasterol

0,02

0,0707

412,7

702,1

15,0347

Sitostanol

0,03

0,1060

416,73

714,66

22,7227

α -Tocopherol

0,007

0,0247

430,7

818,84

5,8699

γ -Tocopherol

0,069

0,2439

416,68

821,19

60,0845

δ -Tocopherol

0,004

0,0141

402,65

794,4

3,4773

100

353,4721

Komposisi

1) Trigliserida :

2) Phytosterol dan Tocopherol : Campesterol

Total

92.768,8890


Perhitungan

neraca

panas

pada

tangki

penyimpanan

sementara

minyak

jagung (TT-103) : a) Panas yang masuk ke tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) pada suhu 30 OC (303 OK) 

(Qin)Minyak jagung = 3.710,7556

b) Panas yang keluar dari tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) pada suhu 150 OC (423 OK) 

(Qout)Minyak jagung

=

∑Q

Trigliserida

210

(Qout)Minyak jagung

= (11.194,6399 + 2.392,2055 + 26.252,3076 + 51.408,9338 + 898,1744) kJ = 92.146,2612 kJ



(Qout) Losing corn oil

=

∑Q

Phytosterol

+

∑Q

Tocopherol

= ((110,1402 + 369,7615 + 35,5370 + 15,0347 + 22,7227) + (5,8699 + 60,0845 + 3,4773)) kJ = (553,1961 + 69,4317) kJ = 622,6278 kJ

c)

Panas yang di serap (QSerap) 

(QSerap)

=

∑Q

Out

- Qin

= ((92.146,2612 + 622,6278) kJ - 3.710,7556) kJ = (92.768,8890 - 3.710,7556) kJ = 89.058,1334 kJ

d) Jumlah steam yang dibutuhkan, m (Reklaitis, 1983) Superheated steam pada 1 atm, 300 oC, H(300oC) = 3074 kJ/kg Saturated steam pada 1 atm,100 oC, Hvapour (100 oC) = 2676 kJ/kg Hliquid (100 oC) = 419 kJ/kg Sehingga :

λ = [H(300oC) – Hv(100oC)] + [(Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [3074 – 2676] kJ/kg + [2676 – 419] kJ/kg = 2655 kJ/kg 

Jumlah steam yang diperlukan (m) = QSerap / λ =

89.058,1334 kJ 2655 kJ/kg

= 33,5435 kg Tabel LB.10

Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103)

Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

3.710,7556

-

92.146,2612

Losing corn oil

-

622,6278

-

89.058,1334

-

-

622,6278

92.146,2612

Panas yang di serap (QSerap) Total

92.768,8890

211

92.768.8890

LB.4.2 Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104)

Pada tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) terjadi pemanasan RBDP Stearin hingga suhu 70 OC. Pada keadaan in terjadi losing RBDP Stearin oil dimana komponen zat yang tidak tersabunkan yang ada di dalam komponen RBDP Stearin rusak (hilang) akibat adanya pemanasan. Losing RBDP Stearin oil O 70 C ; 1 atm

Steam O 300 C ; 1 atm RBDP Stearin O 30 C ; 1 atm

F15 16

14

F

TT-104

F

RBDP Stearin O 70 C ; 1 atm

Kondensat 100 OC ; 1 atm Tabel LB.11

Panas Yang Dibawa oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 30 OC (303 OK) Nilai (%)

m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)



1,972

6,9671

723,17

1.565,9

75,4303


57

201,3810

807,34

1.748,3

2.180,4593


6

21,1980

891,5

1.930,7

229,5400

Trigliserida oleat

25

88,3250

885,45

1.878,92

937,1258


10

35,3300

879,4

1.827,14

367,0278

2) Tocopherol dan Tocotrienol α Tocopherol

0,005

0,0177

430,7

818,84

0,1683

α -Tocotrienol

0,005

0,0177

424,66

784,84

0,1636

β -Tocotrienol

0,001

0,0035

410,64

770,19

0,0328

γ -Tocotrienol

0,014

0,0495

410,64

770,19

0,4642

δ -Tocotrienol

0,003

0,0106

396,61

743,4

0,0993

100

353.3

Komposisi

1) Trigliserida :

Total


212

3.790,5114

Tabel LB.12

Panas Yang Dibawa oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 70 OC (343 OK) Nilai (%)

m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)



1,972

6,9671

723,17

1.565,9

678,8724


57

201,3810

807,34

1.748,3

19.624,1337


6

21,1980

891,5

1.930,7

2.065,8598

Trigliserida oleat

25

88,3250

885,45

1.878,92

8.434,1323


10

35,3300

879,4

1.827,14

3.303,2505

2) Tocopherol dan Tocotrienol α Tocopherol

0,005

0,0177

430,7

818,84

1,5143

α -Tocotrienol

0,005

0,0177

424,66

784,84

1,4721

β -Tocotrienol

0,001

0,0035

410,64

770,19

0,2954

γ -Tocotrienol

0,014

0,0495

410,64

770,19

4,1779

δ -Tocotrienol

0,003

0,0106

396,61

743,4

0,8941

100

353,30

Komposisi 1) Trigliserida :

Total

34.114,6025


Perhitungan neraca panas pada tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) : a) Panas yang masuk ke tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) pada suhu 30 OC (303 OK) 

(Qin)RBDP Stearin

= 3.790,5114

b) Panas yang keluar dari tangki penyimpanan sementara RBDP Stearin (TT-104) pada suhu 70 OC (343 OK) 

(Qout)RBDP Stearin

=

∑Q

Trigliserida

= (678,8724 + 19.624,1337 + 2.065,8598 + 8.434,1323 + 3.303,2505) kJ = 34.106,2488 kJ

213



(Qout) Losing RBDP Stearin

oil

=

∑Q

Tocopherol

+

∑Q

To cot rienol

= ((1,5143) + (1,4721 + 0,2954 + 4,1779 + 0,8941)) kJ = 8,3537 kJ

c)

Panas yang di serap 

(QSerap)

= Qout - Qin = (34.106,2488 + 8,3537) kJ – 3.790,5114 kJ = (34.114,6025 – 3.790,5114) kJ = 30.324,0911

d) Jumlah steam yang dibutuhkan (m) Superheated steam pada 1 atm, 300 oC, H(300oC) = 3074 kJ/kg Saturated steam pada 1 atm,100 oC, Hvapour (100 oC) = 2676 kJ/kg Hliquid (100 oC) = 419 kJ/kg (Reklaitis, 1983) Sehingga :

λ = [H(300oC) – Hv(100oC)] + [(Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [3074 – 2676] kJ/kg + [2676 – 419] kJ/kg λ = 2655 kJ/kg 

Jumlah steam yang diperlukan (m) = QSerap / λ =

30.324,0911 kJ 2655 kJ/kg

= 11,4215 kg Tabel LB.13

Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Penyimpanan Sementara RBDP Stearin (TT-104)

Komposisi

RBDP Starin Losing RBDP Stearin oil

Pans yang dierap (Qserap) Total

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

3.790,5114

-

34.106,2488

-

8,3537

-

30.324,0911

-

-

8,3537

34.106,2488

34.114,6025

214

34.114,6025

LB.4.3 Heater (E-101)

Di dalam heater (E-101) gas hidrogen (gas H2) dipanaskan hingga 150 OC. Steam 300 OC ; 1 atm Gas H 2 O 30 C ; 1 atm

F5

F6

E-101

Gas H 2 150 OC ; 1 atm

Kondensat 100 OC ; 1atm

Perhitungan neraca panas pada heater (E-101) a) Panas yang masuk ke heater (E-101) pada suhu 30 OC (303 OK) Dimana : 5 FGas H2

= 2,811 kg

Cp Gas H2


BMGas H2

= 2,016 kg/kmol

(Tabel LA.14, Lampiran A)

(Patnaik, 2003)

Sehingga : (Qin )Gas H2 = =

5 FGas H2

BM Gas H2

x Cp Gas H2 x ∆T

2,811 kg

x

2,016 kg/kmol

28,7860 kJ O

kmol K

x (303-298) O K

= 200,6881 kJ

b) Panas yang keluar dari heater (E-101) pada suhu 150 OC (423 OK) (Qout ) Gas H2 = =

6 FGas H2

BMGas H2

x Cp Gas H2 x ∆T

2,811 kg 2,016 kg/kmol

x

28,7860 kJ O

kmol K

x (423-298) O K

= 5.017,2027 kJ

c)

Panas yang di serap (QSerap)

= Qout - Q in = (5.017,2027 – 200,6881) kJ = 4.816,5146 kJ

215

d) Jumlah steam yang dibutuhkan, m (Reklaitis, 1983) Superheated steam pada 1 atm, 300 oC, H(300oC) = 3074 kJ/kg Saturated steam pada 1 atm,100 oC, Hvapour (100 oC) = 2676 kJ/kg Hliquid (100 oC) = 419 kJ/kg Sehingga :

λ = [H(300oC) – Hv(100oC)] + [(Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [3074 – 2676] kJ/kg + [2676 – 419] kJ/kg λ = 2655 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = QSerap / λ =

4.816,5146 kJ 2655 kJ/kg

= 1,8141 kg Tabel LB.14 Perhitungan Neraca Panas Pada Heater (E-101) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

200,6881

5.017,2027

4.816,5146

-

5.017,2027

5.017,2027

Gas H2 Panas yang di serap (Qserap) Total

LB.4.4

Reaktor (R-101)

Di dalam reaktor terjadi reaksi pemutusan ikatan rangkap pada lemak minyak jagung yang berlangsung pada kondisi temperatur 270 OC dan tekanan 1 atm (O’Brien, 2009). Steam O 300 C ; 1 atm Minya jagung Gas H2 150 OC ; 1 atm

F

7

R-101

Kondensat 100 OC ; 1atm

216

F8

Minyak jagung Gas H2 O 270 C ; 1 atm

Perhitungan neraca panas reaktor (R-101) a) Panas yang masuk ke reaktor (R-101) pada suhu 150 OC ( ∆H reaktan ) 

(Qin)Minyak jagung

= 92.146,2612 kJ



(Qin)Gas H2

= 5.017,2027 kJ



∆H reaktan

= (Qin)Minyak jagung + (Qin)Gas H2 = (92.146,2612 + 5.017,2027) kJ = 97.163,4639 kJ

Tabel LB.15

Panas yang Dibawa oleh Komponen Minyak Jagung dan Gas Hidrogen Pada Suhu 270 OC Atau 543 OK ( ∆H P ) m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kg/kmol K)

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ)

41,3563

807,34

1748,30

21.941,5472


232,5254

891,50

1930,70

123.375,7863

Trigliserida oleat

26,1287

885,45

1878,92

13.584,0144


52,2573

879,40

1827,14

26.601,0277


0,9332

873,35

1775,36

464,7709

0,2555

2,016

28,7860

893,8153

353,4555

-

-

186.860,9618

Komposisi

1) Trigliserida : Trigliserida palmitat

2) Gas H2 Total

( Sumber : Patnaik, 2003 dan Tabel LA.18, Lampiran A) b) Panas yang keluar dari reaktor (R-101) pada suhu 270 OC (543 OK) Dari tabel LB.15, di dapat :

∆H P Minyak jagung

= 185.967,1465

∆H P Gas H2

= 893,8153

∑ ∆H

= 186.860,9618

P

c) Panas reaksi standart ( ∆H 0f )

∆H 0f =

∑ n . ∆H

0 f

(produk) -

∑ n . ∆H

217

0 f

(reaktan)



Reaksi 1, sebagai berikut : H H

H

O

C

O

C

(CH2)14

C H

C H

H

CH3

O

C

O

C

O

C

(CH)14

C H

O H

C

O

C

(CH)14

C H

C H

σTrigliserida oleat

= -1

σGas H2

= -3

+ 3H2

CH3

H

C

O

C

(CH)16

CH3

O

C H

H

CH3

Trigliserida Oleat

H

CH3

O

O HC

(CH2)16

C

Gas Hidrogen

O

C

(CH)16

CH3


H

σ Trigliserida stearat = +1 Trigliserida oleat yang bereaksi = (1) x 0,0823 kmol = 0,0823 kmol Gas H2 yang bereaksi

= (3) x 0,0823 kmol = 0,2469 kmol

Trigliserida sterat yang terbentuk = (1) x 0,0823 kmol = 0,0823 kmol (Hal.LA-17, Lampiran A) Dimana :

∆ H f 0 Trigliserida oleat

= -1726,94 kJ/kmol

∆ H f 0 Trigliserida stearat = -1863,32 kJ/kmol ∆ H f 0 Hidrogen

= 0 kJ/kmol

(Patnaik, 2003)

Sehingga : -1863,32 kJ   ∆ H f01 = (0,0823 kmol x ) − kmol   -1726,94 kJ 0 kJ   + 0,2469 kmol x ) (0,0823 kmol x kmol kmol   = (- 153,3512 - (- 142,1271 + 0 )) kJ = - 11,2241 kJ 

Reaksi 2, sebagai berikut : H

H

C

H

O O

C

(CH2)12

CH

CH

C H

C H

H

CH3

C

O O

O

C

(CH)12

O H

C H

O

C

(CH)12

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

+ 6H2

218

CH3

H

C

O

C

(CH)16

CH3

O H

CH3

Gas Hidrogen


(CH2)16

O

O CH

C

C H

O

C

(CH)16


CH3

σTrigliserida linoleat = -1 σGas H2

= -6

σ Trigliserida stearat = +1 Trigliserida linoleat yang bereaksi = (1) x 0,1657 kmol = 0,1657 kmol Gas H2 yang bereaksi

= (6) x 0,1657 kmol = 0,9942 kmol


∆ H f 0 Trigliserida linoleat = -1590,56 kJ/kmol ∆ H f 0 Trigliserida stearat = -1863,32 kJ/kmol ∆ H f 0 Hidrogen

= 0 kJ/kmol

(Patnaik, 2003)

Sehingga : -1863,32 kJ   ∆ H f02 = (0,1657 kmol x ) − kmol   -1590,56 kJ 0 kJ   + 0,9942 kmol x ) (0,1657 kmol x kmol kmol   = (- 308,7521 - (- 263,5558 + 0 )) kJ = - 45,1963 kJ 

Reaksi 3, sebagai berikut : H

H

C

H

O O

C

(CH2)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

H

CH3

C

O O

C

O

C

(CH)10

O H

C

O

H

C

(CH)10

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

C H

CH3

+ 9H2

H

CH3

CH3

H

Gas Hidrogen


= -9

σ Trigliserida stearat = +1 Trigliserida linolenat yang bereaksi = (1)x 0,003 kmol = 0,003 kmol

219

C

O

C

(CH)16

CH3

O

σTrigliserida linolenat = -1 σGas H2

(CH2)16

O

O H

C

C H

O

C

(CH)16


CH3

Gas H2 yang bereaksi

= (9) x 0,003 kmol = 0,027 kmol


∆ H f 0 Trigliserida linolenat = -1454,18 kJ/kmol ∆ H f 0 Trigliserida stearat ∆ H f 0 Hidrogen

= -1863,32 kJ/kmol = 0 kJ/kmol

(Patnaik, 2003)

Sehingga : -1863,32 kJ   ∆ H f03 = (0,003 kmol x ) − kmol   -1454,18 kJ 0 kJ   + 0,027 kmol x ) (0,003 kmol x kmol kmol   = (- 5,590 - (- 4,3625 + 0 )) kJ = - 1,2274 kJ 

Total panas reaksi ( ∆H 0f ), sebagai berikut :

∆H 0f = ∆Hf10 +∆H f20 +∆H f30 = {(- 11,2241) + (- 45,1963 ) + (- 1,2274)} kJ = - 57,6478 kJ

d) Panas yang diserap (QSerap), sebagai berikut : Dimana (QSerap)

= ∆H R

Sehingga :

∆H R = -∆H Reaktan - (∆H0f + ∆H P ) = {(- 97.163,4639) - (- 57,6479) + (186.860,9618)} kJ = (- 97.163,4639 + 57,6479 + 186.860,9618) kJ = 89.755,1458 kJ

e) Jumlah steam yang dibutuhkan, m (Reklaitis, 1983) Superheated steam pada 1 atm, 300 oC, H(300oC) = 3074 kJ/kg Saturated steam pada 1 atm,100 oC, Hvapour (100 oC) = 2676 kJ/kg Hliquid (100 oC) = 419 kJ/kg

220

Sehingga :


89.639,8501 kJ 2655 kJ/kg

= 33,7626 kg Tabel LB.16 Perhitungan Neraca Panas Pada Reaktor (R-101) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

92.146,2612

185.967,1465

Gas H2

5.017,2027

893,8153

Panas reaksi

-57,6478

Panas yang di serap (Qserap) Total

LB.4.5

89.639,8501

-

186.803,3140

186.803,3140

Cooler (E-102)

Di dalam cooler (E-102) terjadi pendinginan minyak jagung hasil modifikasi dengan proses hidrogenasi dan gas hidrogen sisa pada suhu 70 OC (343 OK). Air pendingin 20 OC ; 1 atm Minyak jagung Gas H2 270 OC ; 1 atm

8

F

E-102

F9

Minyak jagung Gas H2 O 70 C ; 1 atm

Air pendingin bekas 40 OC ; 1atm

Perhitungan neraca panas pada cooler (E-102) a) Panas yang masuk ke cooler (E-102) pada suhu 270 OC (543 OK) 

(Qin)Minyak jagung

= 185.967,1465 kJ



(Qin)Gas H2

= 893,8153 Kj

221

b) Panas yang keluar dari cooler (E-102) pada suhu 70 OC (343 OK) Tabel LB.17 Panas yang Dibawa oleh Komponen Minyak Jagung dan Gas Hidrogen Pada Suhu 70 OC (343 OK) m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ)


41,3563

807,34

1748,30

4.030,0801


232,5254

891,50

1930,70

22.660,8587

Trigliserida oleat

26,1287

885,45

1878,92

2.495,0231


52,2573

879,40

1827,14

4.885,9030


0,9332

873,35

1775,36

85,3661

0,2555

2,0160

28,7860

164,1702

353,4555

-

-

34.157,2310

Komposisi

1) Trigliserida :

2) Gas H2 Total

(Sumber : Tabel LA.18, Lampiran A) 

(Qout)Minyak jagung

=

∑Q

Trigliserida

= (4.030,0801 + 22.660,8587 + 2.495,0231 + 4.885,9030 + 85,3661) kJ = 33.993,0608 kJ 

(Qout)Gas H2

=

∑Q

Gas H2

= 164,1702 kJ

c) Panas yang di lepas (Q lepas) (Qlepas)

=

∑Q

out

-

∑Q

in

= {(33.993,0608 + 164,1702) – (185.967,1465 + 893,8153)}kJ = 34.157,2310 – 186.860,9618 = -152.539,5606 kJ

d) Jumlah air pendingin yang dibutuhkan (m) Air pendingin masuk pada suhu 20 OC (293 OK ) dan keluar pada suhu 40 OC (313 OK), dimana :

222

Cp air pendingin pada suhu 20 OC dan tekanan 1 atm 4,185 kJ/kg OK (Geankoplis, 2003) Sehingga : QLepas

m=

Cp .ΔT

=

-152.539,5606 kJ = 7.289,8237 kg kJ O 4,185 (293-313) K kg O K

Tabel LB.18 Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-102) Komposisi

Minyak jagung

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

185.967,1465

34.157,2310

893,8153

164,1702

-152.539,5606

-

34.321,4012

34.321,4012

Gas H2 Panas yang di lepas (Qlepas) Total

LB.4.6 Cooler (E-103)

Di dalam cooler (E-103) terjadi pendinginan gas hidrogen sisa hingga temperatur 30 OC. Air pendingin O 20 C ; 1 atm

Gas H2 270 OC ; 1 atm

F11

F12 E-103

Gas H2 30 OC ; 1 atm

Air pendingin bekas 40 OC ; 1atm

Perhitungan neraca panas pada cooler (E-103) a) Panas yang masuk ke cooler (E-103) pada suhu 70 OC (343 OK) 

(Qin)Gas H2

= 164,1702 kJ

b) Panas yang keluar dari cooler (E-103) pada suhu 30 OC (303 OK) Dimana : 11 FGas H2

= 0,2555 kg

Cp Gas H2



223

= 2,016 kg/kmol

BMGas H2

(Patnaik, 2003)

Sehingga : (Qout ) Gas H2 = =

11 FGas H2

BM Gas H2

x Cp Gas H2 x ∆T

0,2555 kg 2,016 kg/kmol

x

28,7860 kJ O

kmol K

x (303-298) O K

= 18,2411 kJ

c)

Panas yang di lepas (Q lepas) (Qlepas) = Qout - Qin = (18,2411 – 164,1702) kJ = -145,9291 kJ

d) Jumlah air pendingin yang dibutuhkan (m) Air pendingin masuk pada suhu 20 OC (293 OK) dan keluar pada suhu 40 OC (313 OK), dimana : Cp air pendingin pada suhu 20 OC dan tekanan 1 atm 4,185 kJ/kg OK (Geankoplis, 2003) Sehingga : m=

Q Lepas Cp .∆T

=

-145,9291 kJ = 6,9739 kg kJ O 4,185 (293-313) K kg O K

Tabel LB.19 Perhitungan Neraca Panas Pada Cooler (E-103) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Gas H2

164,1702

18,2411

Panas yang di lepas (Qlepas)

-145,9291

-

18,2411

18,2411

Total

224

LB.4.7 Tangki Pencampur II (M-102)

Di dalam tangki pencampur II (M-102) terjadi pencampuran antara campuran minyak dengan bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan margarin yang bersifat larut dalam minyak (soluble ingredient in oil ) pada suhu 70 OC (http://www.malaysiapalmoil.org/2003). Steam O 300 C ; 1 atm

β-Karoten O 30 C ; 1 atm

19

F

Vitamin A O 30 C ; 1 atm

20

18

F

F

Minyak jagung RBDP Stearin O 70 C ; 1 atm

TBHQ O 30 C ; 1 atm

21

17

F

M-102

F

Kondensat O 100 C ; 1 atm

Minyak jagung RBDP Stearin Vitamin A β-Karoten TBHQ O 70 C ; 1 atm

Perhitungan neraca panas pada tangki pencampur II (M-102) a) Panas bahan campuran minyak yang masuk ke tangki Pencampur II (M-102) pada suhu 70 OC (343 OK) 

(Qin)Minyak jagung

= 34.157,2310 kJ



(Qin)RBDP Stearin

= 34.106,2488 kJ

b) Panas Bahan yang di bawah oleh bahan pembantu yang bersifat larut dalam minyak (Soluble Ingredient In Oil) Pada Suhu 30 OC (303 OK) Tabel LB.20

Panas yang Dibawa oleh Bahan Pembantu yang Bersifat Larut Dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil) Pada Suhu 30 OC (303 OK)

Vitamin A

m (kg) 0,0044

BM (kg/kmol) 286,44

Cp (kJ/kmol.K) 529,14

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ) 0,0406

β -Karoten

0,0044

536,87

946,59

0,0388

TBHQ

0,1325

166,20

287,2

1,1448

-

-

-

1,2243

Komposisi

Total

(Sumber : Yaws, 2008 dan Tabel LA.8, Lampiran A)

225

c) Panas bahan campuran minyak dan bahan pembantu yang bersifat larut dalam minyak (Soluble Ingredient In Oil) yang keluar dari tangki pencampur II (M-102) pada suhu 70 OC 

(Qin)Minyak jagung

= 34.157,2310 kJ



(Qin)RBDP Stearin

= 34.106,2488 kJ

Tabel LB.21 Panas yang Dibawah oleh Bahan Pembantu yang Bersifat Larut Dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil) Pada Suhu 70 OC (343 OK)

Vitamin A

m (kg) 0,0044

BM (kg/kmol) 286,44


Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ) 0,3658

β -Karoten

0,0044

536,87

946,59

0,3491

TBHQ

0,1325

166,20

287,2

10,3034

-

-

-

11,0183

Komposisi

Total

(Sumber : Yaws, 2008 dan Tabel LA.8, Lampiran A) Tabel LB.22 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur II (M-102) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

34.157,2310

34.157,2310

RBDP Stearin

34.106,2488

34.106,2488

Vitamin A

0,0406

0,3658

β -Karoten

0,0388

0,3491

TBHQ

1,1448

10,3034

Panas yang di serap (Qserap)

9,7940

-

68.274,4981

68.274,4981

Total

d) Panas yang di serap (QSerap) =

∑Q

out

-

∑Q

in

= {(68.274,4981 – (34.157,2310 + 34.106,2488 + 0,0406 + 0,0388 + 1,1448)} kJ = (68.274,4981 – 68.264,7041) kJ = 9,7940 kJ

226

e) Jumlah steam yang dibutuhkan, m (Reklaitis, 1983) Superheated steam pada 1 atm, 300 oC, H(300oC) = 3074 kJ/kg Saturated steam pada 1 atm,100 oC, Hvapour (100 oC) = 2676 kJ/kg Hliquid (100 oC) = 419 kJ/kg Sehingga :


9,7940 kJ 2655 kJ/kg

= 0,0037 kg

LB.4.8 Tangki Pencampur IV (M-104)

Di dalam tangki pencampur IV (M-104) terjadi emulsifikasi antara fase air dengan fase minyak dengan penambahan agent emulsifier (lecithin) pada suhu 70 O

C dan tekanan 1 atm (http://www.malaysiapalmoil.org/2003). Dalam keadaan ini

diharapkan fase air dan bahan tambahan yang larut dalam air (soluble ingredient in water ) teremulsi ke dalam fase minyak atau sering disebut dengan water in oil

(margarin).

Skim milk NaCl Na2CO3 Air 30 OC ; 1 atm

Minyak jagung RBDP Stearin Vitamin A β-Karoten TBHQ 70 OC ; 1 atm

F21

Lecithin O 30 C ; 1 atm

F27

Steam 300 OC ; 1 atm

26

F

M-104

Kondensat O 100 C ; 1 atm

227

F28

Minyak jagung RBDP Stearin Vitamin A β-Karoten TBHQ Skim milk NaCl Na2CO3 Lecithin O 70 C ; 1 atm

Perhitungan neraca panas pada tangki pencampur IV (M-104) a) Panas bahan campuran minyak yang masuk ke Tangki Pencampur IV (M-104) pada suhu 70 OC (343 OK) 

(Qin)Minyak jagung

= 34.157,2310 kJ



(Qin)RBDP Stearin

= 34.106,2488 kJ



(Qin)Vitamin A

= 0,3658 kJ



(Qin) β -Karoten

= 0,3491 kJ



(Qin)TBHQ

= 10,3034 kJ

b) Panas bahan yang di bawah oleh bahan pembantu yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water ) dan air pada suhu 30 oC (303 oK) Tabel LB.23

Panas yang Dibawa oleh Air, Bahan Pembantu yang Bersifat Larut Dalam Air (Soluble Ingredient In Water ) dan Bahan Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 30 OC (303 OK)

Skim milk

m (kg) 0,0883

BM (kg/kmol) 1176

Cp (kJ/kmol.K) 4,0

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ) 0.0015

NaCl

29,8807

58,443

12,07

30.8557

Na2CO3

0,7947

105,99

26,84

1.0062

143,0460

18

4,181

166.1320

2,649

87,17

202,72

30.8022

-

-

-

228.7976

Komposisi

H2O Lecithin Total

(Sumber : Geankoplis, 2003, Patnaik, 2003 dan Tabel LA.6, Lampiran A) c) Panas bahan campuran minyak dan bahan pembantu yang bersifat larut dalam minyak (soluble ingredient in oil ) pada suhu 70 OC (343 OK). 

(Qin)Minyak jagung

= 34.157,2310 kJ



(Qin)RBDP Stearin

= 34.106,2488 kJ



(Qin)Vitamin A

= 0,3658 kJ



(Qin) β -Karoten

= 0,3491 kJ



(Qin)TBHQ

= 10,3034 kJ

228

Tabel LB.24 Panas yang Dibawa oleh bahan pembantu yang bersifat larut dalam air (Soluble Ingredient In Water ) dan Bahan Pengemulsi ( Agent O O Emulsifier ) Pada suhu 70 C (343 K)

Skim milk

m (kg) 0,0883

BM (kg/kmol) 1176

Cp (kJ/kmol.K) 4,0

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ) 0,0135

NaCl

29,8807

58,443

12,07

277,7014

Na2CO3

0,7947

105,99

26,84

9,0559

143,0460

18

4,181

1.495,1883

2,6490

87,17

202,72

277,2197

-

-

-

2.059,1788

Komposisi

H2O Lecithin Total

(Sumber : Geankoplis, 2003, Patnaik, 2003 dan Tabel LA.6, Lampiran A) Tabel LB.25 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Pencampur IV (M-104) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

34.157,2310

34.157,2310

RBDP Stearin

34.106,2488

34.106,2488

Vitamin A

0,3658

0,3658

β -Karoten

0,3491

0,3491

TBHQ

10,3034

10,3034

Skim milk

0,0015

0,0135

NaCl

30,8557

277,7014

Na2CO3

1,0062

9,0559

H2O

166,1320

1.495,1883

Lecithin

30,8022

277,2197

1.830,3812

-

70.333,6769

70.333,6769


229

d) Panas yang di serap (QSerap) : (QSerap) =

∑Q

out

-

∑Q

in

(QSerap) = {(70.333,6769 – (34.157,2310 + 34.106,2488 + 0,3658 + 0,3491 + 10,3034 + 0,0015 + 30,8557 + 1,0062 + 166,1320 + 30,8022 )} kJ = (70.333,6769 – 68.503,2957) kJ = 1.830,3812 kJ

e) Jumlah steam yang dibutuhkan, m (Reklaitis, 1983) Superheated steam pada 1 atm, 300 oC, H(300oC) = 3074 kJ/kg Saturated steam pada 1 atm,100 oC, Hvapour (100 oC) = 2676 kJ/kg Hliquid (100 oC) = 419 kJ/kg Sehingga :

λ = [H(300oC) – Hv(100oC)] + [(Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [3074 – 2676] kJ/kg + [2676 – 419] kJ/kg λ = 2655 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = QSerap/λ =

1.830,3812 kJ 2655 kJ/kg

= 0,6894 kg

LB.4.9 Chemetator (CH-101)

Air dan bahan tambahan yang digunakan dalam margarin yang bersifat larut dalam air (soluble ingredient in water ) yang telah teremulsi ke dalam minyak atau sering disebut dengan water in oil (margarin) didinginkan hingga suhu 17 OC di dalam unit peralatan chemetator (http://www.malaysiapalmoil.org/2003). Air pendingin bekas 20 OC ; 1 atm Margarin 70 OC ; 1 atm

F28

CH-101

F29

Air pendingin bekas 40 OC ; 1 atm

230

Margarin 17 OC ; 1 atm

Perhitungan neraca panas pada chemetator (CH-101) a) Panas yang masuk ke chemetator (CH-101) pada suhu 70 OC 

(Qin)Minyak jagung

= 34.157,2310 kJ



(Qin)RBDP Stearin

= 34.106,2488 kJ



(Qin)Vitamin A

= 0,3658 kJ



(Qin) β -Karoten

= 0,3491 kJ



(Qin)TBHQ

= 10,3034 kJ



(Qin)Skim milk

= 0,0135 kJ



(Qin) NaCl

= 277,7014 kJ



(Qin) Na2CO3

= 9,0559 kJ



(Qin)H2O

= 1.495,1883 kJ



(Qin) Lecithin

= 277,2197 kJ

b) Panas yang keluar dari chemetator (CH-101) pada suhu 17 OC Tabel LB.26

Panas yang Di bawa oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 17 OC (290 OK) m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ)


41,3563

807,34

1.748,30

-716,4587


232,5254

891,50

1.930,70

-4028,5971

Trigliserida oleat

26,1287

885,45

1.878,92

-443,5597


52,2573

879,40

1.827,14

-868,6050


0,9332

873,35

1.775,36

-15,1762

353.20

-

-

-6.072,3966

Komposisi

Trigliserida :

Total

(Sumber : Tabel LA.17, Lampiran A)

231

Tabel LB.27 Panas yang Di bawa oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 17 OC (290 OK) m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ)


6,9671

723,17

1565,9

-120,6884


201,381

807,34

1748,3

-3.488,7349


21,198

891,5

1930,7

-367,2640

Trigliserida oleat

88,325

885,45

1878,92

-1.499,4013


35,330

879,4

1827,14

-587,2445

353,20

-

-

-6.063,3331

Komposisi

Trigliserida :

Total

(Sumber : Tabel LA.25, Lampiran A) Tabel LB.28 Panas yang Di bawa oleh Bahan Pembantu yang Bersifat Larut dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil) Pada Suhu 17 OC (290 OK) Cp (kJ/kmol.K) 529,14

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ) -0,0650

Vitamin A

0,0044

BM (kg/kmol) 286,44

β -Karoten

0,0044

536,87

946,59

-0,0621

TBHQ

0,1325

166,2

287,2

-1,8317

-

-

-

-1,9588

Komposisi

Total

M (kg)

(Sumber : HUI, 2006 dan Tabel LA.6, Lampiran A) Tabel LB.29 Panas yang Di bawa oleh Air, Bahan Pembantu yang Bersifat Larut dalam air (Soluble Ingredient In Oil) dan Bahan Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 17 OC (290 OK)

Skim milk

m (kg) 0,0883

BM (kg/kmol) 1176

Cp (kJ/kmol.K) 4,0

Q = (m/BM).Cp . ∆T (kJ) -0,0024

NaCl

29,8807

58,443

12,07

-49,3691

Na2CO3

0,7947

105,99

26,84

-1,6099

143,0460

18

4,181

-265,8113

2,649

87,1700

202,7200

-49,2835

-

-

-

-366.0762

Komposisi

H2O Lecithin Total

232

Tabel LB.30 Perhitungan Neraca Panas Pada Chemetator (CH-101) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

34.157,2310

-6.072,3966

RBDP Stearin

34.106,2488

-6.063,3331

Vitamin A

0,3658

-0,0650

β -Karoten

0,3491

-0,0621

TBHQ

10,3034

-1,8317

Skim milk

0,0135

-0,0024

277,7014

-49,3691

9,0559

-1,6099

1.495,1883

-265,8113

277,2197

-49,2835

-82.837,4416

-

-12.503,7647

-12.503,7647

NaCl Na2CO3 H2O Lecithin

Panas yang di lepas (QLepas) Total

c) Panas yang di lepas (Q lepas)

∑Q - ∑Q

(Qlepas) =

out

in

= ((-12.503,7647 – (34.157,2310 + 34.106,2488 + 0,3658 + 0,3491 + 10,3034 + 0,0135 + 277,7014 + 9,0559 + 1.495,1883 + 277,2197) kJ = (-12.503,7647 – 70.333,6769) kJ = -82.837,4416 kJ

d) Jumlah air pendingin yang dibutuhkan (m) Air pendingin masuk pada suhu 20 OC (293 OK) dan keluar pada suhu 40 OC (313 OK), dimana : Cp air pendingin pada suhu 20 OC dan tekanan 1 atm 4,185 kJ/kg OK (Geankoplis, 2003) Sehingga : m=

Q Lepas Cp .∆T

=

-82.837,4416 kJ = 989,6946 kg kJ O 4,185 (293-313) K kg O K

233

LB.4.10 Gudang Produk Margarin (G-102)

Perhitungan neraca panas pada gudang margarin (G-102) a) Panas yang masuk ke gudang produk margarin (G-102) pada suhu 17 OC 

(Qin)Minyak jagung

= -6.072,3966 kJ



(Qin)RBDP Stearin

= -6.063,3331 kJ



(Qin)Vitamin A

= -0,0650 kJ



(Qin) β -Karoten

= -0,0621 kJ



(Qin)TBHQ

= -1,8317 kJ



(Qin)Skim milk

= -0,0024 kJ



(Qin) NaCl

= -49,3691 kJ



(Qin) Na2CO3

= -1,6099 kJ



(Qin)H2O

= -265,8113 kJ



(Qin) Lecithin

= -49,2835 kJ

b) Panas yang keluar dari gudang produk margarin (G-102) pada suhu 25 OC Tabel LB.31 Panas yang Di bawa oleh Komponen Minyak Jagung Pada Suhu 25 OC (298 OK) m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

Q = (m/BM).Cp. ∆T (kJ)


41,3563

807,34

1.748,30

89,5573


232,5254

891,50

1.930,70

503,5746

Trigliserida oleat

26,1287

885,45

1.878,92

55,4450


52,2573

879,40

1.827,14

108,5756


0,9332

873,35

1.775,36

1,8970

353,20

-

-

759,0496

Komposisi

Trigliserida :

Total


234

Tabel LB.32 Panas yang Di bawah oleh Komponen RBDP Stearin Pada Suhu 25 OC (298 OK) m (kg)

BM (kg/kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

Q = (m/BM).Cp. ∆T (kJ)


6,9671

723,17

1.565,9

15,0861


201,3810

807,34

1.748,3

436,0919


21,1980

891,5

1.930,7

45,9080

Trigliserida oleat

88,3250

885,45

1.878,92

187,4252


35,3300

879,4

1.827,14

73,4056

353,20

-

-

757,9166

Komposisi

Trigliserida :

Total


Tabel LB.33 Panas yang Di bawah oleh Bahan Pembantu yang Bersifat Larut dalam Minyak (Soluble Ingredient In Oil) Pada Suhu 25 OC (298 OK)

Vitamin A

m (kg) 0,0044

BM (kg/kmol) 286,44


Q = (m/BM).Cp. ∆T (kJ) 0,0081

β -Karoten

0,0044

536,87

946,59

0,0078

TBHQ

0,1325

166,2

287,2

0,2290

-

-

-

0.2449

Komposisi

Total

(Sumber : HUI, 2006 dan Tabel LA.6, Lampiran A) Tabel LB.34 Panas yang Dibawa oleh Air dan Bahan Pembantu yang Bersifat Larut dalam air (Soluble Ingredient In Oil) dan Bahan Pengemulsi ( Agent Emulsifier ) Pada Suhu 25 OC (298 OK)

Skim milk

m (kg) 0,0883

BM (kg/kmol) 1176

Cp (kJ/kmol.K) 4,0

Q = (m/BM).Cp. ∆T (kJ) 0,0003

NaCl

29,8807

58,443

12,07

6,1711

Na2CO3

0,7947

105.99

26.84

0,2012

143,0460

18

4.181

33,2264

2,649

87,17

202,72

6,1604

-

-

-

45,7595

Komposisi

H2O Lecithin Total

235

Tabel LB.35 Perhitungan Neraca Panas Pada Gudang Produk Margarin (G-102) Komposisi

Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Minyak jagung

-6.072,3966

759,0496

RBDP Stearin

-6.063,3331

757,9166

Vitamin A

-0,0650

0,0081

β -Karoten

-0,0621

0,0078

TBHQ

-1,8317

0,229

Skim milk

-0,0024

0,0003

NaCl

-49,3691

6,1711

Na2CO3

-1,6099

0,2012

H2O

-265,1813

33,2264

Lecithin

-49,2835

6,1604

14.066,1052

-

1.562,9705

1.562,9705


c) Panas yang di lepas (Q lepas) (QSerap) =

∑Q - ∑Q out

in

(QSerap) = (((1.562,9705 – ((-6.072,3966 + (-6.063,3331) + (-0,0650) + (-0,0621) + (-1,8317) + (-0,0024) + (-49,3691) + (-1,6099) + (-265,1813) + (-49,2835))) kJ = ((1.562,9705 – (-12.503,1347)) kJ = 14.066,1052 kJ

236

LAMPIRAN C SPESIFIKASI ALAT

LC.1

Tangki Bahan Baku Minyak Jagung (TT-101)

Fungsi

: Tempat menyimpan minyak jagung untuk keperluan proses selama 10 hari

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Temperatur (T)

: 30 oC (303 OK)

Tekanan (P)

: 1 atm

head

Hh

HT

HS HC

DT

Gambar LC.1 Ukuran Tangki Minyak Jagung (TT-101)

Perhitungan perencanaan desain tangki : a) Volume tangki (VT) Kebutuhan minyak jagung (F1) = 353,4721 kg/jam (Tabel LA.20, Lampiran A) Kebutuhan untuk 1 hari

= 353,4721 kg/jam x 24 jam/hari = 8.483,3304 kg/hari

Kebutuhan untuk 10 hari

= 8.483,3304 kg/hari x 10 hari = 84.833,304 kg

Densitas minyak jagung (ρ)

= 911 kg/m3

(Tabel 9-22, HUI, 2006)

= 56,8737 lbm/ft3 = 0,0329 lbm/in3 Diasumsikan bahwa : waktu tinggal bahan (t) = 1 jam

237

Sehingga : F

Volume minyak jagung (VC) =

ρ

.t =

84.833,304 kg/jam 911 kg/m3

x 1 jam

= 93,1211 m3 Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Volume tangki (VT)

= (1 + 0,2) x 93,1211 m3 = 111,7453 m3

b) Tinggi tangki (HT) dan tinggi cairan dalam tangki (HC) 1) Volume silinder (VS) Vs =

π

4

D t 2 Hs

Direncanakan : - Tinggi silinder (Hs) : Diameter (Dt) = 4 : 3 - Tinggi head : Diameter (Dt)

=1:4

Maka : Vs =

π

4

 4  π 3 Dt  = D t = 1, 0467 D 3t 3  3 

D 2t x 

2) Volume head ellipsoidal (Vh) Vh =

π

3

R 2 =

π 3

x

1

2

 1  π 3 Dt  = D t = 0,1308 D t3  4  24

D 2t x 

3) Volume tangki (Vt) Vt

= Vs + Vh

111,7453 m3

= 1,0467 Dt3 + 0,1308 Dt3 1/ 3

1/ 3

 111,7453 m3   VT  D=   =  1,1775  = 4,5606 m  1,1775    Sehingga desain tangki yang digunakan : Diameter tangki (Dt)

= 4,5606 m = 14,9633 ft = 175,5508 in

Jari-jari tangki (R)

= ½ x 4,5606 m = 2,2803 m = 89,7754 in

Tinggi silinder (Hs)

= 4 / 3x D t =1,3333x 4,5606= 6,0806 m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = 1/4 x D t =0,25x 4,5606m = 1,1401m 4) Jadi tinggi tangki (HT) = Hs + Hh = (6,0806 + 1,1401) m = 7,2207 m

238

5) Tinggi cairan dalam tangki (Hc) Hc =

VC x H T

=

V T

93,1211 m3 x 7,2207 m 111,7453 m3

= 6,0172 m = 236,8972 in

c) Tekanan desain (Pdesain) Po = 1 atm = 14,696 psia = ρ ( H C −1) = 0,0329 lbm/in3 (236,8972 - 1) in = 7,7610 lb/in 2

Phidrostatis

Dimana : 1 lb/in2 = 1 psia Sehingga : Phidrostatis

= 7,7610 psia

Poperasi

= Po + Phidrostatis = 14,696 psi + 7,7610 psia = 22,4570 psia

Pdesain

= (1 + fk) Poperasi

Dimana : faktor keamanan (fk) = 0,2 % Sehingga : Pdesain

= (1 + 0,2) x 22,4570 psia

= 26,9484 psia

d) Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal Stainless

steel,

silinder tangki menggunakan bahan konstruksi

SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut

(Brownell & Young, 1959) : Faktor korosi (C)

= 0,0042 in/thn

Allowable working stress (S)

= 16.250 lb/in2

Efisiensi sambungan (E)

= 0,85

Umur alat (A) direncanakan= 10 tahun Tebal silinder (d) =

P xR S .E − 0, 6 P

+ (C x A)

(Peters & Timmerhaus,1976)

Dimana : d = tebal tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan

239

d= 26,9484 x 89,7754 psia.in (16.250lbm/in 2 x 0,85) − 0,6 x 26,9484 psia

=

2.419,3034 psia.in 13.812,5 psia - 16,1690 psia

+ (0, 0042 in/tahun x10 tahun)

+ 0,042in = 0,2173in

Maka dipilih tebal silinder tangki ½ in atau 0,5 in.

e) Tebal head tangki (dh) Direncanakan tebal head tangki menggunakan bahan konstruksi Stainless steel,

SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 16.250 lb/in2


= 0,85

Umur alat (A) direncanakan= 10 tahun Tebal head tangki (dh) =

P x Dt

2 S.E − 0, 2 P

+ (C x A) (Peters & Timmerhaus,1976)

Dimana : dh = tebal head tangki (in) Dt = diameter tangki (in)

dh =

S

= stress yang diizinkan

E

= Efisiensi sambungan 26,9484 psia x 175,5508 in

2(16.250 lbm/in 2 x 0,85) − (0, 2 x 26,9484 psia)

=

4.730,8132 psia.in 27.625,0 psia - 5,3897 psia

+ (0, 0042

in tahun

x 10 tahun)

+ 0, 042 in = 0,2173 in

Maka dipilih tebal head tangki ½ in atau 0,5 in. Head terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki.

240

LC.2

Pompa (J-101)

Fungsi

: Mengalirkan bahan baku minyak jagung dari tangki minyak jagung (TT-101) ke tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Densitas minyak jagung (ρ)

= 911 kg/m3

(Tabel 9-22, HUI, 2006)

= 56,8737 lbm/in3 = 0,0329 lbm/in3 Viskositas minyak jagung (µ) = 43,5 cP

(Tabel 9.13, HUI, 2006)

= 0,0292 lbm/ft.det Laju alir massa (F1)

= 353,4721 kg/jam


= 0,0982 kg/det = 0,2165 lbm/det Laju alir volumetrik, Q =

F ρ

=

0,2165 lbm/det 56,8737 lbm/ft 3

= 0,0038 ft3/det = 1,0.10-4 m3/det Perhitungan perencanaan desain pompa : a) Bilangan Reynold (NRe) dan faktor gesekkan (f) 1) Diameter pipa ekonomis = 0,363 (Q) 0,45( ρ ) 0,13

Dopt

(Peters & Timmerhaus, 2004)

Dimana : Dopt

= Diameter luar pipa (m)

Q

= Laju alir volum (m3/det)

ρ

= Densitas fluida (kg/m3)

Sehingga

:

Dopt = 0,363 (1,0.10-4)0,45 x ( 911)0,13 = 0,0139 m = 0,5472 in Dipilih material pipa commercial

steel 3/8

sebagai berikut (App.A.5, Geankoplis, 2003) : -

Diameter dalam (ID)

= 0,493 in = 0,041 ft

-

Diameter Luar (OD)

= 0,675 in = 0,056 ft

-

Luas Penampang (A)

= 0,0013 ft2

241

in Schedule 40,

2) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa v=

Q A

=

0,0038 ft3 /det 0,0013 ft 2

= 2,9231 ft/det

Sehingga : NRe =

ρ .V.ID µ

=

(56,8737 lbm/ft3 ) x (2,9231 ft/s) x (0,041 ft) 0,0292 lbm/ft.det

= 233,4297 3) Faktor gesekkan ( f ) = 0,0056 +

= 0,0056 +

0,5

(Geankoplis, 2003)

(Nre)0,32 0,5 (233,4297) 0,32

= 0,0929

b) Panjang pipa ekivalen total perpipaan (∑L ) 1) Panjang pipa lurus, L1 = 10 m = 32,81 ft 2) 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,172 = 2,236 ft 3) 3 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 L3 = 3 x 30 x 0,172 = 15,48 ft 4) 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 L4 = 0,5 x 27 x 0,172 = 2,322 ft 5) 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 5 L5 = 1,0 x 54 x 0,172 = 9,288 ft

(App.C-2a, Foust,1980)

Panjang pipa total (ΣL) = (32,81 + 2,236 + 15,48 + 2,322 + 9,288) ft = 62,136 ft

c) Total friksi (∑ F) 2

ft   4(0,0929) x  2, 9231 2  x (62,136) ft 4. f .VΣL . det   = ∑F= lbm ft  2gc.ID  2  32,174 x (0,041) ft 2  lbf.detik  

= 74,7803 ft.lbf /lbm

242

d) Kerja yang diperlukan v 22 - v12 2.g c

+

g (Z2 - Z1 ) gc

+

P2 - P1 ρ

+

∑ F+ W = 0

(Geankoplis, 2003)

f

Dimana : Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar, maka :

 v 2   = 0 ∆  gc α 2   Karena tidak ada perbedaan tekanan, maka : P2

∫V dP = 0

P1

Tinggi pemompaan (∆Z) = 3 m = 9,843 ft Sehingga persamaan Bernauli menjadi : -Wf = ∆ Z

g gc

+ ∑ F

= 9,843 ft x

32,174 ft/detik 2 32,174 lbm.ft/lbf detik 2

+ 74,7803 ft.lbf/lbm

= 84,6233 ft.lbf/lbm

e) Power pompa (P) P = (-Wf x Q x ρ) = 84,6233

ft.lbf lbm

x 0,0038

ft det

3

x 56,8737

Dimana

: 1 hp = 550 ft.lbf/ det

Sehingga

:

P

lbm ft 3

= 18,2888

ft.lbf det

= 0,0332 hp

Jika Efisiensi pompa, η = 80 %

Sehingga : P = 0,0332 / 0,8 = 0,0415 hp Jadi, daya pompa yang digunakan adalah 0,05 hp atau 1/20 hp.

243

LC.3


Fungsi

: Untuk memanaskan minyak jagung dari suhu 30 OC hingga suhu 150 OC

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Temperatur (T)

: 150 oC (423 OK)

Tekanan (P)

: 1 atm

head

Hh

HT

HS HC

DT

Gambar LC.2 Ukuran Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103) Perhitungan perencanaan desain tangki : a) Volume tangki (VT) Kebutuhan minyak jagung (F1) = 353,4721 kg/jam (Tabel LA.20, Lampiran A) Densitas minyak jagung ( ρ ) = 911 kg/m3

(Tabel 9-22, HUI, 2006)

= 56,8737 lbm/in3 = 0,0329 lbm/in3 Viskositas minyak jagung (µ) = 43,5 cP

(Tabel 9.13, HUI, 2006)

= 0,0292 lbm/ft.det Diasumsikan waktu tinggal (t) = 1 jam Volume minyak jagung (VC) =

F ρ

xt =

353,4721 kg/jam x 1 jam 911 kg/m3

= 0,388 m3 Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Volume tangki (VT)

= (1 + 0,2) x 0,388 m3 = 0,4656 m3

244


π 4

2

D t Hs


=1:4

Maka : Vs =

π

4

 4  π 3 Dt  = D t = 1, 0467 D 3t 3  3 

D 2t x 

2) Volume head tangki ellipsoidal (Vh) Vh =

π

3

R 2 =

π 3

1

x

2

 1  π 3 Dt  = D t = 0,1308 D t3  4  24

D 2t x 


= Vs + Vh

0,4656 m3

= 1,0467 Dt3 + 0,1308 Dt3 1/ 3

1/ 3

 0,4656 m3   VT  D=   =  1,1775  = 0,734 m 1,1775     Sehingga desain tangki yang digunakan : Diameter tangki (Dt)

= 0,734 m = 2,4082 ft = 28,8976 in


= ½ x 0,734 m = 0,367 m = 14,4488 in


= 4/ 3x Dt =1,3333x 0,734m = 0,9786m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = 1/4 x D t =0,25x 0,734m = 0,1835m 4) Jadi tinggi tangki (HT) HT = Hs + Hh

= (0,9786 + 0,1835) m = 1,1621 m

5) Tinggi cairan dalam tangki (Hc) : Hc =

VC x H T V T

=

0,388 m3 x 1,1621 m 0,4656 m3

245

= 0,9684 m = 38,1259 in

c) Tekanan desain (Pdesain) Po = 1 atm = 14,696 psia = ρ ( H C −1) = 0,0329 lb/in 3 (38,1259 - 1) in = 1, 2214 lb/in 2

Phidrostatis


= 1,2214psia

Poperasi


Pdesain

= (1 + fk) Poperasi


= (1 + 0,2) x 15,9174 psia

= 19,10 psia

d) Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal Stainless

steel,


SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 14.600 lb/in2


= 0,85

Umur alat (A) direncanakan

= 10 tahun

Tebal silinder (d) =

P xR S .E − 0, 6 P

+ (C x A)


Dimana : d = tebal tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan d =

19,10 psia x 14,4488 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun (14.600 2 x 0,85) − 0, 6 x 19,10 psia in

246

d =

275,9721 psia.in 12.410 psia - 11,46 psia

+ 0,042in = 0,0642in = 0,0016 m

Maka di pilih tebal silinder tangki 1/10 in atau 0,1 in


SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 14.600 lb/in2


= 0,85


P x Dt

2 S.E − 0, 2 P


Dimana : dh = tebal head tangki (in) Dt = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan dh =

=

19,10 psia x 28,8976 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun 2 (14.600 2 x 0,85) − (0, 2 x 19,10 psia) in 551,9442psia.in 24.820 psia - 3,82 psia

+ 0,042 in = 0,0642 in = 0,0016 m

Maka di pilih tebal head tangki 1/10 in atau 0,1 in. Head terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki.

f) Perhitungan perencanaan ukuran jaket Data-data perencanaan ukuran jaket, sebagai berikut : Bahan jaket

: Stainless steel, SA-240, Grade A, Type 410.

Laju steam (m)

: 33,5435 kg/jam

247

(Hal.LB-23, Lampiran B)

Hh

HT HC

HS

RT

RJ

Gambar LC.3 Ukuran Jaket Untuk Tangki Penyimpanan Sementara Minyak Jagung (TT-103) Dimana : HT

= Tinggi keseluruhan tangki (m)

Hh

= Tinggi head tangki (m)

Hs

= Tinggi slinder tangki (m)

HC

= Tinggi cairan di dalam tangki (m)

R T

= Jari-jari tangki (m)

R J

= Jari-jari jaket (m)

1) Volume jaket (VJ) Dimana : _

Spesipik volum ( V ) superheated steam pada 1 atm 300 OC : _

3 V = 2,64 m /kg

(App.8C, Reklaitis, 1983)

Waktu tinggal steam (t) = ½ jam Sehingga : _

VJ = V . m . t = 2,64

m3 kg

x 33,5435

= 44,2774 m3 2) Penentuan jari-jari jaket (R J) VJ = { π R J2 - π (R T + d)2 } x HT

 VJ  2   + π (RT + d) H R J2 =  T  π

248

kg jam

x 0,5 jam

 44,2774 m3  2  1,1621 m  + 3,14 ( 0,367 m + 0,0016 m )  R J2 =  3,14

R J = (12,2700 m2)1/2 = 3,5028 m = 137,9052 in 3) Penentuan tebal jaket (dj) Direncanakan tebal jaket menggunakan bahan konstruksi Stainless steel,

SA-240,

Grade

A,

410,

Type

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn 2

Allowable working stress (S) = 14.600 lb/in


= 0,85

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun Tebal plat jacket (d j) =

P x R J S.E-0,6P

+(CxA)

(Peters & Timmerhaus,1976) Dimana :

d =

d=

d j

= tebal plat jacket (in)

P

= tekanan desain (psia)

R J

= Jari-jari jaket (in)

S

= stress yang diizinkan (lb/in2)

E

= Efisiensi sambungan

19,10 psia x 137,9052 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun (14.600 2 x 0,85) − 0, 6 x 19,10 psia in 2.633,9893 psia.in 12.410 psia - 11,46 psia

+ 0,042in = 0, 2544 in

Maka dipilih tebal jaket 1/2 in atau 0,5 in. Jaket terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki.

249

LC.4

Pompa (J-102)

Fungsi

: Mengalirkan bahan baku minyak jagung dari tangki penyimpanan sementara minyak jagung (TT-103) ke reaktor (R-101)

Jenis

: Centrifugal pump

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Densitas minyak jagung ( ρ ) = 903,712 kg/m3

(Tabel 9-22, HUI, 2006)

= 56,4187 lbm/ft3 = 0,0326 lbm/in3 Viskositas minyak jagung (µ) = 43,152 cP = 0,029 lb/ft.det (Tabel 9.13, HUI, 2006) Laju alir massa (F3) = 350,6445 kg/jam


= 0,0974 kg/det = 0,2148 lbm/det Laju alir volumetrik (Q) =

F ρ

=

0,2148 lbm/s 56,4187 lbm/ft

3

= 0,0038 ft3/det

= 1,0. 10-4 m3/det Perhitungan perencanaan desain pompa : a) Bilangan Reynold (NRe) dan faktor gesekkan (f) 1) Diameter pipa ekonomis Dopt

= 0,363 (Q) 0,45 (ρ) 0,13

(Peters & Timmerhaus, 2004)

Dimana : Dopt

= Diameter luar pipa (m)

Q

= Laju alir volum (m3/det)

ρ

= Densitas fluida (kg/m3)

Sehingga

:

Dopt

= 0,363 (1,0.10-4)0,45 x ( 903,712 ) 0,13 = 0,0139 m = 0,5472 in

Dipilih material pipa commercial steel 3/8 in Schedule 40, sebagai berikut (App.A.5, Geankoplis, 2003) : -

Diameter dalam (ID)

= 0,493 in = 0,041 ft

-

Diameter Luar (OD)

= 0,675 in = 0,056 ft

-

Luas Penampang (A)

= 0,0013 ft2

250

2) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa v=

Q A

=

0,0038 ft3 /det 0,0013 ft 2

= 2,9231 ft/det

Sehingga : NRe =

ρ .V. ID µ

=

(56,4187 lbm/ft3 ) x (2,9231 ft/det) x (0,041 ft) 0,029 lbm/ft.det

= 233,1592 3) Faktor gesekkan ( f ) = 0,0056 +

= 0,0056 +

0,5 (Nre)0,32 0,5 (233,1592) 0,32

(Geankoplis, 2003)

= 0,093

b) Panjang pipa ekivalen total perpipaan (∑L ) 1) Panjang pipa lurus, L1 = 15 m = 49,215 ft 2) 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1 x 13 x 0,172 = 2,236 ft 3) 3 buah standard elbow 90o ; L/D = 30 L3 = 3 x 30 x 0,172 = 15,48 ft 4) 1 buah sharp edge entrance ;K = 0,5; L/D = 27 L4 = 0,5 x 27 x 0,172 = 2,322 ft 5) 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 54 L5 = 1,0 x 54 x 0,172 = 9,288 ft

(App.C-2a, Foust,1980)

Panjang pipa total (ΣL) = (49,215 + 2,236 + 15,48 + 2,322 + 9,288) ft = 78,541 ft

c) Total friksi (∑ F) 2

ft   4(0,093).  2,9231 2  .(78,541) ft 4. f .VΣL . det   = ∑F= lbm ft  2gc.ID  2  32,174 .(0,041) ft 2  lbf.detik  

= 94,6254 ft lbf / lbm

251

d) Kerja yang diperlukan v 22 - v12 2.g c ρ

g (Z2 - Z1 )

+

gc

+

P2 - P1

+

∑ F+ W = 0

(Geankoplis, 2003)

f

Dimana : Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar, maka :

 v 2   = 0 ∆  gc α 2   Karena tidak ada perbedaan tekanan, maka P2

∫V dP = 0

P1

Tinggi pemompaan (∆Z) = 5 m = 16,405 ft Sehingga persamaan Bernauli menjadi : -Wf = ∆ Z

g gc

+ ∑ F 2

= 16,405 ft x

32,174 ft/detik

32,174 lbm.ft/lbf.detik 2

+ 94,6254 ft.lbf/lbm

= 111,0304 ft.lbf/lbm

e) Power pompa (P) P = (-Wf x Q x ρ) = 111,0304 = 23,8039

ft.lbf lbm

x 0,0038

ft det

3

x 56,4187

lbm

ft.lbf det

Dimana : 1 hp = 550 ft lbf/ det Sehingga : P

= 0,0433 hp

Jika Efisiensi pompa, η = 80 %

Sehingga : P = 0,0433/0,8 = 0,0541 hp Jadi, daya pompa yang digunakan adalah 0,1 hp atau 1/10 hp.

252

ft 3

LC.5

Tangki Gas Hidrogen (TT-102)

Fungsi

: Tempat menyimpan gas hidrogen untuk keperluan proses selama 10 hari.

Jenis

: Silinder tegak dengan alas dan head ellipsoidal .

Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit.

Temperatur (T)

: 30 oC (303 OK).

Tekanan (P)

: 1 atm. Hh

HT

HS HC

DT

Gambar LC.4 Ukuran Tangki Gas Hidrogen (TT-102)

Perhitungan perencanaan desain tangki : a) Volume tangki (VT) Kebutuhan gas hidrogen (F13) = 2,811 kg/jam (Tabel LA.12, Lampiran A) BMGas H2

= 2,016 kg/kmol

(Patnaik,2003)

Densitas gas H2( ρ )

= 89,9 kg/m3

(Patnaik, 2003)

= 5,6125 lbm/ft3 = 0,0032 lbm/in3 Kebutuhan gas H2 (N)

= 1,3943 kmol /jam

Tetapan gas universal (R)

= 0,00832 kPa.m3/ kmol.OK

Temperatur

= 30 OC (303 OK)

Tekanan

= 1 atm (101,3 kPa)

Laju alir volumetrik (Q)

=

1,3943

Q =

N.R.T P

kmol jam

x 0,0083

kPa.m3

x 303 O K kmol. K

101,3 kPa

= 0,0346 m3/ jam

253

O

Kebutuhan untuk 10 hari (VC) = 0,0346 m3/ jam x 24 jam/hari x 10 hari = 8,304 m3 Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Volume tangki (VT)

= (1 + 0,2) x 8,304 m3 = 9,9648 m3


π 4

D t 2 Hs


=1:4

Maka : Vs =

π

4

 4  π 3 Dt  = Dt 3  3 

D 2t x 


π

3

R 2 =

π 3

1

x

2

 1  π 3 Dt  = Dt  4  24

D2t x 

3) Volume tangki (Vt) Vt = Vs + 2Vh =

π 3

 π 3  5π 3 Dt  = Dt 24 12  

D 3t + 2 

9,9648 m3 = 1,3083 Dt3 1/ 3

1/ 3

 9,9648 m3   VT  D=   =  1,3083  =1, 9674 m 1,3083     Sehingga desain tangki yang digunakan : Diameter tangki (Dt)

= 1,9674 m = 6,455 ft = 77,4565 in


= ½ x 1,9674 m = 0,9837 m = 38,7283 in


= 4/3x D t =1,3333x1,9674m = 2,6231m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = 1/4 x D t =0,25x1,9674m = 0,4918m 4) Jadi tinggi tangki (HT) = Hs + Hh = (2,6231 + 0,4918) m = 3,1149 m

254

5) Tinggi cairan dalam tangki (Hc) Hc =

VC x H T

=

V T

8,304 m3 x 3,1149 m 9,9648 m3

= 2,5957 m = 102,1927 in

c) Tekanan desain (Pdesain) Po = 1 atm = 14,696 psia = ρ ( H C −1) = 0,0032 lb/in 3 (102,1927 - 1) in = 0,3238 lb/in 2

Phidrostatis

Dimana : 1 lbm/in2 = 1 psia Sehingga : Phidrostatis

= 0,3238 psia

Poperasi

= Po + Phidrostatis = 14,696 psia + 0,3238 psia = 15,0198 psia

Pdesain

= (1 + fk) Poperasi


= (1 + 0,2) x 15,0198 psia

= 18,0238 psia

d) Tebal silinder tangki (d) Direncanakan Tebal Stainless

steel,


SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 16.250 lb/in2


= 0,85


= 10 tahun


P xR S .E − 0, 6 P

+ (C x A)


Dimana : d = tebal tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan

255

d=

18,0238 psia x 38,7283 in (16.250 lb/in 2 x 0,85) − 0,6 x 18,0238 psia 698,0311 psia.in

=

13.812,5 psia- 10,8143 psia

+ (0, 0042

in

x 10 tahun) tahun

+ 0,042in = 0,0926 in

Maka di pilih tebal silinder tangki 1/10 in atau 0,1 in.


SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 16.250 lb/in2


= 0,85


P x Dt

2 S.E − 0, 2 P


Dimana : dh = tebal head tangki (in) Dt = diameter tangki (in) S

= stress yang diizinkan

E


dh = 18,0238 psia x 77,4565 in 2 (16250 lb/in x 0,85) − (0, 2 x18,0238 psia) 2

=

1.396,0605psia. in 27.625,0 psia - 3,6048 psia

+ (0, 0042

in tahun

x 10 tahun)

+ 0, 042 = 0, 0926 in

Maka dipilih tebal head tangki tangki 1/10 in. Head tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki.

256

LC.6 Blower (JB-101)

Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari tangki gas hidrogen (TT-102) ke heater (E-101)

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Perhitungan perencanaan desain blower : a) Daya yang digunakan (P) : Temperatur

= 30 OC (303 OK)

Tekanan

= 1 atm (101,3) kPa

Tetapan gas universal (R) = 0,0083 kPa m3/ kmol OK Laju alir (F5)

= 2,811 kg/jam

BM

= 2,016

Laju alir (N5)

= 1,3943 kmol/jam

(Tabel LA.13, Lampiran A) (Patnaik, 2003)

N.R.T Laju alir volumetrik (Q) = P

kmol 0,0083 kPa. m3 1,3943 x x 303 O K O jam kmol . K = 101,3 kPa

= 0,0346 m3/jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan : P=

144 x efisiensi x Q

(Perry, dkk, 1999)

33000

Dimana : P

= Daya/power (hp)

Q

= Laju alir volumetrik (m3/jam)

Efisiensi (η) = 80 % Sehingga, P=

144 × 0,8 × 0,0346 33000

= 1,2.10-4 hp.

Jadi, daya blower yang digunakan adalah 0,05 hp atau 1/20 hp.

257

LC.7 Heater (E-101)

Fungsi

: Memanaskan gas hidrogen dari 300 C hingga 150 0C

Jenis

: 4-8 Shell and tube exchanger

Jumlah

: 1 unit

Perhitungan perencanaan heater (E-103) : a) Direncanakan heater menggunakan desain dari Tabel.9 dan Tabel.10, Hal.842-843 (Kern, 1950) : 1) Shell Diameter dalam (ID) Baffle space (B) Passes (n) 2) Tube :

: : :

12 in 2,4 in 4

= 0,9996 ft = 0,1999 ft

Diameter dalam (ID) Diameter luar (OD) BWG Square pitch Passes Panjang

: : : : : :

0,67 in = 0,0566 ft 1 in = 0,0833 ft 8 1.1/4 in = 0,1041 ft 8 8 ft

b) Beda suhu sebenarnya ( ∆ t) dan suhu rata-rata 1) Panas yang diserap (QSerap) Qserap = 4.816,5146 kJ/jam

(Tabel LB.14, Lampiran B)

= 87.572,9927 Btu/jam 2) Beda suhu ( ∆ TLMTD) untuk jenis aliran conter flow Arah aliran Fluida panas T2 ∆T2

t1

T1 t2

∆T1

Arah aliran Fluida dingin

Gambar LC.5 Beda Suhu ( ∆ TLMTD) Untuk Jenis Aliran Conter Flow Dimana : T1

= Temperatur fluida panas masuk (OF)

T2

= Temperatur fluida panas keluar (OF)

t1

= Temperatur fluida dingin masuk (OF)

t2

= Temperatur fluida dingin keluar (OF)

258

Fludia panas (steam) Laju alir bahan masuk, W = 1,8141 kg/jam = 4,860 lbm/jam (Hal.LB-28, Lampiran B) Temperatur masuk (T1) = 300 oC

= 572 oF

= 100 oC

= 212 oF

Temperatur keluar; T2 Fluida dingin (gas hidrogen)

Laju alir bahan masuk, w = 2,811 kg/jam

= 7,5307 lbm/jam

(Tabel LA.14, Lampiran A) Temperatur masuk (t1)

= 30 oC

= 86 oF

Temperatur keluar; t2

= 150 oC

= 302 oF

Beda suhu ( ∆ TLMTD) untuk jenis aliran conter flow, sebagai berikut : ΔT2 − ΔT1 ΔT2 ln ΔT1

∆ TLMTD =

(Kern,1950)

Dimana :

∆ T2

= T2 – t1

= (212– 86) oF = 126 oF

∆ T1

= T1 – t2

= (572 – 302) oF = 270 oF

Sehingga :

∆ TLMTD

=

(126 − 270) O F O

ln

126 F

= 188,94 oF

O

270 F

3) Suhu rata-rata fluida panas (Tav) dan suhu rata-rata fluida dingin (tav) Tav tav

=

=

T1 +T2 2 t1 + t 2 2

=

=

(572 + 212)O F 2

(86 + 302) O F 2

= 392 O F

= 194 O F

4) Temperature group R

=

T1 - T2 t 2 - t1

Untuk fluida pemanas steam temperature group (R) adalah 0, Sehingga :

∆t = ∆ TLMTD = 188,94 OF

259

c) Jumlah tube (Nt) dan koreksi koefisien desain perpindahan panas (Ud’) 1) Luas perpindahan panas (A) Dari Tabel.8, (Kern, 1950), untuk heater dengan fluida pemanas steam dan fluida pendingin gases UD = 5 - 50 Btu/jam Ft 2 oF. Diambil UD = 6 Btu/jam Ft2 oF Sehingga :

A=

87.572,9927

Q

=

UΔt D

6

Btu jam ft

2 O

F

Btu jam

= 77,2494 ft2

x 188,94 O F

2) Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft

(Tabel.10, Kern, 1950)

3) Jumlah tube (Nt) Menurut McCabe, dkk (1999) bahwa panjang pipa standar yang digunakan untuk konstruksi alat penukar kalor adalah 8, 12, 16 dan 20 ft, sehingga : Panjang pipa (L) yang digunakan adalah 8 ft, maka : Nt =

A L x a ll

=

77,2494 ft 2 8 ft x 0, 2618 ft2 /ft

= 36,8837 tube

Dari Tabel.9, Kern (1965) di ambil nilai terdekat = 36 tube 4) Luas perpindahan panas (A’) : A’ = L x Nt x a” = 8 ft x 36 x 0,2618 ft2/ft = 75,3984 ft2 5) Koreksi koefisien desain perpindahan panas(Ud’) :

Ud’ =

87.572,9927

Q A' x Δt

=

2

Btu jam O

75,3984 ft x 188,94 F

= 6,1472 Btu/jam ft2 0F

d) Spesifkasi fluida panas (steam) pada shell side 1) Flow area shell (aS) 

as =

IDS x C' x B

∑ Passes shell x P

=

0,9996 ft x 0,0208 ft x 0,1999 ft

T

260

4 x 0,1041 ft

= 0,001 ft2 Dimana : C’ = PT - OD 2) Mass velocity shell (GS) 

W

Gs =

as

=

4,860 lbm/jam 0,001 ft

2

= 4.860 lbm/jam ft 2

3) Bilangan Reynold (Res) : Dari Fig.15, (Kern, 1950), di dapat : Viskositas steam ( μ ) pada Tav 392 OF, sebagai berikut : µ = 0,017 cP = 0,0411 lbm/ft.jam

DeS

2  Pπ (OD )tube/ 42 T − = 4 π .OD tube 

  (0,1041 ft)2 - 3,14(0,0833 ft) 2 / 4   = 4  3,14 (0,0833 ft)   

= 0,0824 ft

Res =

DeS x Gs µ

lbm jam.ft 2 = 9.743,6496 lbm 0,0411 ft.jam

0,0824 ft x 4.860

=

4) Dari Fig.28, (Kern, 1950) di dapat jH pada ReS 9.743,6496 : jH = 50 5) Dari Tabel.5 dan Fig.3, (Kern, 1950) di dapat : Konduktifitas panas (k) steam pada Tav 392 OF = 0,0187 Btu/jam.ft.0F Kapasitas panas (Cp) steam pada Tav 392 OF = 0,46 Btu/lb OF Maka : 1/3

Btu lb   0,46 .0,0411 1/3 O  lb F ft jam   Cp. μ    = 1,0036 =  k  Btu    0,0187  O   jam. ft. F  

1/3

μ k  Cp×  6) = jH ×   Φs De  k  ho

ho

0,0187

Btu O

jam. ft. F 2 O x 1,0036 = 11,3879 Btu/jam ft F = 50 x 0,0824 ft Φs 7) Dari Fig.29, (Kern, 1950), friction factor (f) pada Res 9.743,6496 : 2 2 f = 0,0022 ft /in

261

e) Spesifkasi fluida dingin (gas hidrogen) pada tube side 1) Flow area tube (aT) 

aT =

Nt x a T '

∑ Passes

Tube

Dimana : aT’

= flow area per tube (ft)

Dari tabel.10, (Kern, 1950), di dapat (aT’) pada 8 BWG 1 in : = 0,355 in2 = 0,0024 ft2

aT’

Sehingga : aT =

36 x 0,0024 ft 2 8

= 0,0108 ft 2

2) Mass velocity tube (GT) GT =

w aT

=

7,5307 lb/jam 0,0108 ft

2

= 697,2870 lb/jam.ft 2

3) Bilangan Reynold (ReT) Dari Fig.15, (Kern, 1950), di dapat : Viskositas gas hidrogen ( μ ) pada tav 194 OF, adalah : µ = 0,01 cP = 0,0242 lbm/ft.jam

IDT = 0,67 in = 0,0566 ft lb 0,0566 ft x 697,2870 IDT x G T jam.ft 2 ReT = = = 1.630,8448 lb µ 0,0242 ft.jam

4) Dari Fig.28, Kern (1950) di dapat jH pada ReT 1.630,8448 : jH = 20 5) Dari Tabel.5 dan Fig.3, (Kern, 1950) di dapat : Konduktifitas panas (k) gas hidrogen pada tav 194 OF adalah : k = 0,1262 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas (Cp) gas hidrogen pada tav 194 OF = 3,5 Btu/lb OF Maka : 1/3

Btu lb   3, 5 O .0,0242 1/3  lb. F ft.jam   Cp. μ   = 0,8755  k  =  Btu    0,1262  O  jam. ft. F  

262

6)

1/3

k  Cp × µ  = jH ×   ΦT ID T  k 

hio

0,1262

= 20 x

Btu jam.ft.O F

0,0566 ft

2 O

x 0,8755 = 39,7439 Btu/jam ft

F

7) Koreksi hi : IDT hio 0,67 in = 39,7439 x = 26,6284 x ΦT OD T 1 in 8) Dari Fig.29, (Kern, 1950), friction factor ( f ) pada ReT 1.630,8448 : 2 2 f = 0,003 ft /in f) Clean coefficient of heat transfer (UC) dan faktor pengotor (Rd) 1) Suhu pada dinding tube (t W) ho/φS tW = t aV + x TaV - t aV hio/φS+ ho/φ S 11,3879 Btu/jam.ft 2 .O F

O

= 194 F +

2 O

(26, 6284 + 11,3879) Btu/jam.ft . F

x (392 - 194) O F

O

= 253 F Pada suhu dinding tube (tW) 218 OF, diperoleh data-data sebagai berikut (Kern, 1950) : O = 0,0145 cP µ W steam pada 220 F O µ W gas hidrogen pada 220 F = 0,0105 cP

2) Rasio viskositas ( φ )  Pada shell side

 µ  φS =    µ W  

0,14

 0,017 cP  =   0,0145 cP 

0,14

= 1,0225

Pada tube side

 µ  φT =   µ  W

0,14

 0,01 cP  =   0,0105 cP 

0,14

= 0,9932

3) Koefisien perpindahan panas (h)  Pada shell side (2 in IPS) ho φS 

= 11,3879 Btu/jam.ft 2 .O F

ho = 11,3879 Btu/jam.ft 2 .O F x 1,0225 = 11,6441 Btu/jam.ft2 .O F Pada tube side (1.1/4 in IPS) hio φT

hio

= 26,6284 Btu/jam.ft 2 .O F = 26, 6284 Btu/jam.ft 2 .O F x 0,9932 = 26, 4473 Btu/jam.ft 2. OF

263

4) Clean coefficient of heat transfer (UC) hio x ho 26, 4473 x 11,6441 (Btu/jam.ft2 .O F) UC = = hio + ho 26,4473 + 11,6441 (Btu/jam.ft2 .O F) = 8,0846 Btu/jam.ft 2 .O F 5) Faktor pengotor (Rd) Uc - Ud' (8,0846 - 6,1472) Btu/jam.ft 2 .O F Rd = = Uc x Ud' (8,0846 x 6,1472) Btu/jam.ft 2 .O F

= 0,039 jam.ft 2 .O F / Btu

g) Koreksi faktor pengotor (Rd’) 1) Koreksi faktor pengotor (Rd’) Untuk jenis bahan gas atau vapour industrial, faktor pengotor (Rd’) yang ditetapkan sebesar 0,01 jam.ft 2 .O F /Btu (Kern, 1950). Dari perhitungan di atas disimpulkan bahwa faktor pengotor yang terhitung (Rd) ≥ faktor pengotor yang ditetapkan (Rd’) sehingga desain alat pemanas (heater ) jenis shell and tube heat exchanger dapat di terima. h) Pressure drop ( ∆P ) Untuk fluida panas (steam) pada shell side 1) Dari perhitungan di atas di dapat data-data spesifikasi bahan (steam) pada shell side, sebagai berikut :  Friction factor ( f ) = 0,0022 

Panjang pipa (L) = 8 ft



Jarak buffle = 2,4 in =0,1999 ft



GS = 4.860 lbm/jam ft 2



Diameter dalam shell (IDS) = 12 in = 0,9996 ft



DeS = 0,0824 ft



φS = 1,0225



Specific gravities (s) pada 392 F = 0,86

O

2) Number of cross (N+1) L 8 ft = 480, 2401 N+1 = 12. = 12. B 0,1999 ft 3) Pressure drop pada shell side ( ∆PS )

264


∆PS =

=

f .(G S )2 .IDS .(N+1)

5,22.1010 .DeSφ .s.

(Pers.7.44, Kern, 1950)

S

0,0022.(4.860)2 .0, 9996. 480, 2401

= 0,0066 psia 5,22.1010 .0, 0824. 0,86. 1,0225 Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa pressure drop untuk gas < 5 psia, sehingga desain alat pemanas (heater ) jenis shell and tube heat exchanger dapat di terima.

Untuk fluida dingin pada tube side 1) Dari perhitungan di atas di dapat data-data spesifikasi bahan (gas hydrogen) pada tube side, sebagai berikut : 2 2  Friction factor ( f ) = 0,003 ft /in 

w= 2,811 kg/jam = 7,5307 lbm/jam



aT = 0,0108 ft 2



GT = 697,2870 lb/jam.ft 2



L = 8 ft



Jumlah passes (n) = 8



IDT = 0,0566 ft



φT = 0,9932



Densitas gas hidrogen ( ρ ) pada 194 OF (363 OK) = 0,0041 lb/ft3



(Welty, dkk, 2000) (Perry, dkk, 1999)

Specific gravities (s) = 0,0709

2) Laju alir volumetrik (q) w 7,5307 lb/jam ft 3 q= = = 1.836,7561 jam ρ 0,0041 lb/ft 3 3) Kecepatan fluida pada tube side (v) q 1.836, 7561 ft 3/jam v= = = 170.070,0093 ft/jam aT 0, 0108 ft 2 4) Pressure drop pada tube side ( ∆PT )

∆PT1 = =

f .(G T )2 .L.n

(Pers.7.45, Kern, 1950)

5, 22.1010.IDφT ..sT

0,003.(697,2870)2 .8. 8

= 0,5302 psia 5,22.1010. 0,0566. 0,9932. 0,6.10-4 4.n V (Pers.7.46, Kern, 1950) . .G T ∆PT2 = s 2g' V 170.070, 0093 ft/jam Dimana : .GT = .697,2870 lb/jam.ft 2 8 2 2g' 2.(4,18.10 ) ft/jam

265

= 0,1418 lb/ft 2 = 0,00098 lb/in 2 = 0,00098 psia Sehingga : 4.(8) .0,00098 psia = 0,4423 psia ∆PT2 = 0,0709 5) Pressure drop total pada tube ( ∆P ) ∆P = ∆PT1 + ∆PT2 = (0, 4423 + 0, 5302) psia = 0,9725 psia Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa pressure drop untuk gas < 5 psia sehingga desain alat pemanas (heater ) jenis shell and tube heat exchanger dapat di terima. LC.8 Blower (JB-102)

Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari heater (E-101) ke reaktor (R-101).

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Perhitungan perencanaan desain blower : a) Daya yang digunakan (P) : Temperatur

= 150 OC (423 OK)

Tekanan

= 1 atm (101,3) kPa


= 2,811 kg/jam

BM

= 2,016

Laju alir (N6)

= 1,3943 kmol/jam


N.R.T Laju alir volumetrik (Q) = P

1,3943

=

kmol jam

x

0,0083 kPa. m3 O

kmol . K 101,3 kPa

x 423 O K

= 0,0483 m3/jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan : P=

144 x efisiensi x Q

(Perry, dkk, 1999)

33000

Dimana :

266

P

= Daya/power (hp)

Q


Efisiensi (η) = 80 % Sehingga : P=

144 × 0,8 × 0,0483 33000

= 1,7.10-4 hp.


LC.9 Reaktor Fixed Bed (R-101)

Fungsi

: Tempat terjadinya reaksi hidrogenasi

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Temperatur (T)

: 270 oC (543 OK)

Tekanan (P)

: 1 atm

head

Hh

HT

HS HC

DT

Gambar LC.6 Ukuran Tangki Reaktor (R-101) Tabel LC.1 Komposisi Bahan Yang Masuk Ke Reaktor (R-101) Berat, Xi (%) 99,2

F (kg/jam) 350,6445

ρ 3 (kg/m ) 903,712

Q (m /jam) 0,388

Gas hidrogen

0,8

2,811

89,9

0,0313

Total

100

353,4555

-

0,4193

Komposisi

Minyak jagung

(Sumber : Patnaik, 2003 dan Tabel LA.18, Lampiran A) Perhitungan perencanaan desain tangki :

267

3

a) Volume bahan (VC) dan volume tangki (VT) Di dapat data-data dari tabel LC.1 sebagai berikut :

∑F ∑Q

= 353,4555 kg/jam = 0,4193 m3/jam

1) Volume bahan (VC)

∑

ρ =

∑ F = 353,4555 kg/jam ∑ Q 0,4193 m /jam 3

= 842,9656 kg/m3 = 52,6263 lbm/ft3 = 0,0305 lbm/in3 Diasumsikan bahwa : Waktu tinggal campuran minyak (t) = 1jam Sehingga : VC =

∑ F .t = 353,4555 kg/jam x 1 jam = 0,4193 m ∑ ρ 842,9656 kg/m

3

3

2) Volume tangki (VT) Densitas katalis nikel ( ρ ) = 8,908 g/cm3 = 8,908 kg/liter (Patnaik, 2003) Umumnya katalis memiliki volume pori (Vg) 0,1-0,3 cm3/gram (http://jbrwww.che.wisc.edu/2000) Dari pernyataan di atas diasumsikan volume pori pada katalis nikel (Vg) 0,2 cm3/gram atau 0,2 liter/kg. 

Void fraction hole (ε h ) = ρ .Vg = 8,908 kg/liter x 0,2 liter/kg

= 1,7816 Faktor kelonggaran (fk) = 20% Total Void fgraction hole ( ε ) = (1 + 0,2) x ε h = 1,2 x 1,7816 = 2,1379 Volume tangki (VT)

= VC .ε = 0,4193 m 3 x 2,1379

= 0,8964 m 3

b) Tinggi tangki (HT) dan tinggi cairan dalam tangki (HC)

268

1) Volume silinder (VS) Vs =

π 4

D t 2 Hs


=1:4

Maka : Vs =

π

4

 4  π 3 Dt  = D t = 1, 0467 D 3t 3  3 

D 2t x 


π

3

R 2 =

π 3

1

x

2

 1  π 3 Dt  = D t = 0,1308 D t3  4  24

D 2t x 


= Vs + Vh

0,8964 m3

= 1,0467 Dt3 + 0,1308 Dt3 1/ 3

1/ 3

 0,8964 m3   VT  D=   =  1,1775  = 0,9131 m  1,1775    Sehingga desain tangki yang digunakan : Diameter tangki (Dt)

= 0,9131 m = 2,9959 ft = 35,9487 in


= ½ x 0,9131 m = 0,4565 m = 17,9724 in


= 4 / 3x D t =1,3333x 0,9131 m = 1, 2174m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = 1/4 x D t = 0,25x 0,9131 m = 0,2283m 4) Jadi tinggi tangki (HT) : HT = Hs + Hh

= (1,2174 + 0,2283) m = 1,4457 m

5) Tinggi cairan dalam tangki (Hc) : Hc =

VC x H T V T

=

0,4193 m3 x 1,4457 m 0,8964 m3

c) Tekanan desain (Pdesain)

269

= 0,6762 m = 26,6220 in

Po = 1 atm = 14,696 psia = ρ ( H C −1) = 0,0305 lb/in 3 (26,6220 - 1) in = 0,7815 lb/in 2

Phidrostatis


= 0,7815 psia

Poperasi


Pdesain

= (1 + fk) Poperasi


= (1 + 0,2) x 15,4775 psia

= 18,5730 psia


steel,


SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 13.850 lb/in2


= 0,85


= 10 tahun


P xR S .E − 0, 6 P

+ (C x A)


Dimana : d = tebal tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan d =

d =

18,5730 psia x 17,9724 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun (13.850 2 x 0,85) − 0, 6 x 18,5730 psia in 333,8014 psia.in 11.772,5 psia - 11,1438 psia

+ 0,042in = 0,0704 in = 0,0018 m

270

Maka di pilih tebal silinder tangki 1/10 in atau 0,1 in.


SA-240,

Grade

A,

Type

410,

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 13.850 lb/in2


= 0,85


P x Dt

2 S.E − 0, 2 P


Dimana : dh = tebal head tangki (in) Dt = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan dh = 18,5730 psia x 35,9487 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun 2 (13.850 2 x 0,85) − (0, 2 x 18,5730 psia) in

=

667,6752 psia.in 23.545 psia - 3,7146 psia

+ 0,042 in = 0,0704 in = 0,0018 m


f) Perhitungan perencanaan ukuran jaket Data-data perencanaan ukuran jaket, sebagai berikut :

271

Bahan jaket


Laju steam (m)

: 33,7626 kg/jam

(Hal.LB-33, Lampiran B) Hh

HT HC

HS

RT

RJ

Gambar LC.7 Ukuran Jaket Untuk Tangki Reaktor (R-101) Dimana : HT

= Tinggi keseluruhan tangki (m)

Hh

= Tinggi head tangki (m)

Hs

= Tinggi slinder tangki (m)

HC

= Tinggi cairan di dalam tangki (m)

R T

= Jari-jari tangki (m)

R J

= Jari-jari jaket (m)

1) Volume jaket (VJ) Dimana : _

Spesipik volum ( V ) superheated steam pada 1 atm 300 OC : _

3 V = 2,64 m /kg

(App.8C, Reklaitis, 1983)

Waktu tinggal steam (t) = ½ jam Sehingga : _

VJ = V . m . t = 2,64

m3 kg

x 33,7626

= 44,5666 m3

2) Penentuan jari-jari jaket (R J) VJ = { π R J2 - π (R T + d)2 } x HT

272

kg jam

x 0,5 jam

 VJ  2   + π (RT + d) H R J2 =  T  π

 44,5666 m3  2 + 3,14 0,4565 m + 0,0018 m ( )  1,4457 m   =  3,14

R J = (10,0276 m2)1/2 = 3,1666 m = 124,6690 in 3) Penentuan tebal jaket (dj) Direncanakan tebal jaket menggunakan bahan konstruksi Stainless steel,

SA-240,

Grade

A,

410,

Type

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn 2

Allowable working stress (S) = 13.850 lb/in


= 0,85

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun Tebal plat jacket (d j) =

P x R J S.E-0,6P

+(CxA)

(Peters & Timmerhaus,1976) Dimana :

d j

= tebal plat jacket (in)

P

= tekanan desain (psia)

R J

= jari-jari jaket (in)

S

= stress yang diizinkan (lb/in2)

E


d = 18,5730 psia x 124,6690 in in x 10 tahun) + (0, 0042 lb tahun (13.850 2 x 0,85) − 0, 6 x 18,5730 psia in

d=

2.315,4773 psia.in 11.772,5 psia - 11,1438 psia

273

+ 0,042in = 0,2389 in

Maka di pilih tebal jaket 1/4 in atau 0,25 in. Jaket terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki.


Fungsi

: Mengalirkan campuran gas dari reaktor (R-101) ke cooler (E-102).

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Perhitungan perencanaan desain blower : a) Daya blower yang digunakan (P) : Temperatur

= 270 OC (543 OK)

Tekanan

= 1 atm (101,3) kPa

Tabel LC.2 Sifat Fisik Bahan yang Masuk Pada Blower : Berat, Xi (%) 99,93

F (kg/jam) 353,20

ρ 3 (kg/m ) 661

Q (m /jam) 0,5343

Gas hidrogen

0,07

0,2555

89,9

0,0028

Total

100

353,4555

-

0,5371

Komposisi

Minyak jagung

3

(Sumber : Kern, 1950, Patnaik, 2003 dan Tabel LA.18, Lampiran A) Perhitungan perencanaan blower : Di dapat data-data dari tabel LC.1, sebagai berikut :

∑F ∑Q

= 328,2373 kg/jam = 0,5371 m3/jam

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan : P=

144 x efisiensi x Q

(Perry, dkk, 1999)

33000

Dimana : P

= Daya/power (hp)

Q


274

Efisiensi (η) = 80 % Sehingga : P=

144 × 0,8 × 0,5371 33000

= 1,9.10-3 hp.


LC.11 Cooler (E-102)

Fungsi

: Mendinginkan campuran gas dari 270 70 0C

Jenis

: 1-2 Shell and tube exchanger

Jumlah

: 1 unit

0

C hingga

Perhitungan perencanaan cooler (E-102) : a) Direncanakan heater menggunakan desain dari Tabel.9 dan Tabel.10, Hal.842-843 (Kern, 1950) : 1) Shell Diameter dalam (ID) Baffle space (B) Passes (n) 2) Tube : Diameter dalam (ID) Diameter luar (OD) BWG Square pitch Passes Panjang

: : :

12 in 2,4 in 1

= 0,9996 ft = 0,1999 ft

: : : : : :

1,40 in = 0,1166 ft 1.1/2 in = 0,1249 ft 18 1.7/8 in = 0,1562 ft 2 20 ft

b) Beda suhu sebenarnya ( ∆t ) 1) Panas yang di lepas (Qlepas) Qlepas = 152.539,5606 kJ/jam = 144.587,2612 Btu/jam (Tabel.LB.18, Lampiran B) 2) Beda suhu ( ∆ TLMTD) untuk jenis aliran conter flow

275

Arah aliran Fluida panas

T1 ∆T1

T2

t2 Arah aliran Fluida dingin

∆T2

t1

Gambar LC.8 Beda Suhu ( ∆ TLMTD) Untuk Jenis Aliran Conter Flow Dimana : T1

= Temperatur fluida panas masuk (OF)

T2

= Temperatur fluida panas keluar (OF)

t1

= Temperatur fluida dingin masuk (OF)

t2

= Temperatur fluida dingin keluar (OF)

Fludia panas (campuran gas) Laju alir bahan masuk,W = 353,4555 kg/jam = 946,9073 lbm/jam (Tabel LA.18, Lampiran A) Temperatur masuk (T1) = 270 oC = 518 oF Temperatur keluar; T2

= 70 oC = 158 oF

Fluida dingin (air pendingin) Laju alir bahan masuk, w = 7.289,8237 kg/jam (Hal.LB-35, Lampiran B) = 19.529,4377 lbm/jam Temperatur masuk (t1) = 20 oC

= 68 oF

Temperatur keluar; t2 = 40 oC

= 104 oF

Beda suhu ( ∆ TLMTD) untuk jenis aliran conter flow, sebagai berikut :

∆ TLMTD =

ΔT2 − ΔT1 ΔT2 ln ΔT1

(Kern,1950)

Dimana :

∆ T2

= T2 – t1

= (158– 68) oF = 90 oF

∆ T1

= T1 – t2

= (518 – 104) oF = 414 oF

Sehingga :

276

(90 − 414)O F = 212 oF ∆ TLMTD = O 90 F ln 414 O F 3) Suhu rata-rata fluida panas (Tav) dan suhu rata-rata fluida dingin (tav) Tav tav

=

=

T1 +T2 2 t1 + t 2 2

=

=

(518 + 158)O F 2

(68 + 104) O F 2

= 338 O F

= 86 O F

4) Temperature group (R), (S) dan (Tav/tav) R

S

=

T1 - T2

=

t 2 - t1

t 2 - t1

T1 - t1

O

= =

(518 - 158) F (104 - 68) O F

(104 - 68) O F (518 - 68) O F

= 10

= 0,08

5) Temperature difference factor (FT) Dari Fig.18, (Kern, 1950) di dapat FT pada S 0,08 dan R 10 : FT

= 0,875

6) True Temperatur ( ∆t )

∆t

= FT x ∆ TLMTD = 0,875 x 212 OF = 185,5 OF

c)

Jumlah tube (Nt) dan koreksi koefisien desain perpindahan panas (Ud’) 1) Luas perpindahan panas (A) Dari Tabel.8, (Kern, 1950), untuk cooler dengan fluida pemanas heavy 2o

organic dan fluida pendingin air UD = 5 - 75 Btu/jam Ft F.

Diambil UD = 6 Btu/jam Ft2 oF

Sehingga :

277

A=

144.587,2612

Q

=

UΔt D

6

Btu jam ft

2 O

F

Btu jam

= 129,9077 ft2

x 185,5 O F

2) Luas permukaan luar (a”) = 0,3925 ft2/ft


3) Jumlah tube (Nt) Menurut McCabe, dkk (1999) bahwa panjang pipa standar yang digunakan untuk konstruksi alat penukar kalor adalah 8, 12, 16 dan 20 ft, sehingga : Panjang pipa (L) yang digunakan adalah 20 ft, maka : Nt =

A

=

L x a ll

129,9077 ft 2 20 ft x 0,3925 ft 2 /ft

= 16,5487 tube

Dari Tabel.9, Kern (1965) di ambil nilai terdekat = 16 tube 4) Luas perpindahan panas (A’) A’ = L x Nt x a” = 20 ft x 16 x 0,3925 ft2/ft = 125,6 ft2 5) Koreksi koefisien desain perpindahan panas (Ud’)

Ud’=

144.587,2612

Q A' x Δt

=

Btu jam

2

O

125,6 ft x 185, 5 F

= 6,2058 Btu/jam ft2 0F

d) Spesifkasi fluida panas (campuran gas) pada shell side 1) Flow area shell (aS) 

as =

IDS x C' x B PT

=

0,9996 ft x 0,0313 ft x 0,1999 ft 0,1562 ft

= 0,04 ft2

Dimana : C’ = PT - OD 2) Mass velocity shell (GS) 

Gs =

W as

=

946,9073 lbm/jam 0,04 ft

2

3) Bilangan Reynold (Res)

278

= 23.672,6825 lbm/jam ft 2

Diasumsikan bahwa campuran gas produk distillate pada 35O API. Dari Fig.14, (Kern, 1950), di dapat viskositas campuran gas pada 35O API dan Tav 338 OF, sebagai berikut : µ = 0,45 cP = 1,089 lbm/ft.jam 2  Pπ (OD )tube/ 42 T − DeS = 4  π .OD tube 

  (0,1562 ft)2 - 3,14(0,1249 ft) 2 / 4   = 4  3,14 (0,1249 ft)   

= 0,1239 ft

Res =

DeS x Gs µ

0,1239 ft x 23.672,6825

=

lbm jam.ft 2

lbm 1,089 ft.jam

= 2.693,3382

4) Dari Fig.28, (Kern, 1950) di dapat jH pada ReS 2.693,3382 : jH = 25 5) Dari Fig.1 dan Fig.5, (Kern, 1950) di dapat : Konduktifitas panas (k) campuran gas pada 35O API dan Tav 338 OF : k = 0,0725 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas (Cp) campuran gas pada 35O API dan Tav 338 OF : CP = 0,485 Btu/lb.OF Maka : 1/3

Btu lb   0,485 .1,089 1/3 O  lb. F ft jam   Cp. μ    = 1,9384 =  k  Btu    0,0725  O   jam. ft. F   1/3

μ k  Cp×  6) = jH ×   Φs DeS  k  ho

0,0725

= 25 x

Btu jam. ft.O F

2 O

x 1,9384 = 28,3563 Btu/jam ft

F 0,1239 ft 7) Dari Fig.29, (Kern, 1950), friction factor (f) pada Res 2.693,3382 : 2 2 f = 0,0031 ft /in

e) Spesifkasi fluida dingin (air pendingin) pada tube side 1) Flow area tube (aT) 

aT =

Nt x a T '

∑ Passes

Tube

Dimana :

279

aT’

= flow area per tube (ft)

Dari tabel.10, (Kern, 1950), didapat (aT’) pada 18 BWG 1.1/2 in : = 1,54 in2 = 0,0107 ft2

aT’

Sehingga : aT =

16 x 0,0107 ft 2 2

= 0,0856 ft 2

2) Mass velocity tube(GT) GT =

w aT

=

19.529,4377 lb/jam 0,0856 ft

2

= 228.147,6367 lb/jam.ft2

3) Bilangan Reynold (ReT) Dari Fig.14, (Kern, 1950), di dapat : Viskositas air pendingin ( µ ) pada tav 86 OF µ = 0,85 cP = 2,057 lbm/ft.jam

IDT = 1,40 in = 0,1166 ft

ReT =

IDT x G T µ

0,1166 ft x 228.147,6367

=

lb jam ft 2

lb 2,057 ft jam

= 12.932,4329

4) Dari Fig.28, Kern (1950) di dapat jH pada ReT 12.932,4329 : jH = 60 5) Dari Tabel.4 dan Fig.2, (Kern, 1950) di dapat : Konduktifitas panas (k) gas hidrogen pada tav 86 OF adalah : k = 0,356 btu/jam.ft.0F Kapasitas panas (Cp) air pendingin pada tav 86 OF : CP = 1,0 Btu/lb.OF

Maka : 1/3

Btu lb   1, 0 .2,057 1/3  lb O F ft jam   Cp. μ   = 1,7943  k  =  Btu    0,356   jam. ft. O F  

6)

1/3

k  Cp × µ  = jH ×  k  ΦT ID T  

hio

280

0,356

= 60 x

Btu jam. ft.O F

0,1166 ft

2 O x 1,7943 = 328,6985 Btu/jam ft . F

7) Koreksi hi IDT hio 1,4 in = 328,6985 x = 306,7853 x ΦT OD T 1,5 in 8) Dari Fig.29, (Kern, 1950), friction factor ( f ) pada ReT 12.932,4329 : 2 2 f = 0,0021 ft /in f) Clean coefficient of heat transfer (UC) dan faktor pengotor (Rd) 1) Suhu pada dinding tube (t W) ho/φS tW = t aV + x TaV - t aV hio/φS+ ho/φ S 28,3563 Btu/jam.ft 2 .O F

O

= 86 F +

2 O

(306, 7853 + 28,3563) Btu/jam.ft . F

x (338 - 86) O F

O

= 107 F Pada suhu dinding tube (tW) 107 berikut (Kern, 1950) :

O

F, diperoleh data-data sebagai

O O µ W Campuran gas 35 API pada 107 F = 3,4 cP O µ W Air pendingin pada 107 F

= 0,7 cP

2) Rasio viskositas ( φ )  Pada shell side

 µ  φS =   µ  W 

0,14

 0,45 cP  =   3, 4 cP 

0,14

= 0,7534

Pada tube side

 µ  φT =    µ W 

0,14

 0,85 cP  =   0,7 cP 

0,14

= 1,0275

3) Koefisien perpindahan panas (h)  Pada shell side ho φS 

= 28,3563 Btu/jam.ft 2 .O F

ho = 28,3563 Btu/jam.ft2 .O F x 0,7534 = 21,3636 Btu/jam.ft 2 .O F Pada tube side (1.1/4 in IPS) hio φT

= 306,7853 Btu/jam.ft 2 .O F

hio = 306,7853 Btu/jam.ft 2 .O F x 1,0275 = 315,2219 Btu/jam.ft2 .O F 4) Clean coefficient of heat transfer (UC)

281

UC =

hio x ho hio + ho

=

315,2219 x 21,3636 (Btu/jam.ft2 .O F) 315,2219 + 21,3636 (Btu/jam.ft2 .O F)

= 20,0076 Btu/jam.ft 2 .O F 5) Faktor pengotor (Rd) Uc - Ud' (20,0076 - 6,2058) Btu/jam.ft 2 .O F Rd = = Uc x Ud' (20,0076 x 6,2058) Btu/jam.ft 2 .OF

= 0,1111 jam.ft 2 .O F / Btu g) Koreksi faktor pengotor (Rd’) 1) Koreksi faktor pengotor (Rd’) Untuk jenis bahan gas atau vapour industrial, faktor pengotor (Rd’) yang ditetapkan sebesar 0,01 jam.ft 2 .O F / Btu (Kern, 1950). Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa faktor pengotor yang terhitung (Rd) ≥ faktor pengotor yang ditetapkan (Rd’) sehingga desain alat pendingin (cooler ) jenis shell and tube heat exchanger dapat di terima. h) Pressure drop ( ∆P ) Untuk fluida panas (campuran gas) pada shell side 1) Dari perhitungan di atas di dapat data-data spesifikasi bahan (campuran gas) pada shell side, sebagai berikut : 2 2  Friction factor ( f ) = 0,0031 ft /in 

Panjang (L) = 20 ft



GS = 23.672,6825 lbm/jam ft 2



IDS = 12 in = 0,9996 ft



DeS = 0,1239 ft



φS = 0,7534



Jarak buffle (B) = 2,4 in = 0,1999 ft



Specific gravities campuran gas pada 35 API dan Tav 338 F (s) :

O

O

s = 0,725 2) Number of cross (N+1) L 20 ft N+1 = 12. = 12. = 1.200, 6003 B 0,1999 ft 3) Pressure drop pada shell side ( ∆PS )

∆PS = ∆PS =

f .(G S )2 .IDS .(N+1)

5,22.1010 .DeSφ .s.

(Fig.6, Kern, 1950)

(Pers.7.44, Kern, 1950)

S

0,0031.(23.672,6825)2 .0,9996. 1.200,6003 5,22.1010 .0,1239. 0,725. 0,7534

282

= 0,5907 psia

Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa pressure drop untuk gas < 5 psia, sehingga desain alat pendingin (cooler ) jenis shell and tube heat exchanger dapat di terima. Untuk fluida dingin (air pendingin) pada tube side 1) Dari perhitungan di atas di dapat data-data spesifikasi bahan (air pendingin) pada tube side, sebagai berikut : 2 2  Friction factor ( f ) = 0,0021 ft /in 

GT = 228.147,6367 lb/jam.ft 2



Panjang (L) = 20 ft



Jumlah passes (n) = 8



IDT = 1,40 in = 0,1166 ft



φT = 1,0275



O Specific gravities air pendingin (s) pada 86 F = 0,98

(Tabel.6 Kern, 1950) 2) Pressure drop pada tube side ( ∆PT )

∆PT1 = =

f .(G T )2 .L.n

(Pers.7.45, Kern, 1950)

5, 22.1010.IDφT ..sT

0,0021.(228.147,6367)2 .20. 8

= 2,8536 psia 5,22.1010. 0,1166. 1, 0275. 0,98 4.n V . .G T (Pers.7.46, Kern, 1950) ∆PT2 = s 2g' V Dari Fig.27 Kern (1950) di dapat pada GT 228.147,6367 : 2g' V = 0,0056 2g' Sehingga : 4.(8) .0,0056 psia = 0,1828 psia ∆PT2 = 0,98 3) Pressure drop total pada tube ( ∆P ) ∆P = ∆PT1 + ∆PT2 = (2, 8536 + 0,1828) psia = 3,0364 psia Dari perhitungan di atas dapat disimpulakan bahwa pressure drop untuk gas < 5 psia, sehingga desain alat pendingin (cooler ) jenis shell and tube heat exchanger dapat di terima.

283

LC.12 Separator (V-101)

Fungsi

: Untuk memisahkan gas H2 dengan minyak jagung

Jenis


Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Temperatur (T)

: 70 oC (343 OK)

Tekanan (P)

: 1 atm Hh

HT

HS

HC

DT

Gambar LC.9 Ukuran Tangki Separator (V-101) Tabel LC.3 Data-data Bahan yang Masuk Ke Tangki separator (V-101) Komposisi

Minyak jagung Gas hidrogen Total

Berat, Xi (%) 99,93

F (kg/jam) 353,20

ρ 3 (kg/m ) 903,712

Q (m /jam) 0,3908

0,07

0,2555

89,9

0,0028

100

353,4555

-

0,3936

(Sumber : Patnaik, 2003, Tabel LA.10, Lampiran A)

Perhitungan perencanaan desain tangki separator : a) Volume bahan (VC) dan volume tangki (VT) : Di dapat data-data dari Tabel LC.1, sebagai berikut :

∑F ∑Q

= 353,4555 kg/jam = 0,3936 m3/jam

284

3

1) Volume bahan (VC)

∑ F = 353,4555 kg/jam ∑ Q 0,3936 m /jam

∑

ρ =

3

3 3 = 898 kg/m 3 = 56,0621 lbm/ft = 0,0324 lbm/in

Diasumsikan bahwa : Waktu tinggal campuran minyak (t) = 1jam Sehingga : VC =

∑ F .t = 353,4555 kg/jam x 1 jam = 0,3936 m 898 kg/m ∑ ρ

3

3

2) Volume tangki (VT) Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Sehingga : Volume tangki (VT)

= (1 + 0,2) VC = 1,2 x 0,3936 m3 = 0,4723 m3


π 4

D t 2 Hs


=1:4

Maka : Vs =

π

4

 4  π 3 Dt  = D t = 1, 0467 D 3t 3  3 

D 2t x 


π

3

R 2 =

π 3

x

1

2

 1  π 3 Dt  = D t = 0,1308 D t3  4  24

D 2t x 


= Vs + Vh

0,4723 m3 = 1,0467 Dt3 + 0,1308 Dt3

285

1/ 3

1/ 3

 0,4723 m3   VT  D=   =  1,1775  = 0,7375 m 1,1775     Sehingga desain tangki yang digunakan : Diameter tangki (Dt)

= 0,7375 m = 2,4197 ft = 29,0354 in


= ½ x 0,7375 m = 0,3687 m = 14,5157 in


=

4 3

Tinggi head ellipsoidal (Hh) =

x D t =1,3333x 0,7375m = 0,9833m

1 4

x D t =0,25x 0,7375m = 0,1844m

4) Jadi tinggi tangki (HT) HT = Hs + Hh = (0,9833 + 0,1844) m =1,1677 m 5) Tinggi cairan dalam tangki (Hc) : Hc =

VC .HT VT

=

0, 3936 m3 x 1,1677 m 0,4723 m3

= 0,9731 m = 38,3110 in

c) Tekanan desain (Pdesain) Po = 1 atm = 14,696 psia Phidrostatis =

∑ ρ ( H

C

-1) = 0,0324 lb/in 3 (38,3110 - 1) in

= 1,2089 lb/in 2 Dimana : 1 lb/in2 = 1 psia Sehingga : Phidrostatis = 1,2089 psia Poperasi


Pdesain

= (1 + fk) Poperasi


= (1 + 0,2) x 15,9049 psia

286

= 19,0859 psia


steel,


SA-240,

Grade

A,

Type

410

sebagai

berikut


= 0,0042 in/thn


= 15.600 lb/in2


= 0,85


= 10 tahun


P xR S .E − 0, 6 P

+ (C x A)


Dimana : d = tebal tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan d=

=

19,0859 psia x 14,5157 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun (15.600 2 x 0,85) − 0, 6 x 19,0859 psia in 277,0452 psia.in 13.260 psia - 11,4515 psia

+ 0,042in = 0,0629 in

Maka di pilih tebal dinding silinder 1/10 in atau 0,1 in.


SA-240,

Grade

A,

Type

410,


= 0,0042 in/thn


= 15.600 lb/in2


= 0,85

Umur alat (A) direncanakan= 10 tahun

287

sebagai

berikut

P x Dt

Tebal head tangki (dh) =

2 S.E − 0, 2 P


Dimana : dh = tebal head tangki (in) Dt = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = Efisiensi sambungan dh = 19,0859 psia x 29,0354 in in + (0, 0042 x 10 tahun) lb tahun 2 (15.600 x 0,85) − (0, 2 x 19,0859 psia) in2

=

554,1667 psia.in 26.520 psia - 3,8172 psia

+ 0,042 in = 0,0629 in



Fungsi

: Mengalirkan gas hidrogen dari separator (V-101) ke cooler II (E-103).

Bahan Konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Perhitungan perencanaan desain blower : a) Daya blower yang digunakan (P) : Temperatur

= 70 OC (343 OK)

Tekanan

= 1 atm (101,3) kPa


= 0,2555 kg/jam

BM

= 2,016

Laju alir (N)

= 0,1267 kmol/jam

288


[123doc.vn] Pra Rancangan Pabrik Margarin Dari Minyak Jagung Dan Rbdp Stearin Dengan Kapasitas 7 000 Ton Tahun

Recommend Documents