TK-4090 KERJA PRAKTEK
LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. MOLINDO RAYA INDUSTRIAL
Oleh : Daniel Wahjudi 13009006
Pembimbing : Dr. M. T. A. Penia Kresnowati Dra. Erlies Sartini
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012
LEMBAR PENGESAHAN TK-4090 KERJA PRAKTEK
Semester I-2012/2013
LAPORAN KERJA PRAKTEK
PT. MOLINDO RAYA INDUSTRIAL
Tanggal
1 Juni 2012 – 2012 – 31 31 Juli 2012
Oleh : Daniel Wahjudi (13009006) (13009006)
Catatan
Lawang, Juli 2012 Disetujui, Pembimbing
Dosen Pembimbing
Dra. Erlies Sartini
Dr. M. T. A. Penia Kresnowati
ii
LEMBAR PENGESAHAN TK-4090 KERJA PRAKTEK
Semester I-2012/2013
LAPORAN KERJA PRAKTEK
PT. MOLINDO RAYA INDUSTRIAL
Tanggal
1 Juni 2012 – 2012 – 31 31 Juli 2012
Oleh : Daniel Wahjudi (13009006) (13009006)
Catatan
Lawang, Juli 2012 Disetujui, Pembimbing
Dosen Pembimbing
Dra. Erlies Sartini
Dr. M. T. A. Penia Kresnowati
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis mampu menyelesaikan laporan kerja praktek ini. Laporan ini disusun sebagai syarat kelulusan dari mata kuliah TK-4090 yang merupakan salah satu rangkaian tugas akhir bagi mahasiswa program studi Teknik Kimia ITB. Kerja praktek ini dilaksanakan di PT. Molindo Raya Industrial pada periode 1 Juni 2012 – 31 Juli 2012.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu kelancaran dari kerja praktek ini, yaitu : 1. Dr. M. T. A. Penia Kresnowati selaku dosen pembimbing kerja praktek. 2. Dr. Melia Laniwati Gunawan selaku koordinator kerja praktek. 3. Dra. Erlies Sartini selaku pembimbing utama di PT. Molindo Raya Industrial. 4. Bapak Indrayanto, Bapak Putut Agung Prabowo, Bapak Medh y Andang Jaya, Bapak Pudjiono, Ibu Anna Maria, Bapak Kristian, Bapak Zulkarnaen, Ibu Diah, Bapak Susianto, Bapak Dhani, Bapak Solikh, Ibu Meli, Ibu Rahma, Bapak Martono, Bapak Umar, Bapak Budiono, dan Bapak Yudianto yang telah membantu kami dalam menjalankan kerja praktek di PT. Molindo Raya Industrial. 5. Seluruh staff PT. Molindo Raya Industrial. 6. Pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis sangat mengharapkan masukan dan kritik yang bersifat membangun. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Lawang, Juli 2012 Penulis
iii
DAFTAR ISI Halaman Judul Lembar Pengesahan Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar
i ii iii iv vii viii
Bab I 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
Profil Perusahaan Penjelasan Umum Perusahaan Lokasi dan Tata Letak Perusahaan Sejarah PT. Molindo Raya Industrial Visi Perusahaan Misi Perusahaan Nilai-nilai Perusahaan Pengamalan Nilai-nilai Perusahaan Prestasi yang Telah Dicapai Perusahaan Kebijakan Mutu Perusahaan
1 1 2 3 5 5 6 6 8 9
2.1 2.2 2.3
Kerja Praktek Tujuan Kerja Praktek Ruang Lingkup Kerja Praktek Kegiatan yang Dilakukan Selama Kerja Praktek
10 10 10 11
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11
Tinjauan Pustaka Molase Saccharomyces cerevisiae Etanol Sintesis Etanol Secara Kimiawi Fermentasi Etanol Distilasi Evaporasi Insenerasi Granulasi Pembuatan Karbon Dioksida Cair Pengolahan Air
13 13 14 18 18 19 21 22 25 25 26 28
4.1
Bahan Baku dan Peralatan Saccharomyces cerevisiase
32 32
Bab II
Bab III
Bab IV
iv
4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
Molase Tebu Bahan Penunjang Peralatan Proses Pembibitan, Pre-Fermentasi, dan Fermentasi Peralatan Proses Distilasi Peralatan Proses Pembuatan Pupuk
33 34 35 38 39
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8
Fermentasi Etanol Pembibitan Pre-Fermentasi Fermentasi Sand Cyclone dan Cyclone dan Separator Acid Washing Neraca Massa Fermentasi Pengendalian Proses Fermentasi Pilot Plant Fermentation
41 41 43 44 45 47 47 52 52
Distilasi Distilasi Etanol Hydrous Etanol Hydrous 6.1.1 Analyzer-Degasser Column 6.1.2 Aldehyde Column 6.1.3 Purifier Column 6.1.4 Rectifier Column 6.1.5 Fussel Oil Column (FOC) 6.1.6 Demethanol Column 6.1.7 Super Rectifier Column 6.1.8 Final Column 6.1.9 Dryer Fussel Column (DFC) Neraca Massa Distilasi Hydrous Distilasi Hydrous Distilasi Etanol Anhydrous Etanol Anhydrous Pengendalian Proses Distilasi
56 56 56 58 58 59 60 61 61 61 62 63 64 66
Pengolahan Limbah Pengolahan Gas Karbon Dioksida dari Proses Fermentasi Pengolahan Limbah Vinase (Spent Wash) Wash) dari Proses Distilasi 7.2.1 Unit Evaporator Unit Evaporator 7.2.2 Unit Insenerator 7.2.3 Unit Granulator Pupuk Kalium Pembuatan Pupuk Kompos 7.3.1 Unit Pengomposan 7.3.2 Unit Granulator Pupuk Kompos
67 67 69 70 72 74 76 76 79
Bab V
Bab VI 6.1
6.2 6.3 6.4 Bab VII 7.1 7.2
7.3
v
Bab VIII 8.1 8.2 8.3
Produk PT. Molindo Raya Industrial Jenis Produk dan Kapasitas Produksi Spesifikasi Produk Penyimpanan Produk
81 81 81 82
Bab IX
Utilitas dan Perawatan Utilitas 9.1.3 Penyediaan Air Lunak 9.1.2 Boiler 9.1.3 Sistem Air Pendingin 9.1.4 Kompresor 9.1.5 Power Station 9.1.6 Sistem Perpipaan Perawatan 9.2.1 Mekanik Statis 9.2.2 Mekanik Rotary Mekanik Rotary 9.2.3 Mekanik Listrik dan Instrumentasi
83 83 83 84 86 87 87 88 88 88 88 89
Quality Control dan Engineering dan Engineering Quality Control Engineering
90 90 95
Bagian Lain Perusahaan Bagian K3LH Bagian Pembelian Bagian Penjualan Bagian Inventaris 11.4.1 Inventaris Bahan Mentah 11.4.2 Inventrasi Produk 11.4.3 Inventaris Suku Cadang 11.4.4 PPIC ( Planning Production Inventory Inventory Control ) Bagian Personalia Bagian Pengembangan Sumber Daya Manusia Bagian Keamanan
96 96 97 99 102 102 102 103 103 103 106 107
9.1
9.2
Bab X 10.1 10.2 Bab XI 11.1 11.2 11.3 11.4
11.5 11.6 11.7 Daftar Pustaka
108
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Tabel 1.2 Tabel 1.3 Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 5.1 Tabel 5.2 Tabel 5.3 Tabel 5.4 Tabel 5.5 Tabel 6.1 Tabel 6.2 Tabel 8.1 Tabel 8.2 Tabel 10.1 Tabel 11.1
Peristiwa penting di PT. Molindo Raya Industrial Nilai-nilai Molindo Penghargaan dan prestasi PT. Molindo Raya Industrial Kegiatan kerja praktek di PT. Molindo Raya Industrial Komposisi molase (tetes tebu) Taksonomi Saccharomyces cerevisiae Data proses fermentasi Perhitungan kebutuhan tetes di fermentor dan air di pre-fermentor Neraca massa fermentasi Hasil penimbangan air dan weak beer Hasil penimbangan tetes dan yeast cream Data sistem distilasi Neraca massa overall sistem distilasi hydrous Jenis produk dan kapasitas produksi Spesifikasi produk Analisis kualitas produk etanol Peta pendidikan pekerja PT. Molindo Raya Industrial
vii
4 6 8 11 13 14 48 49 50 54 55 63 64 81 81 93 103
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Gambar 1.2 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar 6.1 Gambar 6.2 Gambar 6.3 Gambar 7.1 Gambar 7.2 Gambar 7.3 Gambar 7.4 Gambar 9.1 Gambar 9.2 Gambar 11.1 Gambar 11.2
Lambang PT. Molindo Raya Industrial Tata letak PT. Molindo Raya Industrial Pertunasan sel ragi Struktur dinding sel dan membran sel ragi Biosintesis etanol Skema kolom distilasi dengan kondensor total dan reboiler parsial Disc granulator Absorpsi karbon dioksida Diagram alir pembuatan karbon dioksida cair Pengolahan air eksternal Dry yeast Molase tebu Pompa sentrifugal Mono pump Gear pump PHE Pelat PHE Separator Sieve tray Bubble cap tray Size grader Diagram alir proses pembibitan ragi Diagram alir proses pre-fermentasi, fermentasi, dan pemisahan Diagram blok fermentasi Diagram alir proses pilot plant fermentation Diagram alir proses distilasi hydrous Diagram blok sistem distilasi hydrous Diagram alir proses distilasi anhydrous Diagram alir proses scrubbing Diagram alir proses unit pengolahan limbah vinase Diagram alir proses pembuatan pupuk kompos (organik) Prince windrow machine Cooling tower Spray pond Diagram alir pembelian barang Struktur organisasi di PT. Molindo Raya Industrial
viii
1 2 16 17 20 22 25 26 27 28 32 33 36 36 36 37 37 37 39 39 40 43 46 47 55 62 63 66 67 70 76 78 87 87 98 104
ix
BAB I PROFIL PERUSAHAAN
1.1
Penjelasan Umum Perusahaan
PT. Molindo Raya Industrial merupakan salah satu perusahaan etanol terkemuka di Indonesia. Perusahaan ini termasuk sebagai salah satu dari tiga produsen etanol terbesar di Indonesia, dengan volume produksi 51 juta liter etanol per tahun. Molindo memasarkan 90% dari produknya dalam pasar domestik. Molindo memproduksi etanol melalui proses fermentasi. Karbon dioksida yang merupakan hasil samping dari fermentasi diolah menjadi karbon diokisda cair oleh anak perusahaan PT. Molindo Raya Industrial, yaitu PT. MIG, dan limbah cair vinase diolah menjadi pupuk kalium dan pupuk organik. Dalam pembuatan pupuk organik, PT. Molindo Raya Industrial bekerja sama dengan PT. Petrokimia Gresik yang telah berpengalaman dalam industri pupuk. Lambang dari PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1 Lambang PT. Molindo Raya Industrial (sumber : www.molindo.co.id)
Produk utama Molindo berupa etanol dibagi menjadi beberapa kualitas, yaitu kualitas prima, kualitas super, kualitas anhydrous, dan spiritus. Etanol banyak digunakan oleh industri consumer goods, seperti industri kosmetik, industri rokok, industri makanan dan minuman, industri farmasi dan obat tradisional, industri cat, industri tinta , dan lainlain. Produk samping berupa karbon dioksida cair yang memiliki kualitas pangan ini banyak digunakan untuk industri minuman, industri tembakau, industri welding , industri dry ice, dan industri frozen food . Selain karbon dioksida cair, produk samping berupa pupuk kalium dibagi menjadi dua jenis, yaitu pupuk kalium berupa serbuk dan pupuk kalium berupa granul sedangkan pupuk organik hanya dijual dal am bentuk granul.
1
1.2
Lokasi dan Tata Letak Perusahaan
PT. Molindo Raya Industrial terletak di JL. Sumber Waras 255, Lawang, Malang, Jawa Timur, Indonesia. Luas tanah area ini sekitar 100 hektar, akan tetapi hanya sebagian lahan yang dibangun untuk perusahaan. Adapun pembagian area PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 1.2. Pada gambar 1.1 lokasi insenerator tidak teramati karena letak insenerator cukup jauh dari lokasi produksi etanol, yaitu sekitar 2 km.
Gambar 1.2 Tata Letak PT. Molindo Raya Industrial
Keterangan pembagian lokasi-lokasi pada PT. Molindo Raya Industrial adalah sebagai berikut : a) Penampung Tetes
2
b) Gudang Pupuk c) Bengkel Kendaraan d) Gudang Drum e) Granulator f) Unit Pengomposan g) Boiler Batu Bara h) Spray Pond i) Penyimpanan Batu Bara j) Penyimpanan Barang Bekas k) TPS B3 l) Evaporator Padovan m)Kantor Utilitas n) Ruang generator o) Pre-Fermentasi p) Fermentasi q) Distilasi r) Laboratorium s) Power Station t) Produksi CO2 cair u) K3LH v) Tangki Pemadam Kebakaran w) Gudang Alkohol x) Laboratorium Utama y) Tangki-tangki Penyimpanan Tetes z) Tempat Parkir Kendaraan Tetes
1.3
Sejarah PT. Molindo Raya Industrial
Sejarah PT. Molindo Raya industrial dapat dilihat pada tabel 1.1. Pada tahun 2012, kapasitas produksi karbon dioksida cair berkualitas pangan PT. Molindo Inti Gas mencapai 45 ton/ hari. Karbon dioksida cair ini dipasarkan pada industri minuman berkarbonasi, keperluan welding, pengawetan makanan, dan industri rokok (untuk proses swelling tembakau). Dalam Madusari Murni Indah Group (MMI Group) terdapat 3
pula PT. Sumber Kita Indah yang merupakan distributor etanol yang dihasilkan oleh PT. Molindo Raya Industrial. PT. Sumber Kita Indah
diakuisisi oleh MMI Group
sekitar 20 tahun yang lalu. Perusahaan ini berpusat di Jakarta dengan kantor pembantu di Semarang dan Malang. PT. Sumber Kita Indah memiliki gudang etanol di daerah Sidoarjo untuk distribusi di area Jawa Timur.
Tabel 1.1 Peristiwa penting di PT. Molindo Raya Industrial (sumber : molindo.co.id)
Tahun Peristiwa Penting 1973 PT Molindo Raya Industrial (Molindo”) didirikan. Molindo diakuisisi dan dikendalikan oleh PT MMI (Perusahaan yang bergerak 1979 dalam bidang industri Ethanol sejak tahun 1965) 1980 Beroperasi dengan kapasitas produksi Ethanol 3.000 KL / tahun Molindo bekerjasama dengan Praxair USA mendirikan PT Molindo Inti Gas 1995 (MIG) memproduksi CO 2 cair dengan bahan baku CO 2 hasil samping proses fermentasi. Perseroan bekerjasama dengan World Bank mendirikan Unit Produksi Pupuk Kalium dengan bahan baku limbah Vinase. Ekspansi meningkatkan kapasitas produksi menjadi 36.000/KL. 2004 Mendirikan unit distilasi anhydrous untuk memproduksi Bio Fuel. 2005 Ekspansi meningkatkan kapasitas produksi menjadi 50.000 KL. 2006 Mensuplai Bio fuel ke PT Pertamina (Persero). 2007 Ekspansi meningkatkan kapasitas produksi menjadi 52.000 KL. 2008 Ekspor perdana Bio Fuel ke Philipina. Mendirikan Unit Produksi Pupuk Organik dengan bahan baku limbah Vinase.
Selain perusahaan-perusahaan tersebut, PT. Gunung Bale juga merupakan perusahaan dalam MMI Group. PT. Gunung Bale sudah didirikan sebelum PT. Madusari Murni Indah didirikan. Perusahaan ini awalnya bergerak pada usaha perkebunan cengkeh. Akan tetapi pada saat sekarang ini, perkebunan cengkeh sebagian sudah dialihkan untuk perkebunan tebu. Dalam 15 tahun terakhir ini, PT. Gunung Bale mulai bergerak pada industri pertambangan batu piropilit. Batu piropilit memiliki kandungan utama senyawa SiO2 dan Al2O3. Batu piropilit dalam bentuk bongkahan ini dipasarkan untuk industri keramik di pulau Jawa dan batu piropilit yang telah dihaluskan hingga ukuran 600 mesh diekspor ke Jepang dan Korea untuk digunakan seba gai bahan baku pembuatan fiber.
4
Untuk mengembangkan usahanya, MMI Group telah mendirikan PT. Madusari Lampung Indah yang bergerak di bidang produksi bioetanol. Pada awal mula, PT. Madusari Lampung Indah didirikan untuk memproduksi etanol dengan bahan baku singkong. Akan tetapi, harga singkong yang semakin meningkat menyebabkan perusahaan ini belum beroperasi hingga saat ini. Sekarang, perusahaan ini sedang dipersiapkan untuk memproduksi etanol dengan bahan bakar molase (tetes tebu).
Untuk mendukung sarana transportasi yang dibutuhkan oleh PT. Molindo Raya Industrial, pada tahun 2012 ini MMI Group telah mendirikan PT. Hasta Sarana Mandiri. Perusahaan ini didirikan karena biaya untuk transportasi sudah terlalu tinggi apabila diikutkan sistem penggajian di PT. Molindo Raya Industrial. Selain itu, pendirian perusahaan pengelola transportasi ini untuk menghindari terpecahnya fokus manajemen PT. Molindo Raya Industrial dalam menjalankan industri manufaktur prosesnya.
1.4
Visi Perusahaan
Visi PT. Molindo Raya Industrial dalam menjalankan usahanya adalah “Menjadi perusahaan industri ethanol terintegrasi yang terkemuka di Asia Pasifik ”.
1.5
Misi Perusahaan
Untuk mencapai visi yang ditentukan, misi-misi yang ditempuh oleh PT. Molindo Raya Industrial adalah sebagai berikut :
Memproduksi dan menyediakan produk ethanol yang bermutu tinggi dengan cara beroperasi secara terintegrasi, dimulai dari usaha perkebunan, pengolahan sampai dengan pemasaran.
Meningkatkan daya saing yang tinggi diantara produsen ethanol di Asia Pasifik.
Memastikan keseluruhan proses produksi dari hulu sampai hilir, mengikuti kaidahkaidah manajemen mutu dan ramah lingkungan, serta didukung oleh organisasi dan SDM profesional.
Melaksanakan semua kegiatan Perseroan dengan selalu bertumpu kepada upaya pemenuhan kepentingan semua stakeholder-nya.
5
1.6
Nilai-nilai Perusahaan
PT. Molindo Raya Industrial memiliki beberapa pedoman yang telah menjadi budaya di lingkungan perusahaan demi mencapai visi dan misi-misinya yang disebut “Nilai-nilai Molindo”. “Nilai-nilai Molindo” dapat dilihat pada tabel 1.2. Tabel 1.2 Nilai-nilai Molindo (sumber : molindo.co.id)
MUTU
Perseroan selalu menerapkan kaidah-kaidah mutu dalam setiap kegiatan Perseroan sehingga apapun yang dihasilkan akan selalu memiliki standar mutu yang tinggi. ORIENTASI PELANGGAN Perseroan memiliki komitmen untuk selalu memberikan yang terbaik bagi semua pelanggannya. Perseroan mengedepankan pemikiran dan pelaksanaan LINGKUNGAN setiap kegiatan yang dilandasi oleh prinsip ramah lingkungan. I NOVATIF Perseroan mampu melihat ke depan dan menangkap peluang bisnisbaru yang menjanjikan dengan terus mengembangkan kreativitas dan inovasi, serta terbuka terhadap ide-ide baru. NYAMAN Perseroan menciptakan suasana kerja yang kondusif dan menyenangkan dengan saling menghargai, saling memberikan keteladanan, serta saling menyemangati agar tercapai tingkat sinergi yang optimal. DINAMIS Perseroan selalu tanggap dalam merespon dinamika dan perubahan lingkungan bisnis agar mampu mempertahankan daya saing usaha dengan terus menerus meningkatkan kinerja, produktivitas, efisiensi dan kecepatan kerja. Perseroan mengedepankan kepentingan Perseroan di atas OBJECTIF kepentingan kelompok maupun pribadi, serta mempergunakan pandangan secara objektif dalam setiap pengambilan keputusan. 1.7
Pengamalan Nilai-nilai Perusahaan
Dari “Nilai-nilai Molindo” yang telah diuraikan pada sub bab 1.6, kegiatan -kegiatan yang dilakukan oleh PT. Molindo Raya Industrial dalam pengamalan nilai-nilai tersebut adalah : a) Bidang Pembangunan Fasilitas Umum, antara lain:
Pembangunan Jembatan,
Pengaspalan Jalan,
6
Penerangan Jalan (PLN),
Pemberian Air Bersih (PDAM).
b) Bidang Kesehatan, antara lain:
Penyuluhan kesehatan di Posyandu/Desa/Kelurahan bekerjasama dengan Puskesmas.
Operasi Katarak gratis bagi warga di lingkungan sekitar perusahaan yang kurang mampu.
c) Bidang Pendidikan, antara lain: Pemberian dana bantuan untuk biaya sekolah bagi putra/putri karyawan dan warga sekitar perusahaan yang kurang mampu mulai tingkat TK s/d SMK/SMA ( saat ini terdapat ± 90 anak asuh).
d) Bidang Olahraga, antara lain: Pemberian bantuan berupa perlengkapan olahraga kepada organisasi remaja Karang Taruna seperti: Bola Voli, Bola Sepak, Kostum dan perlengkapan lainnya.
e) Bidang Sosial dan Kemasyarakatan, antara lain:
Pemberian bantuan sosial kepada Panti Asuhan
Pemberian Sembako kepada warga sekitar yang kurang mampu.
Penciptaan Lapangan Kerja yaitu bekerja sama di bidang penghijauan dengan warga sekitar untuk menanam tanaman keras seperti Sengon Laut, Gembilina, dll dengan sistem bagi hasil.
Membantu dan memberikan dukungan dana untuk kegiatan perayaan Hari Besar Nasional.
Pemberantasan nyamuk ( fogging) untuk mencegah penyebaran nyamuk penyebab penyakit demam berdarah.
f) Bidang Kerohanian, antara lain:
Pembangunan dan Renovasi tempat ibadah, baik Muslim maupun Nasrani.
7
Mengadakan Doa bersama bagi karyawan dan warga baik Muslim dan Nasrani pada setiap bulan.
Membantu dan memberikan dukungan dana untuk kegiatan perayaan Hari Besar Keagamaan, seperti pemberian hewan korban, dll.
g) Bidang Ekonomi, antara lain : Kemitraan dengan warga sekitar dalam bagi hasil usaha penanaman kayu (J ati, Gembilina, Sengon Laut dan Pete).
1.8
Prestasi yang Telah Dicapai Perusahaan
Setelah menjalankan usahanya dengan cukup baik, PT. Molindo Raya Industrial telah mencapai beberapa prestasi dan mendapatkan beberapa penghargaan. Adapun prestasi dan penghargaan yang telah dicapai dapat dilihat pada tabel tabel 1.3. Tabel 1.3 Penghargaan dan prestasi PT. Molindo Raya Industrial (sumber : molindo.co.id)
Tahun Lembaga 2010 World Confederation of Businesses - Houston 2010 World Confederation of Businesses - Houston
2009
2009 2009
2009
2008
2007
Penghargaan/ Prestasi The Recognition Of Inspirational Company With All Its Rights And Privileges. For being a successful leader who works in an innovative, knowledgeable and systematic manner. PT Lloyd's Register Indonesia ISO 9001 ; 2008 - Quality Management System Applicable to Manufacture of Ethanol PT Jamsostek (Persero) Tertib Administrasi Kepesertaan Program Jamsostek Frost & Sullivan sia Pacific Industrial Technologies wards - Bio Fuel Emerging Company of the Year Pemerintah Daerah Jawa Timur Program Keselamatan & Kesehatan Kerja & Departemen Tenaga Kerja & (K3), terkait 7.241.582 jam kerja karyawan Transmigrasi Republik Indonesia tanpa kecelakaan ( Zero Accident ) Pemerintah Daerah Jawa Timur Program Keselamatan & Kesehatan Kerja & Departemen Tenaga Kerja & (K3), terkait 6.335.167 jam kerja karyawan Transmigrasi Republik Indonesia tanpa kecelakaan ( Zero Accident ) Pemerintah Daerah Jawa Timur Program Keselamatan & Kesehatan Kerja & Departemen Tenaga Kerja & (K3), terkait 5.433.997 jam kerja kar yawan Transmigrasi Republik Indonesia tanpa kecelakaan ( Zero Accident)
8
1.9
Kebijakan Mutu Perusahaan
Tekad yang dimiliki oleh PT. Molindo Raya Industrial adalah “Menjadi yang terdepan dalam mengembangkan industri etanol, berorientasi pada pelanggan, memiliki kualitas produk dan proses kelas dunia, terus berkembang, serta memiliki kepedulian terhadap lingkungan. Untuk memenuhi tekad ini, manajemen dan seluruh karyawan memiliki sasaran sebagai berikut : 1. Peningkatan produktivitas melalui perbaikan struktur biaya dan menumbuhkan pemanfaatan asset. 2. Peningkatan pertumbuhan bisnis melalui perluasan peluang pendapatan dan peningkatan nilai pelanggan. 3. Peningkatan kepuasan pelanggan. 4. Peningkatan nilai perusahaan melalui proses memilih, mendapatkan, dan tumbuh bersama pelanggan. 5. Pengelolaan bisnis dengan menciptakan produk berkualitas dan harga bersaing. 6. Pengelolaan kesehatan, keselamatan kerja, dan lingkungan serta tanggung jawab sosial perusahaan. 7. Pengelolaan kompetensi Sumber Daya Manusia agar strategi yang telah ditetapkan dapat diimplementasikan.
9
BAB II KERJA PRAKTEK
2.1
Tujuan Kerja Praktek
Dalam kegiatan kerja praktek di PT. Molindo Raya Industrial ini, beberapa tujuan yang ingin dicapai adalah sebagai berikut : 1. Mendapatkan gambaran nyata akan proses produksi etanol dari molase melalui proses fermentasi dan distilasi. 2. Mendapatkan gambaran nyata tentang dunia kerja. 3. Memahami dan mampu menggambarkan diagram alir proses produksi etanol dan pengolahan limbah yang ada di PT. Molindo Raya Industrial. 4. Mendapatkan gambaran mengenai bagian-bagian non-produksi di PT. Molindo Raya Industrial. 5. Mendapatkan kesempatan untuk mengaplikasikan pengetahuan yang diperoleh selama menjalani proses belajar mengajar di Institut Teknologi Bandung dalam memecahkan masalah nyata yang ada pada proses produksi, khusunya masalah pada boiler batu bara.
2.2
Ruang Lingkup Kerja Praktek
Kerja praktek di PT. Molindo Raya Industrial dilakukan dalam periode waktu 1 Juni 2012 hingga 31 Juli 2012. Pelaksanaan kerja praktek ini dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : 1. Orientasi Umum a. Penjelasan mengenai proses produksi etanol yang mencakup proses fermentasi dan distilasi b. Penjelasan mengenai proses produksi pupuk kalium yang mencakup proses evaporasi, insenerasi, dan granulasi. c. Penjelasan mengenai proses produksi pupuk organik yang mencakup proses pengomposan dan granulasi. d. Penjelasan mengenai bagian penunjang produksi, seperti bagian utilitas dan pemeliharaan, bagian pengendalian mutu/kualitas, dan bagian engineering .
10
e. Penjelasan mengenai bagian lain pada perusahaan, seperti pengembangan sumber daya manusia, penjualan, pembelian, dan lain sebagainya.
2. Pelaksanaan Tugas Khusus Tugas khusus yang dilakukan adalah evaluasi kinerja boiler batu bara yang digunakan oleh PT. Molindo Raya Industrial dan memberikan masukan mengenai usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensinya.
2.3
Kegiatan yang Dilakukan Selama Kerja Praktek
Selama kerja praktek yang dilakukan di PT. Molindo Raya Industrial pada periode waktu 1 Juni 2012 hingga 31 Juli 2012, kegiatan-kegiatan yang dilakukan selama periode waktu tersebut dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kegiatan kerja praktek di PT. Molindo Raya Industrial
Hari Tanggal ke1 1 Juni 2012
2
4 Juni 2012
3 4 5 6
5 Juni 2012 6 Juni 2012 7 Juni 2012 8 Juni 2012
7
11 Juni 2012
8 9 10 11
12 Juni 2012 13 Juni 2012 14 Juni 2012 15 Juni 2012
12 13 14
18 Juni 2012 19 Juni 2012 20 Juni 2012
15 16
21 Juni 2012 22 Juni 2012
Kegiatan yang dilakukan
Melakukan pertemuan awal dengan Ibu Erlies dan Pak Indrayanto, pengenalan pabrik dan mengamati proses overhaul sewaktu shut down Mengikuti safety induction di K3LH PT. Molindo Raya Industrial dan mengikuti proses pembibitan ragi Mengikuti proses pembibitan ragi dan mempelajari fermentasi Mengikuti proses start up distilasi Mempelajari proses fermentasi Mempelajari proses fermentasi dan perhitungannya neraca massanya Mempelajari pilot plant proses fermentasi dan memeriksa apakah pilot plant telah siap untuk dijalankan, serta menetapkan jumlah zat-zat yang akan digunakan Mengikuti proses reparasi dan penyiapan pilot plant Menjalankan pilot plant proses fermentasi Melanjutkan pilot plant proses fermentasi Mengamati jalannya pilot plant proses fermentasi dan menganalisis jalannya proses fermentasi Mempelajari unit evaporator Mempelajari unit insenerator Mempelajari unit granulator dan pembuatan kompos, serta membuat diagram alir prosesnya Mempelajari bagian utility dan maintanance perusahaan Mempelajari unit distilasi etanol hydrous
11
Tabel 2.1 Lanjutan
Hari Tanggal ke17 25 Juni 2012
18
26 Juni 2012
19
27 Juni 2012
20
28 Juni 2012
21
29 Juni 2012
22
2 Juli 2012
23
3 Juli 2012
24
4 Juli 2012
25 26
5 Juli 2012 6 Juli 2012
27
9 Juli 2012
28 29 30 31 32
10 Juli 2012 11 Juli 2012 12 Juli 2012 13 Juli 2012 16 Juli 2012
33
17 Juli 2012
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
18 Juli 2012 19 Juli 2012 20 Juli 2012 23 Juli 2012 24 Juli 2012 25 Juli 2012 26 Juli 2012 27 Juli 2012 30 Juli 2012 31 Juli 2012
Kegiatan yang dilakukan
Mempelajari unit distilasi etanol hydrous dan membuat diagram alir prosesnya Mempelajari unit distilasi etanol anhydrous dan membuat diagram alir prosesnya Mempelajari bagian pengembangan SDM, personalia, dan bagian pembelian Mempelajari bagian inventorisasi barang dan menjalankan pilot plant fermentasi, serta membuat diagram alir prosesnya Mempelajari bagian penjualan yang meliputi distribusi, administrasi penjualan, dan transportasi serta mengamati jalannya proses fermentasi pilot plant Mempelajari bagian PPIC, quality control, engineering, dan sejarah-sejarah PT. MIR beserta anak-anak perusahaannya. Selain itu, membuat neraca massa proses distilasi Mengerjakan bagian pendahuluan tugas khusus dan mencari literatur untuk keperluan tugas khusus, serta membuat proposal pengajuan tugas khusus Mengajukan tugas khusus ke bagian utilitas perusahaan dan mulai membuat tinjauan pustaka dari tugas khusus Mengikuti proses analisa proksimat batu bara Membuat tinjauan pustaka dari tugas khusus dan mengumpulkan data untuk perhitungan Membuat tinjauan pustaka dari tugas khusus dan mengumpulkan data untuk perhitungan Membuat bagian tinjauan pustaka dari laporan umum Mengumpulkan data dan melakukan analisis data Melakukan analisis data Membuat laporan tugas khusus Melakukan perhitungan estimasi harga steam dan membuat laporan tugas khusus Membuat laporan tugas khusus dan mendiskusikan hasil pengerjaan tugas khusus Membuat laporan umum Membuat laporan umum Membuat laporan umum Membuat laporan umum Membuat laporan umum Kunjungan ke PT. MIG dan membuat laporan umum Membuat laporan umum Membuat laporan umum Menyerahkan draft laporan umum Menjalani hari terakhir kerja praktek di PT. Molindo Raya Industrial
12
BAB III TINJAUAN PUSTAKA
3.1
Molase
Molase merupakan efluen yang diperoleh dari proses kristalisasi gula secara berulang (Olbrich, 1963). Pembentukan molase dapat dijelaskan berdasarkan teori mekanik dan teori kimia. Secara mekanik, molase terbentuk karena adanya penurunan laju kristalisasi yang tergantung pada perpindahan molekul gula terlarut dari fasa cair menuju permukaan kirstal gula. Secara kimia, pembentukan molase terjadi karena adanya kelarutan yang bervariasi antara campuran gula, air, garam, dan komponen non-gula lainnya. Komposisi rata-rata dari molase (tetes tebu) dapat dilihat pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Komposisi molase (tetes tebu) (sumber : The molasses)
Constituent
Cane mol asses
Water Organic constituents : Sugars : Saccharose Glucose Fructose Nonsugars : Nitrogenous materials, free and bound acids, soluble gummmy substances Inrganic constituents : SiO2 K 2O CaO MgO P2O5 Fe2O3 Sulfate residue (as SO3) Chlorides
% 20,0
32,0 14,0 16,0 10,0
0,5 3,5 1,5 0,1 0,2 0,2 1,6 0,4
Selain komponen yang telah disebutkan dalam tabel 3.1, molase juga mengandung beberapa komponen minor. Molase mengandung banyak elemen dengan konsentrasi yang sangat rendah, yang disebut dengan elemen penjejak ( trace elements). Elemen
13
penjejak ini terdiri dari barium, timbal, besi, kobalt, tembaga, perak, silikon, strontium, talium, dan seng. Selain itu, terdapat pula kandungan iodin, mangan, dan molibdenum.
Komponen minor lain dari molase adalah vitamin dan zat yang membantu pertumbuhan. Molase tebu memiliki kandungan biotin yang lebih tinggi dari molase bit oleh karena itu perolehan ragi dengan substrat molase bit lebih rendah dari molase tebu. Molase tebu mengandung asam pantotenik yang relatif lebih rendah dari molase bit. Selain biotin, molase tebu juga mengandung vitamin B1, B2, B6, dan asam folat. Molase tidak memiliki kandungan vitamin C.
3.2
Sacchar omyces cer evisi ae
Saccharomyces cerevisiae merupakan mikroorganisme yang termasuk dalam kelompok ragi ( yeast ). Ragi jenis ini merupakan mikroorganisme industrial yang paling banyak digunakan. Ragi merupakan mikroorgansime uniseluler. Pada kondisi yang tertentu, ragi dapat membentuk fase hidup yeast-mould dimorphism. Saccharomyces cerevisiae merupakan kelompok ascomycetes. Hierarki taksonomi dari Saccharomyces cerevisiae dapat dilihat pada tabel 3.2.
Tabel 3.2 Taksonomi Saccharomyces cerevisiae (sumber : Eukaryotic Microbes)
Tax onomi c Category
Sacchar omyces cer evisiae
Kingdom
Fungi
Division
Ascomycota
Subdivision
Ascomycotina
Class
Hemiascomycete
Order
Endomycetales
Family
Saccharomycetaceae
Subfamily
Saccharomyetoideae
Genus
Saccharomyces
species
cerevisae
14
Ragi merupakan organisme heterotropik dan dapat ditemukan hampir di seluruh habitat alami (Waites, et.al., 2001). Ragi banyak ditemukan di organ tanaman, khusunya bunga, dan sisa tanaman pada lapisan permukaan tanah. Ragi memiliki sifat fakultatif anaerobik, tidak seperti kelompok fungi lainnya yang memiliki sifat obligat aerobik. Kebutuhan nutrisi ragi umumnya mencakup sumber karbon tereduksi (seperti senyawa asetat) dan beberapa jenis mineral. Sumber nitrogen dapat menggunakan sumber nitrogen anorganik, seperti garam-garam amonium, dan sumber nitrogen organik, seperti urea dan beberapa jenis asam amino. Akan tetapi, penggunaan sumber nitrogen anorganik lebih cepat diasimilasi. Pada beberapa kondisi, tambahan komponen untuk mempercepat pertumbuhan adalah vitamin, seperti biotin, asam pantotenik, dan tiamin.
Saccharomyces cerevisiae memiliki status GRAS (Generally Regarded As Safe). Ragi jenis ini merupakan ragi yang paling umum dikenal dan telah lama digunakan untuk memproduksi minum beralkohol dan ragi roti. Selain itu, Saccharomyces cerevisiae juga digunakan untuk produksi etanol, protein sel tunggal, enzim, dan protein heterologus, seperti insulin. Ragi ini dijadikan sebagai model sistem dalam pengembangan dunia molekular genetik karena proses replikasi, rekombinasi, pembelahan sel, dan metabolisme dari Saccharomyces cerevisiae mirip dengan organisme eukariot tingkat tinggi, termasuk mamalia.
Saccharomyces cerevisiae memiliki bentuk fisik bulat atau mendekati elipsoidal dan ukuran bervariasi dari lebar 1-7 µm dan panjang 5-10 µm. Sel ragi dikelilingi oleh dinding sel yang tebal, termasuk membran sel yang melindungi matriks sitoplasma yang mengandung
enzim,
granul
penyimpanan,
dan
beberapa
jenis
organel.
Perkembangbiakan ragi ini secara aseksual melalui proses pertunasan (budding ). Proses pertunasan ragi dapat dilihat pada gambar 3.1. Sel induk akan menginisasi titik pertunasan dimana dinding sel telah dilemahkan oleh enzim litik dan kemudian sel anak akan tumbuh hingga berukuran mendekati sel induknya. Pada proses pertunasan i ni juga terjadi tahap mitosis, dimana kromosom akan mengalami replikasi dan spindle mitosis akan membentang sepanjang sambungan dari kedua sel ini. Setelah tahap replikasi akan terjadi tahap elongasi dan akhirnya membentuk dua set kromosom yang mendekat pada masing-masing inti sel, satu di setiap inti sel. Dinding sel induk dan sel anak akan 15
terbentuk dan kedua sel tersebut akan saling memisahkan diri. Setiap sel dapat melakukan pertunasan 10-20 kali. Jumlah pertunasan dapat dihitung dari bekas luka pada permukaan ragi karena pertunasan tidak pernak terjadi pada titik yang sama.
Gambar 3.1 Pertunasan sel ragi (sumber : Industrial Microbiology : An Introduction)
Reproduksi seksual dari Saccharomyces cerevisiae melibatkan sel haploid dengan dua tipe yaitu, tipe a dan α. Kedua sel ini akan mengalami perkawinan yang dimediasi oleh sekresi dari peptida kecil feromon. Sel dengan tipa yang berlawanan akan mengalami perkawinan dan mengakibatkan proses plasmogami dan kariogami hingga membentuk sel diploid. Bentuk sel diploid ini bersifat stabil dan mampu melakukan pembelahan sel secara berulang. Pada kondisi fisiologis yang memadai, meiosis dapat terjadi. Hal ini mengakibatkan terjadinya sporulasi yang menghasilkan 4 inti haploid yang akan dimasukkan dalam 4 askospora yang dibungkaus di dalam askus.
Beberapa jenis ragi memiliki lapisan polisakarida yang berlendir pada baigan luar dinding sel untuk membantu penempelan ragi pada suatu permukaan. Dinding sel ragi memiliki tebal sekitar 100-200 nm dan memiliki berat sekitar 15-25% dari berat sel 16
kering. Dinding sel ini 80-90% terdiri dari polisakarida glukan, fosfomanan, dan kitin, serta beberapa protein. Glukan merupakan polimer bercabang banyak yang dihubungkan oleh ikatan β-glukosa, dengan ikatan yang dominan adalah ikatan β-1,3, dan memiliki bentuk mikrofibril yang memberi kekuatan pada dinding bagian dalam yang berhubungan dengan membran sel.
Di antara dinding sel dan lapisan yang lebih dalam terdapat ruang periplasmik dengan tebal 3,5-4,5 nm yang mengandung protein sekresi. Membran sel mengatur seluruh material yang masuk dan keluar dari sel, serta mengatur biosintesis dari dinding sel. Membran sel ragi memiliki kandungan utama berupa lapisan lemak ganda (lipid bilayer ). Lapisan ini mengakibatkan bagian luar memiliki sifat hidrofilik dan di antar kedua gugus hidrofilik ini mempunyai sifat hidrofobik. Selain itu, membran sel juga terdiri dari molekul protein dan sedikit karbohidrat. Membran sel juga bertugas sebagai penghantar rangsangan dari luar sel sehingga menginisiasi respon dari dalam sel. Struktur dinding sel dan membran sel ragi dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Struktur dinding sel dan membran sel ragi (sumber : Industrial Microbiology : An Introduction)
Nukleus ragi dikelilingi oleh membran ganda yang memiliki ruang berpori. Di dalam nukleus terdapat 80-85 % DNA, sedangkan sisanya terdapat di mitokondria dan sitoplasma. Mitokondria ragi yang sempurna hanya terbentuk apabila ragi hidup dalam
17
kondisi aerobik, sedangkan pada kondisi anaerobik mitokondria yang terbentuk memiliki struktur yang sangat sederhana, disebut sebagai promitokondria. Matriks sitoplasma ragi mengandung ribosom, berbagai jenis organel membran tunggal, dan vakuola
yang
merupakan
sitoskeleton
yang
mengandung
mikrotubulus
dan
mikrofilamen, serta retikulum endoplasma.
3.3
Etanol
Etanol (etil alkohol) merupakan cairan jernih, tidak berwarna, dan bau yang khas. Etanol memiliki rumus kimia C 2H5OH. Dalam larutan akuatik, etanol menghasilkan rasa manis tetapi pada konsentrasi tinggi menghasilkan rasa yang membakar. Etanol masuk dalam kelompok senyawa alkohol, dimana memiliki ciri khas yaitu adanya gugus hidroksil (-OH). Etanol memiliki titik leleh dan titik didih -114,1 0C dan 78,50C, serta densitas 0,789 gr/ ml pada temperatur 20 0C.
Etanol dapat dioksidasi membentuk asetaldehid dan apabila dioksidasi lebih lanjut akan membentuk asam asetat. Senyawa etanol dapat diperoleh dari dehidrasi etilen. Etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar dan dapat pula dicampur dengan gasoline menghasilkan gasohol. Etanol banyak dimanfaatkan untuk industri minuman. Etanol memiliki sifat toksik, dimana etanol dapat mempengaruhi sistem saraf pusat.
3.4
Sintesis Etanol Secara Kimiawi
Sintesis etanol secara kimiawi dapat dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa etilen. Proses hidrasi etilen merupakan proses pembentukan etanol dari etilen yang paling tua. Etanol diproduksi dari etilen menggunakan tiga tahapan proses menggunakan asam sulfat (Demirbas, 2009). Tahap pertama adalah pemberian asam sulfat 95-98% dengan umpan yang memiliki kandungan etilen antara 35-95%. Reaksi yang terjadi pada tahap pertama dapat dilihat pada reaksi 3.1 CH2 = CH2 + H2SO4 CH3CH2OSO3H (3.1) Senyawa yang dihasilkan dari tahap pertam tersebut selanjutnya dihidrolisa dengan air secukupnya untuk menghasilkan larutan asam sulfat 50-60%. Etanol kemudian dipisahkan dari larutan asam sulfat dalam kolom pelucutan. Asam sulfat yang terpisah
18
ini dipekatkan hingga dapat didaur ulang ke proses tahap pertama. Reaksi yang terjadi pada tahap kedua dapat dilihat pada reaksi 3.2. CH3CH2OSO3H + H2O CH3CH2OH + H2SO4 (3.2)
Pada proses hidrasi langsung, gas yang kaya akan etilen dicampurkan dengan air dan dilewatkan melalui reaktor katalis berunggun tetap. Dalam reaktor ini akan terjadi reaksi pembentukan etanol dengan persamaan reaksi yang dapat dilihat pada reaksi 3.3. CH2 = CH2 + H2O CH3CH2OH (3.3) Etanol selanjutnya akan diperoleh melalui proses distilasi. Etanol dapat diperoleh dari pengubahan asetilen dengan tersedianya katalis yang sesuai, seperti H2SO4 dan HgSO4. Asetilen atau etuna dapat berekasi dengan air yang kemudian akan menghasilkan asetaldehid. Asetaldehid yang terbentuk akan direduksi melalui proses hidrogenasi katalitik untuk membentuk alkohol. Katalis yang telah lama digunakan adalah oktakarbonildikobalt (Co 2(CO)8), yang terbentuk dari reaksi antara kobalt dan karbon monoksida. Persamaan reaksi pembentukan etanol dari asetilen dapat dilihat pada reaksi 3.4 dan 3.5. C2H2 + H2O CH3CHO (3.4) CH3CHO + H2 CH3CH2OH (3.5)
3.5
Fermentasi Etanol
Fermentasi
tetes
mikroorganisme
tebu
untuk
Saccharomyces
menghasilkan cerevisiae.
etanol
biasanya
Saccharomyces
menggunakan
cerevisiae banyak
digunakan karena ketersediaannya cukup melimpah dan harganya yang tergolong murah. Konsentrasi sel dan substrat yang digunakan dapat mempengaruhi jumlah etanol yang dihasilkan selama proses fermentasi. Kosentrasi substrat yang dimaksud adalah konsentrasi sukrosa dalam tetes tebu yang berfungsi sebagai sumber karbon pada proses fermentasi. Proses fermentasi etanol dari tetes tebu berlangsung dengan baik pada kondisi temperatur 35 0C dan pH 4 (Periyasamy, et.al., 2009).
Selain etanol, proses fermentasi ini juga menghasilkan gas karbon dioksida sebagai produk sampingnya. Reaksi yang terjadi pada pembentukan etanol dari sukrosa (terkandung dalam molase) dapat dilihat pada reaksi 3.6. 19
C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6 4 C2H5OH + 4CO 2 (3.6) Hasil hidrolisis sukrosa selama proses fermentasi akan melalui jalur biosintesis seperti pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Biosintesis etanol
(sumber : Biochemistry )
20
3.6
Distilasi
Distilasi merupakan proses pemisahan yang didasarkan pada perbedaan titik didih. Proses pemisahan secara umum dapat diartikan sebagai pembuatan dua atau lebih zona yang memiliki perbedaan temperatur, tekanan, komposisi, dan/ atau kondisi fasa (F. Doherty, et.al., 2008). Dengan adanya zona-zona ini, setiap komponen akan dapat terpisah dengan komponen lainnya. Proses distilasi memanfaatkan fasa cair dan uap dari campuran yang ingin dimurnikan pada tekanan dan temperatur yang relatif sama. Distilasi dapat menggunakan kolom berunggun ( packed column) dan tray column.
Pada proses distilasi, umpan dimasukkan ke dalam kolom dari satu atau lebih titik dan dipisahkan dalam fraksi-fraksi tertentu. Fasa cair akan bergerak menuju bagian bawah kolom dan fasa uap akan bergerak menuju bagian atas kolom karena adanya perbedaan densitas antara fasa uap dan fasa cair. Dengan adanya aliran yang saling berlawanan dari fasa uap dan fasa cair ini akan terjadi kontak antar kedua fasa tersebut. Kolom distilasi umumnya dilengkapi dengan reboiler dan kondensor. Sebagian cairan yang mencapai bagian bawah kolom akan diuapkan kembali untuk dikembalikan ke dalam kolom dan sisanya akan diambil sebagai produk bawah distilasi. Uap yang mencapai bagian atas dari kolom akan dikondensasi dan sebagian kondensat tersebut akan dikembalikan sebagai aliran refluks sedangkan sisanya menjadi produk atas distilasi atau sering disebut sebagai distilat. Komponen dengan berat titik didih yang lebih rendah akan cenderung terkonsentrasi di fasa uap dan komponen dengan titik didih yang lebih tinggi akan cenderung terkonsentrasi di fasa cair.
Apabila umpan hanya dimasukkan dari satu titik sepanjang kolom distilasi, makan kolom dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian atas yang sering disebut bagian rektifikasi (rectifying section) dan bagian bawah yang sering disebut bagian pelucutan ( stripping section). Untuk umpan yang masuk lebih dari satu titik dan apabila ada aliran yang diambil sebagai produk samping, kolom distilasi memiliki lebih dari dua bagian kolom. Semua operasi pemisahan membutuhkan masukan energi dalam bentuk panas atau kerja. Sistem distilasi umumnya membutuhkan panas di bagian reboiler dimana pada titik ini temperatur paling tinggi. Contoh skema sistem distilasi dengan kondensor total dan reboiler parsial dapat dilihat pada gambar 3.4. 21
Gambar 3.4 Skema kolom distilasi dengan kondensor total dan reboiler parsial th (sumber : Perry’s Chemical Engineers’ Handbook 8 Edition)
3.7
Evaporasi
Evaporasi merupakan proses perpindahan panas yang banyak digunakan di industri proses. Pada proses evaporasi, uap dari cairan yang mendidih akan disingkirkan dan diperoleh produk berupa larutan yang lebih pekat (J. Geankoplis, 1993). Sifat fisik dan kimia dari larutan yang dipekatkan memiliki efek yang besar dalam penentuan jenis evaporator yang digunakan dan penentuan kondisi proses (temperatur dan tekanan proses). Beberapa sifat larutan yang dapat mempengaruhi proses evaporasi adalah sebagai berikut : a) Konsentrasi larutan Umumnya, umpan evaporator memiliki viskositas yang rendah karena konsentrasinya juga masih rendah. Hal ini mengakibatkan koefisien perpindahan panas dari umpan cukup besar. Selama proses evaporasi, larutan akan memekat dan meningkat
22
viskositasnya hingga mengakibatkan koefisien perpindahan panas menurun secara cukup tajam. Sirkulasi dan/ atau pembentukan turbulensi sangat dibutuhkan untuk menjaga koefisien perpindahan panas agar tidak terlalu rendah.
b) Kelarutan Selama larutan dipanaskan dan dipekatkan, konsentrasi dari zat terlarut akan meningkat. Pengingkatan konsentrasi zat terlarut ini dapat melebihi kelarutannya hingga mengakibatkan
terbentuknya
kristal.
Kelarutan
menentukan
batas
maksimum
konsentrasi yang dapat dicapai dalam proses evaporasi.
c) Sensitivitas bahan terhadap temperatur Berbagai jenis bahan, umumnya makanan dan material biologis lainnya memiliki sensitivitas yang tinggi terhadapt temperatur. Pada temperatur yang tinggi atau pemanasan yang lama, beberapa bahan mengalami degradasi. Degradasi ini bergantung pada temperatur dan lamanya pemanasan. Contoh bahan yang memiliki sensitivitas tinggi terhadap temperatur adalah susu, jus jeruk, ekstrak sayuran, dan beberapa senyawa organik murni.
d) Pembusaan atau pembuihan Pada beberapa kasus, umpan evaporator memiliki kandungan kaustik dan beberapa asam lemak yang mengakibatkan terbentuknya busa atau buih selama pendidihan. Busa yang terbentuk ini akan mengakibatkan hilang massa dan hilang panas terjadi.
e) Tekanan dan temperatur Titik didih dari larutan bergantung pada tekanan dari sistem. Tekanan sistem yang semakin tinggi akan berakibat pada titik didih larutan yang semakin tinggi pula. Selain itu, seiring dengan meningkatnya konsentrasi zat terlarut titik didih akan cenderung meningkat. Fenomena ini disebut dengan boiling pont rise or elevation. Untuk menjaga temperatur tidak terlalu tinggi untuk bahan yang sensitif terhadap panas, evaporasi perlu dilakukan pada tekanan di bawah tekanan atmosferik.
23
f) Deposisi kerja dan konstruksi material Beberapa larutan mengandung padatan yang dapat mengakibatkan terbentuknya kerak pada permukaan perpindahan panas. Hal ini dapat terjadi karenan adanya dekomposisi atau penurunan kelarutan. Peristiwa ini mengakibatnya menurunnya koefisien total perpindahan panas sehingga evaporator perlu untuk dibersihkan. Bahan dari evaporator harus ditentukan yang mampu meminimalisasi terjadinya korosi.
Dalam suatu evaporator, panas diberikan kepada larutan umpan untuk menguapkan pelarutnya, umumnya adalah air. Panas dapat berasal dari steam ataupun kondensat steam yang masih memiliki temperatur tinggi. Jenis alat evaporator ini didasarkan pada konfigurasi permukaan perpindahan panas dan penyediaan sirkulasi dari larutan. Beberapa jenis evaporator adalah sebagai berikut : a) Open kettle or pan b) Horizontal-tube natural circulation evaporator c) Vertical-type natural circulation evaporator d) Long-tube vertical-type evaporator e) Falling-film-type evaporator f) Forced-circulation-type evaporator g) Agitated-film evaporator h) Open-pan solar evaporator
Koefisien perpindahan panas dari lapisan larutan dapat ditingkatkan dengan menggunakan pompa untuk menghasilkan sirkulasi paksa ( forced circulation) dari larutan di dalam tabung evaporator. Pompa biasanya dihubungkan dengan aliran keluaran konsentrat dan masukan umpan. Pada beberapa kasus, alat penukar panas eksternal juga dibutuhkan, misalnya pada larutan yang viskositasnya tinggi. Berdasarkan pengoperasiannya, evaporator dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu : a) Single-effect evaporators b) Forward-feed multiple-effect evaporators c) Backward-feed multiple-effect evaporators d) Parallel-feed multiple-effect evaporators
24
3.8
Insenerasi
Insenerasi merupakan proses pembakaran material berbahaya untuk menghancurkan bahan kimia berbahaya yang terkandung di dalamnya (United States Environmental Protection Agency, 2002). Insenerasi mampu mengurangi jumlah limbah yang dibuang ke lahan pembuangan limbah. Akan tetapi, proses insenerasi tidak mampu menghancurkan logam. Insenerator merupakan salah satu jenis dari tungku pembakaran. Dalam proses insenerasi, jumlah bahan yang akan dibakar dan udara serta panas harus diatur sedemikian rupa hingga proses pembakaran terjadi dengan baik. Gas hasil pembakaran dari unit insenerasi ini umumnya dialirkan menuju peralatan yang dapat mengatur polusi yang terkandung di dalamnya. Gas pembakaran yang telah dibersihkan ini akan dikeluarkan melalui sebuah cerobong.
3.9
Granulasi
Granulasi merupakan proses pembesaran ukuran partikel. Salah satu alat granulasi adalah pan granulator atau disc granulator . Granulasi tipe ini memanfaatkan gaya gravitasi dan gaya sentrifugal. Hasil granul dari granulator tipe ini berkisar dari 1-20 mm dan granulator ini tidak cocok untuk menghasilkan granul dengan ukuran di bawah 250 µm. Pan granulator terdiri dari sebuah lempeng lingkaran yang dapat berputar. Padatan dan agen penggumpal akan diumpankan ke dalam lempeng tersebut secara kontinu. Proses granulasi ini dipengaruhi oleh kecepatan putaran, kemiringan pan, jumlah agen penggumpal, dan jenis padatan. Umumnya, waktu tinggal dalam granulator ini berkisar antara satu hingga dua menit (J. Ennis, Bryan, et.al., 2008). Skema disc granulator dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Disc granulator (sumber: Perry’s Chemical Engineers’ Handbook 8 th Edition Section 21)
25
3.10 Pembuatan Karbon Dioksida Cair
Karbon dioksida memiliki kegunaan yang sangat beraneka ragam, khususnya pada industri makanan dan minuman. Karbon dioksida digunakan sebagai sumber gelembung dalam minuman berkarbonasi dan pemberi rasa asam. Karbon dioksida cair dapat digunakan sebagai refrijeran yang mudah dikendalikan. Selain itu, karbon dioksida cair juga dapat digunakan untuk mengendalikan reaksi kimia dan menstimulasi sumur minyak dan gas bumi. Di bidang industri makanan, karbon dioksida cair digunakan pada proses pendinginan dan pembekuan makanan (A. Kent, 2003).
Secara umum, karbon dioksida merupakan senyawa yang tidak reaktif dan tidak beracun. Pada keadaan atmosferik, karbon dioksida tidak berwarna dan tidak memiliki bau. Karbon dioksida tidak dapat terbakar dan tidak akan menunjang terjadinya pembakaran. Karbon dioksida terbentuk dari hasil pembakaran batu bara, arang, gas alam, dan bahan bakar yang mengandung karbon lainnya. Selain itu, karbon dioksida juga dapat dihasilkan sebagai hasil samping dari proses fermentasi. Gas yang dihasilkan dari beberapa sumber ini harus dimurnikan terlebih dahulu, yang umumnya menggunakan proses absorpsi. Pelarut yang digunakan untuk mengabsorpsi karbon dioksida adalah monoetanolamin (MEA), dietanolamin (DEA), dan metil dietanolamin (MDEA). Larutan panas kalium karbonat juga dapat digunakan untuk pelarut dalam absorpsi karbon dioksida. Diagram alir proses pemurnian karbon dioksida dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Absorpsi karbon dioksida (sumber : Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry Tenth Edition)
26
Gas umpan akan dimasukkan ke dalam kolom absorpsi dengan bantuan kompresor untuk kemudian diabsorpsi oleh pelarut yang digunakan. Gas pengotor akan dikeluarkan dari kolom absorpsi. Karbon dioksida yang terlarut dalam pelarut yang digunakan akan dialirkan ke dalam kolom regenerasi. Pada kolom regenerasi, karbon dioksida akan dilepaskan dari pelarut dan diolah pada proses selanjutnya. Pelarut yang sudah tidak mengandung karbon dioksida ini diumpankan balik ke kolom absorpsi. Produk final yang dapat diperoleh dari proses absorpsi ini memiliki kemurnian 99,99%.
Selain dengan proses absorpsi, karbon dioksida dapat dimurnikan dengan menggunakan membran. Kemurnian yang bisa dicapai dengan penggunaan membran adalah 95%. Proses pressure swing adsorption juga dapat digunakan untuk produksi gas karbon dioksdia. Proses ini mampu menghasilkan kemurnian produk gas hingga lebih dari 99%. Gas karbon dioksida ini dapat diolah lebih lanjut untuk menghasilkan karbon dioksida cair. Gas karbon dioksida hasil samping fermentasi dapat diolah menjadi karbon dioksida cair melalui tahap pemurnian dan pencairan (A. Kent, 2003). Salah satu contoh diagram alir pembuatan karbon dioksida cair dapat dilihat pada gambar 3.7. Karbon dioksida cair umumnya disimpan dalam tangki terinsulasi yang memiliki sistem refrijerasi untuk mengatur temperatur dan tekanan sehingga karbon dioksida tetap berada pada fasa cair.
Gambar 3.7 Diagram alir pembuatan karbon dioksida cair (sumber : Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry Tenth Editio n)
27
3.11 Pengolahan Air
Pengolahan air dapat diklasifikasikan dalam dua golongan, yaitu (Setiadi, 2007) : a) Pengolahan Eksternal Pengolahan eksternal merupakan pengolahan yang dilakukan di luar titik penggunaan air yang bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan pengotor. Proses pengolahan eksternal dapat dibagi menjadi tiga kategori, yaitu : i. Golongan A : Proses pendahuluan ( Pretreatment ) ii. Golongan B : Proses filtrasi iii. Golongan C : Proses penurunan atau penghilangan padatan terlarut Jenis-jenis pengolahan air eksternal dapat dilihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Pengolahan air eksternal (sumber : Diktat Kuliah TK-2206 Sistem Utilitas 1 : Pengolahan dan Penyediaan Air )
28
Sedimentasi merupakan suatu proses yang bertujuan untuk memisahkan atau mengendapkan zat-zat padat atau suspensi non-koloidal dalam air. Pengendapan dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Cara lain pengendapan dapat dilakukan dengan melewatkan air pada sebuah bak dengan kecepatan tertentu hingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke bak pengendap tersebut. Kecepatan pengendapan partikel bergantung pada massa jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air, dan kecepatan aliran dalam bak pengendap. Selain sedimentasi, proses klarifikasi juga merupakan tahap pendahuluan.
Proses klarifikasi dirancang untuk menghilangkan padatan tersuspensi, baik yang kasar, halus, ataupun yang bersifat koloid. Proses ini mencakup tahap koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi. Pada tahap koagulasi akan terjadi penetralan partikel yang ada dalam air sehingga ada gaya tolak menolak antar partikel yang sama dan dapat diendapkan. Hasil koagulasi ini kemudian akan membentuk suatu gumpalan yang lebih besar sehingga lebih mudah mengendap dalam tahap flokulasi. Proses klarifikasi dapat dipercepat dengan bantuan bahan kimia, seperti alum, natrium aluminat, feri sulfat, feri klorida, dan proses pengendapan dapat dipercepat dengan penambahan coagulant aid , seperti separan, clays, dan coagulant aid 2350.
Aerasi merupakan proses mekanis pencampuran air dengan udara. Tujuan aerasi adalah untuk memisahkan logam-logam yang tidak diinginkan dari air, seperti besi dan mangan. Selain itu, aerasi dapat menghilangkan gas-gas terlarut dalam air terutama yang bersifat korosif dan menghilangkan bau, rasa, serta warna dari air. Setelah mengalami pengolahan pendahuluan, air akan diolah dengan proses filtrasi. Proses filtrasi dilakukan untuk menahan zat-zat tersuspensi yang terbawa oleh fluida. Filtrasi dilakukan dengna melewatkan fluida pada sebuah lapisan yang berpori, misalnya pasir, antrasit, karbon, dan lain sebagainya. Produk yang diperoleh dari proses filtrasi dapat berupa filtrat atau padatan (cake). Apabila hilang tekan pada proses filtrasi sudah melebihi batas yang seharusnya, harus dilakukan pencucian balik ( back washing ) untuk membersihkan cake yang terbentuk pada lapisan penyaring.
29
Setelah melewati proses filtrasi, pengolahan air dilanjutkan dengan pertukaran ion. Pertukaran ion merupakan sebuah proses fisika-kimia dimana pada proses tersebut senyawa tidak larut (resin) akan menerima ion positif atau negatif tertentu dari larutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan dalan jumlah ekivalen yang sama. Resin yang mempertukarkan kation disebut resin penukar kation dan resin yang mempertukarkan anion disebut resin penukar anion. Apabila seluruh ion dari resin telah dipertukarkan maka perlu dilakukan regenerasi resin agar resin tersebut dapat dipergunakan lagi untuk pengolahan air. Penghilangan gas (deaerator ) biasa dilakukan setelah kolom penukar kation (sebelum masuk kolom penukar anion) untuk mengurangi beban pertukaran anion. Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan, resin penukar ion dapat dikelompokkan menjadi empat jenis, yaitu resin penukar kation asam kuat, resin penukar kation asam lemah, resin penukar anion basa kuat, dan resin penukar anion basa lemah.
b) Pengolahan Internal Pengolahan internal merupakan pengolahan yang dilakukan pada titik penggunaan air untuk menyesuaikan air pada kondisi sistem dimana air tersebut akan digunakan (Setiadi, 2007). Usaha dalam pengolahan internal ini dilakukan dengan penambahan bahan kimia ke dalam air yang diolah. Bahan-bahan kimia akan bereaksi dengan pengotor sehingga tidak mengganggu sistem yang menggunakan air tersebut. Sebagai contoh, untuk penghilangan oksigen dapat digunakan natrium sulfit atau hidrazin.
Masalah- masalah yang membutuhkan pengolahan internal adalah masalah korosi dan masalah pembentukan kerak (Setiadi, 2007). Untuk mencegah korosi perlu digunakan bahan-bahan anorganik seperti kromat, seng, dan bahan organik seperti polimer sintetik. Senyawa polifosfat juga dapat digunakan untuk mengatasi masalah korosi tetapi apabila polifosfat berubah menjadi ortofosfat akan terjadi pembentukan kerak kalsium fosfat. Oleh karena itu, pH perlu dijaga di kisaran 7,0.
Masalah pembentukan kerak dapat diatasi dengan penambahan treshold inhibitor , dispersan, surfaktan, dan pengubah susunan kristal. Treshold inhibitor , polifosfat dan organofosforus, mampu mengurangi pengendapan yang ditimbulkan kalsium, besi, dan 30
mangan. Dispersan merupakan bahan kimia polielektrolit yang mampu mencegah pengendapan dari padatan yang tersuspensi. Surfaktan juga dapat digunakan untuk mencegah pembentukan deposit padatan karena surfaktan dapat mengakibatkan padatan tetap berada dalam air dan tidak membentuk deposit. Lain dari ketiga jenis zat yang telah disebutkan sebelumnya, pengubah susunan kristal mengakibatkan deposit yang terbentuk memiliki struktur yang lebih lemah sehingga lebih mudah untuk dihancurkan. Contoh dair bahan pengubah susunan kristal adalah tanin, lignin, dan polimer sintetik.
31
BAB IV BAHAN BAKU DAN PERALATAN
4.1 Sacchar omyces cer evisiae
Ragi yang digunakan sebagai agen biologis pada proses fermentasi molase tebu untuk menghasilkan etanol merupakan Saccharomyces cerevisiae alami, bukan GMO (Genetically Modified Organismn). Hal ini dikarenakan masih adanya ketakutan dari pihak perusahaan dan konsumen akan bahaya penggunaan mikroorganisme yang telah dimodifikasi genetiknya karena etanol yang dihasilkan merupakan kualitas pangan. Ragi yang digunakan dalam proses pembibitan adalah ragi kering ( dry yeast ). Ragi ini merupakan jenis ragi yang dijual secara umum. Jenis ragi kering yang digunakan di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Dry yeast (sumber : www.webstaurantstore.com)
Kebutuhan awal ragi untuk satu tangki fermentor adalah 0,75 kg. Pada tiap proses pembibitan diperlukan 6 kg ragi kering karena terdapat tujuh fermentor dan belum ada aliran ragi daur ulang untuk digunakan pada proses fermentasi selanjutnya. Ragi ini akan digunakan selama kurang lebih empat bulan. Harga ragi kering ini di pasaran sekitar Rp60.000 tiap kg. Dalam satu tahun, ragi kering yang digunakan berjumlah 18 kg karena terdapat tiga kali start up selama satu tahun.
Dalam kurun waktu empat bulan, ragi akan didaur ulang untuk proses fermentasi selanjutnya. Sebelum digunakan lagi, dilakukan proses pencucian dengan asam ( acid washing ) hingga pH sekitar 2 untuk mendapatkan bibit unggul ragi. Pencucian ini
32
dilakukan dengan larutan asam sulfat berkonsentrasi rendah (1-2% v/v). Ketika ragi mulai digunakan untuk proses fermentasi, ragi menunjukkan kinerja yang masih belum optimal. Hal ini dapat dilihat dari kadar etanol yang rendah dan sisa gula yang masing tinggi. Ragi mulai menunjukkan kinerja yang baik setelah digunakan kurang lebih selama satu minggu.
4.2 Molase Tebu
Bahan baku utama produksi etanol merupakan molase tebu, sering pula disebut tetes tebu. Molase merupakan produk samping dari pabrik gula, yaitu sisa larutan gula yang sudah tidak dapat dikristalkan lagi. Kandungan utama dari molase yang dibutuhkan dalam proses fermentasi ini adalah gula. Gula akan dikonversi menjadi etanol oleh Saccharomyces cerevisiae. Kandungan gula dalam molase yang digunakan umumnya sekitar 55%, dengan komposisi 35-45% sukrosa, 5-10% glukosa, dan 5-10% fruktosa. Molase ini diperoleh dari beberapa pabrik gula yang dimiliki oleh PT. Perkebunan Negara dan beberapa pabrik gula lainnya. Harga dari molase ini berkisar antara Rp1000-1500 tiap kg.
Bentuk fisik dari molase adalah cairan kental berwarna hitam kecoklatan, menyerupai kecap. Oleh karena molase memiliki kekentalan yang tinggi, pengalirannya harus menggunakan mono pump atau gear pump. Gambar dari molase tebu dapat dilihat pada gambar 4.2. Selain kandungan gula yang cukup tinggi, molas e juga memiliki kandungan kapur sekitar 4%. Kandungan kapur ini berpotensi untuk menyebabkan terbentuknya kerak pada proses distilasi. Molase ini dalam penggunaannya sebagai bahan baku proses fermentasi tidak mengalami proses pretreatment dan sterilisasi terlebih dahulu.
Gambar 4.2 Molase tebu (sumber : www.goinggreenwiththegrizls.com)
33
Molase ini hanya dihasilkan selama 6 bulan setiap tahunnya, yaitu pada musim penggilingan tebu antara bulan Mei hingga Desember. Oleh karena itu, perusahaan harus menyimpan tetes tebu untuk kebutuhan di luar musim penggilingan tebu. Molase yang akan masuk ke dalam tangki penyimpanan harus diuji kualitasnya, yang utama adalah derajat Brix. Nilai derajat Brix ini sangat berpengaruh pada penyimpanan tetes tebu. Menurut perkiraan penulis, kebutuhan tetes tebu di PT. Molindo Raya Industrial setiap tahunnya sekitar 175.000 ton. Kapasitas tangki penyimpanan tetes tebu yang dimiliki perusahaan ini sekitar 130.000 ton.
4.3 Bahan Penunjang
Untuk menunjang proses produksi etanol dan pengolahan limbah di PT. Molindo Raya Industrial dibutuhkan berbagai bahan berikut : a) Bahan penunjang fermentasi
Urea
Asam sulfat 98% v/v
Asam fosfat
Air proses
Air pendingin
b) Bahan penunjang proses distilasi
Air pendingin
Air proses
c) Bahan penunjang sistem pembangkit steam dan sistem air pendingin
Resin penukar kation
Garam NaCl
Aquasorb 21
Aquasorb 32
Aquasorb 33
Caustic soda flakes 98%
Solar
34
d) Bahan penunjang unit pengolahan pupuk
Mixtro
Air
Dekomposer
Clay
Batu bara
4.4 Peralatan Proses Pembibitan, Pre-Fermentasi, dan Fermentasi
Dalam proses pembibitan, pre-fermentasi, dan fermentasi dibutuhkan beberapa peralatan berikut : a) Pembibitan
Tangki
Kondensor
Pompa sirkulasi
Blower
Indikator temperatur
Valve
b) Pre-Fermentasi
Tangki
Pompa sirkulasi
PHE ( Plate Heat Exchanger )
Valve
Indikator ketinggian
Indikator dan pengatur temperatur
Indikator dan pengatur laju alir
c) Fermentasi
Tangki
Pompa sirkulasi
35
PHE ( Plate Heat Exchanger )
Sand cyclone
Separator
Valve
Indikator ketinggian
Indikator dan pengatur temperatur
Indikator dan pengatur laju alir
Pada proses pengaliran fluida terdapat beberapa jenis pompa yang digunakan, yaitu pompa sentrifugal, mono pump, dan gear pump. Mono pump dan gear pump ini diperuntukkan pengaliran tetes tebu. Gambar dari jenis-jenis pompa tersebut dapat dilihat pada gambar 4.3, 4.4 dan 4.5.
Gambar 4.3 Pompa sentrifugal (sumber : www.directindustry.com)
Gambar 4.4 Mono pump (sumber : www.mhwmagazine.co.uk)
Gambar 4.5 Gear pump (sumber : www.tradeindia.com)
36
Alat penukar panas yang digunakan dalam proses fermentasi merupakan jenis PHE. Pada alat penukar panas ini akan terjadi perpindahana panas dari larutan fermentasi dan air pendingin melalui permukaan pelat alat penukar panas. Gambar PHE dan pelat yang digunakan dalam PHE dapat dilihat pada gambar 4.6 dan 4.7. Sebelum dialirkan ke tangki perantara, larutan fermentasi dilewatkan pada separator . Separator yang digunakan berkerja berdasarkan prinsip sentrifugasi. Gambar dari alat separator ini dapat dilihat pada gambar 4.8.
Gambar 4.6 PHE (sumber : www.martellasc.com)
Gambar 4.7 Pelat PHE (sumber : www.ecvv.com)
Gambar 4.8 Separator (sumber : ww.alfalaval.com)
37
4.5 Peralatan Proses Distilasi
Dalam proses distilasi hydrous maupun anhydrous diperlukan beberapa peralatan berikut ini : a) Distilasi hydrous
Kolom distilasi ( sieve tray column dan bubble cap tray column)
Shell and tube heat exchanger
FluBex ( Fluidized Bed Heat Exchanger )
Dekanter
Steam trap
Pompa vakum
Pompa sentrifugal
Indikator dan pengatur temperatur
Indikator dan pengatur laju alir
Indikator dan pengatur tekanan kolom
Indikator ketinggian fluida dalam kolom
b) Distilasi anhydrous
Kolom distilasi ( sieve tray column)
Shell and tube heat exchanger
PHE
Tangki regenerasi
Tangki mol sieve
Superheater
Pompa vakum
Pompa regenerasi
Indikator dan pengatur laju alir
Indikator dan pengatur temperatur
Indikator dan pengatur tekanan
Indikator ketinggian fluida dalam kolom
Jenis tray yang digunakan dalam proses distilasi dapat dilihat pada gambar 4.9 dan 4.10.
38
Gambar 4.9 Sieve tray (sumber : www.rubbersealing.com)
Gambar 4.10 Bubble cap tray (sumber : www.kenningengineering.com)
4.6 Peralatan Proses Pembuatan Pupuk
Dalam proses pembuatan pupuk, baik pupuk organik maupun pupuk kalium, dibutuhkan beberapa peralatan berikut : a) Pupuk Organik
Loader
Prince Windrow Machine
Hoist
Hammer mill crusher
Pan granulator
Siklon
Grader
Screw feed
Bucket elevator
39
Rotary dryer Vibrating cooler
b) Pupuk Kalium
Multiple Effect Evaporator
Kondensor vakum
Shell and tube heat exchanger
Pompa sentrifugal
Squench tank (berfungsi sebagai evaporator )
Furnace
Dust settler
Multicyclone
Hammer mill crusher
Hoist
Pan granulator
Rotary dryer
Rotary cooler
Scrubber
Screw conveyor
Grading
Size grading yang digunakan untuk pembuatan pupuk granul di PT. Molindo Raya Industrial menyerupai alat di gambar 4.11.
Gambar 4.11 Size grader (sumber : www.labx.com)
40
BAB V FERMENTASI ETANOL
5.1
Pembibitan
Proses pembibitan merupakan proses pengembangbiakan ragi. Proses pembibitan ini dilakukan setiap kali proses start up karena ragi diatur sedemikian rupa agar habis saat melakukan shut down. Proses pembibitan ragi ini dilaksanakan secara aerobik. Aerasi ini dilakukan dengan menggunakan blower yang dimaksudkan untuk menunjang pertumbuhan sel ragi. Pada kondisi aerobik, energi yang dihasilkan dari proses penguraian gula dalam tetes tebu cenderung digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan sel ragi. Dalam proses pembibitan digunakan tiga tahap pembibitan sebagai berikut : a. Bibit 1 Bibit 1 terdiri dari dua tangki dengan ukuran masing-masing sebesar 900 L. Bibit 1 ini menggunakan tangki berbahan logam stainless steel dengan jaket. Pada bibit 1 ini, proses pembiakan ragi dimulai. Mula-mula, air dan molase dimasukkan ke dalam t angki hingga totalnya sekitar 500 L dan campuran memiliki densitas sekitar 11 0Bx (densitas awal molase sekitar 850Bx, 10Bx menyatakan 1 gram sukrosa dalam 100 gr larutan). Perbandingan volume air dan volume molase yang digunakan sekitar 4:1. Campuran ini diatur pH-nya hingga pH 4 dengan penambahan asam sulfat pekat (kurang lebih 300 mL) dan kemudian dipanaskan hingga 90 0C dengan waktu kurang lebih 30 menit. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan steam yang dikontakkan langsung dengan larutan dan setelah temperatur mencapai 900C steam tidak dialirkan serta kemudian didiamkan selama 15 menit. Setelah itu, air pendingin dialirkan melalui jaket tangki hingga temperatur mencapai 35-380C. Pendinginan dibantu juga dengan udara dari blower . Waktu yang diperlukan untuk pendinginan ini sekitar 45 menit. Pengadukan pada tangki bibit 1 ini hanya menggunakan blower .
Setelah larutan mencapai kisaran temperatur yang diinginkan, air pendingin tidak dialirkan dan dimasukkan urea sebanyak 6 kg, serta dry yeast sebanyak 0,75 kg. Campuran ini diamati hingga densitasnya mencapai 6 - 7 0Bx. Pengukuran densitas
41
dilakukan setiap jam dengan alat brix meter. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai densitas ini kurang lebih 10 jam. Larutan yang sudah mempunyai densitas sesuai ini kemudian dialirkan ke dalam tangki bibit 2. Setiap tangki bibit 1 dioperasikan dengan selang waktu 5 jam.
b. Bibit 2 (2 tangki @8000L) Bibit 2 ini menggunakan dua tangki dengan ukuran masing-masing sebesar 8.000 L. Bibit 2 ini menggunakan tangki dari bahan logam stainless steel yang dilengkapi dengan kondensor. Pada tangki bibit 2 ini temperatur dijaga pada kisaran 34 0C. Bibit 2 ini merupakan kelanjutan dari bibit 1. Mula-mula, air dan molase dimasukkan ke dalam tangki bibit 2 hingga totalnya sekitar 5.225 L dan campuran memiliki densitas sekitar 110Bx (densitas awal molase sekitar 850Bx). Perbandingan volume air dan volume molase yang digunakan sekitar 4:1. Campuran ini diatur pH-nya hingga pH 4 dengan penambahan asam sulfat pekat (98% v/v). Setelah larutan mencapai densitas yang diinginkan, dimasukkan larutan dari bibit 1 dan urea sebanyak 12 kg.
Campuran ini diamati hingga densitasnya mencapai 6-7 0Bx. Pengukuran densitas dilakukan setiap jam dengan alat brix meter. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai densitas ini kurang lebih 10 jam. Larutan yang sudah mempunyai densitas sesuai ini kemudian dialirkan ke dalam bibit 3. Setiap tangki bibit 2 dioperasikan dengan selang waktu 5 jam. Pengadukan pada bibit 2 ini menggunakan sirkulasi dan blower .
c. Bibit 3 Bibit 3 ini sedikit berbeda dengan bibit 1 dan bibit 2 karena bibit 3 hanya menggunakan satu tangki berukuran 25.000 L. Bibit 3 ini menggunakan tangki dari bahan logam stainless steel yang dilengkapi dengan kondensor. Pada tangki bibit 3 ini temperatur dijaga pada kisaran 340C seperti halnya pada bibit 2. Bibit 3 ini merupakan kelanjutan dari bibit 2. Mula-mula air dan molase dimasukkan ke dalam tangki bibit 3 hingga totalnya sekitar 21.400L dan campuran memiliki densitas sekitar 11 0Bx (densitas awal molase sekitar 850Bx). Perbandingan volume air dan volume molase yang digunakan sekitar 4:1. Campuran ini diatur pH-nya hingga pH 4 dengan penambahan asam sulfat pekat (98% v/v). Setelah larutan mencapai densitas yang diinginkan, dimasukkan 42
larutan dari bibit 2 dan urea sebanyak 32 kg. Campuran ini diamati hingga densitasnya mencapai 6-70Bx. Pengukuran densitas dilakukan setiap jam dengan alat brix meter. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai densitas ini kurang lebih 5 jam. Larutan yang sudah mempunyai densitas sesuai ini digunakan kemudian dalam pre-fermentor. Pengadukan dalam tangki bibit 3 ini menggunakan sirkulasi dan blower . Secara keseluruhan diagram alir proses pembibitan dapat dilihat pada gambar 5.1.
Gambar 5.1 Diagram alir proses pembibitan ragi
5.2
Pre-Fermentasi
Proses fermentasi ini dimulai dari tangki pre-fermentor. Tangki pre-fermentor merupakan tangki dengan bahan carbon steel berkonfigurasi konis pada dasarnya dan memiliki ukuran sekitar 500 m3. Proses pre-fermentasi dilakukan dengan menggunakan 2 tangki pre-fermentor. Proses pre-fermentasi ini dilakukan agar ragi dapat beradaptasi dengan kondisi fermentasi. Temperatur larutan dalam tangki pre-fermentor dijaga pada kisaran 320C. Pengaturan temperatur pada tangki ini menggunakan PHE ( Plate ( Plate Heat Exchanger ) dengan fluida pendingin berupa air pendingin. Pada tangki pre-fermentor ini, dimasukkan tetes tebu dengan laju alir sekitar 4.000 L/ jam selama 3 jam. Volume
43
total larutan dalam pre-fermentor ini sekitar 200 m 3. Selain tetes tebu, dialirkan pula air ke dalam tangki pre-fermentor untuk mencapai volume yang diinginkan.
Pada tangki pre-fermentor ini ditambahkan pula larutan nutrien untuk mengoptimalkan kondisi ragi agar siap digunakan dalam tangki fermentor. Larutan nutrien yang ditambahkan ini berjumlah 500 L. Larutan nutrien merupakan campuran urea dan asam fosfat dengan komposisi 6 sak urea @50 kg dan 35 kg asam fosfat yang dilarutkan dalam air hingga volume 3.000 L. Pada tahap pre-fermentasi ini masih terdapat pertumbuhan ragi sehingga dikatakan pada tahap ini merupakan proses pembibitan ragi yang terakhir sebelum masuk proses fermentasi yang sebenarnya. Proses pre-fermentasi ini dikendalikan agar densitas larutan terjaga pada kisaran 12 0Bx di awalnya dan akhirnya di kisaran 9 0Bx. Untuk menjaga homogenitas larutan, pengadukan dalam tangki pre-fermentor dilakukan menggunakan sirkulasi. Waktu tinggal dalam prefermentor ini sekitar 10 jam. Larutan dalam pre-fermentor kemudian dialirkan ke tangki fermentor.
5.3
Fermentasi
Proses fermentasi di PT. Molindo Raya Industrial dioperasikan secara batch. batch. Proses fermentasi dijalankan dalam kondisi anaerobik dan temperatur dijaga di antara 30-35 0C. Kondisi operasi proses pembibitan dan proses fermentasi tidak sama karena produk dari fermentasi yang diinginkan merupakan produk metabolit sekunder. Produk metabolit sekunder dihasilkan saat ragi tidak dalam lingkungan yang optimum untuk melakukan pertumbuhan dan perkembangbiakan. Produk fermentasi yang diinginkan adalah et anol. Akan tetapi, dalam kenyataanya terdapat pengotor-pengotor dari produk etanol, yaitu asetaldehid, metanol, 2-propanol, 1-propanol, diacetyl (2,3-butane-dion), 2-butanol, isobutanol, 1-butanol, 2-pentanol, dan isoamil alkohol. Produk etanol merupakan produk ekstraseluler. Oleh karena itu, untuk mendapatkan etanol dari proses fermentasi tidak perlu dilakukan penghancuran sel terlebih dahulu karena etanol terlarut dalam medium fermentasinya.
Di PT. Molindo Raya Industrial terdapat 7 tangki fermentasi dengan ukuran sekitar 500 m3. Ketinggian tangki fermentasi sekitar 12 m dan diameternya sekitar 7,7 m. Tangki 44
fermentasi terbuat dari bahan carbon steel dan memiliki konfigurasi dasarnya setengah datar dan setengah miring. Fermentor ini diisi larutan dengan volume sekitar 320 m 3. Tangki fermentor ini menggunakan agitator dengan satu baling-baling yang terdiri dari 4 paddle dengan putaran sekitar 16 rpm. Selain pengadukan dilakukan dengan menggunakan agitator, digunakan pula pompa sirkulasi untuk meningkatkan homogenitas dari larutan dalam tangki fermentor. Untuk menghindari terjadinya vortex, dalam tangki fermentor terdapat 4 baffle. Reaksi pembentukan etanol merupakan reaksi eksotermis. Oleh karena itu, dibutuhkan pendingin untuk mengatur temperatur dalam tangki fermentasi. Pendingin yang digunakan merupakan jenis PHE ( plate heat exchamger ) yang diletakkan setelah pompa sirkulasi. Pendingin yang digunakan adalah air pendingin.
Dalam tangki fermentor, molase diumpankan selama 20 jam dengan laju alir kurang lebih 3000 L/ jam. Setelah seluruh molase masuk ke dalam fermentor, tidak ada aliran masuk lagi ke fermentor. Larutan fermentasi disirkulasi dan diaduk selama kurang lebih 10 jam untuk memastikan seluruh gula yang terkandung dalam molase hampir teruraikan. Total waktu fermentasi dalam tangki pre-fermentor dan tangki fermentor adalah sekitar 40 jam. Target kadar etanol hasil fermentasi ini adalah di atas 10% v/v dan % gula sisa < 0,01. Pengoperasian setiap tangki fermentor ini dilakukan dengan selang waktu 5 jam. Larutan hasil fermentasi ini kemudian dialirkan ke sand cyclone dan separator .
5.4
Sand Cyclon e dan Separator
Prinsip kerja dari sand cyclone dan separator ini merupakan pemisahan dengan sentrifugasi. Larutan fermentasi dialirkan terlebih dahulu menuju sand cyclone untuk memisahkan partikel-partikel pengotor, seperti pasir untuk menghindari penyumbatan nozzle di separator . Untuk mencapai tujuan tersebut, dipergunakan dua sand cyclone. Larutan fasa ringan yang telah keluar dari sand cyclone dialirkan menuju separator .
Di PT. Molindo Raya Industial terdapat 4 unit separator , yaitu 3 unit tipe SFDX dan 1 unit tipe FESX 610. Unit SFDX ini mampu dioperasikan hingga putaran 5200 rpm sedangkan unit FESX 610 mampu dioperasikan hingga putaran 6500 rpm. Unit FESX 45
610 memiliki kapasitas dua kali lipat dari unit SFDX. Oleh karena itu, proses pemisahan biasa dilakukan menggunakan 2 unit SFDX atau 1 unit FESX 610. Dari proses pemisahan ini, diperoleh fraksi ringan dan fraksi berat.
Fraksi berat merupakan larutan kental yang kaya akan ragi, disebut sebagai yeast cream sedangkan fraksi ringan merupakan larutan yang kemudian akan dimurnikan dalam sistem distilasi. Fraksi ringan ini kemudian dialirkan ke tangki intermediet (disebut juga dengan buffer tank ) sebelum akhirnya dimurnikan dalam proses distilasi. Tangki intermediet ini berukuran sekitar 500 m 3 dan memiliki dimensi serupa dengan tangki fermentor. Tangki intermediet ini dibuat dari bahan stainless steel . Tangki intermediet tidak dilengkapi dengan PHE sehingga temperaturnya bisa mencapai kisaran 40 0C. Tangki intermediet ini diperlukan untuk menjaga agar umpan ke proses distilasi tidak fluktuatif. Keseluruhan proses pre-fermentasi, fermentasi, dan pemisahan ini dapat dilihat pada gambar 5.2.
Gambar 5.2 Diagram alir proses pre-fermentasi, fermentasi, dan pemisahan
Kapasitas dari separator ini sekitar 60.000 L/ jam dengan produk fraksi berat sekitar 7.000-8.000 L. Oleh karena jumlah larutan hasil fermentasi sekitar 320 m 3 dan waktu
46
pemanenan hanya 5 jam, ada sebagian larutan fermentasi yang langsung dialirkan ke tangki intermediet. Untuk memantau kondisi separator , terdapat indikator getaran (vibrasi). Vibrasi ini dijaga pada sekitar nilai 3 dan apabila nilai vibrasi telah melebihi 3,5 perlu dilakukan pemeriksaan alat karena terdapat kemungkinan terjadinya penyumbatan saluran. Selain itu, kerja dari separator juga dapat dipantau dari kebisingannya. Apabila telinga manusia tidak dapat menolerir kebisingan tersebut, terdapat kemungkinan terjadi masalah dalam proses pemisahan tersebut.
5.5
Acid Washi ng
Pencucian asam ini dikenakan pada yeast cream sebelum digunakan kembali dalam tangki pre-fermentor. Pencucian ini dilakukan dengan menambahkan asam sulfat encer dengan konsentrasi sekitar 4% v/v hingga pH mencapai sekitar 2,0-2,3. Pencucian asam ini harus dipantau agar pH tidak lebih rendah dari 2 karena pada pH di bawah 2 seluruh ragi tidak dapat bertahan hidup. Hal ini dilakukan dengan tujuan seleksi mikroorganisme. Hasil dari proses ini merupakan ragi yang masih bertahan hidup dan dianggap sebagai ragi bibit unggul. Ragi bibit unggul ini diharapkan memiliki ketahanan terhadapat pH rendah yang lebih baik. Dalam proses pencucian asam ini, jumlah ragi yang mampu bertahan hidup sekitar 50% dari jumlah ragi awal yang terkandung dalam yeast cream. Ragi yang digunakan ulang dalam pre-fermentor disebut juga sebagai aliran yeast recycle.
5.6
Neraca Massa Fermentasi
Setelah mempelajari proses fermentasi, diagram blok proses fermentasi di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 5.3.
Gambar 5.3 Diagram blok fermentasi
47
Untuk melakukan analisis neraca massa fermentasi diperoleh data-data seperti yang ditampilkan pada tabel 5.1.
Tabel 5.1 Data proses fermentasi
Konstanta :
Densitas etanol = Densitas air (25 0C) = Ketetapan Gay Lussac =
Sasaran : kadar etanol di fermentor = volume fermentor = Efisiensi = Data : Laju alir molase masuk prefermentor = TSAI molase = UFS molase = FS molase = Densitas molase = kadar etanol pada air scrubber = kadar etanol pada weak beer = kadar etanol pada yeast cream = Volume yeast cream masuk ke dalam pre-fermentor =
Volume nutrien masuk ke dalam pre-fermentor = Volume air scrubber yang masuk ke dalam pre-fermentor = Volume weak beer masuk ke dalam fermentor = Lama waktu pengaliran tetes ke dalam fermentor =
Keterangan
0,7936 kg/L 0,99708 kg/L 0,511 kg etanol /kg FS
10% (v/v) 320.000 L 89%
4.000 L/jam Selama 3 jam 55% 5% 50% 1,43 kg/L
(TSAI : Total Sugar As Invert ) (UFS : Unfermented Sugar ) (FS : Fermented Sugar )
1% v/v 0,50% v/v 8% v/v 35.000 L (300 kg urea + 35 kg asam fosfat dilarutkan dalam air hingga volume 3000 L )
500 L
25.000 L (selama 5 jam dengan laju alir 9000L/jam)
45.000 L 20 jam
48
Dari data-data di atas, dapat dihitung perolehan dari etanol menggunakan persamaan 5.1 berikut.
()
Dari hasil perhitungan menggunakan persamaan 5.1, diperoleh perolehan etanol dari fermentasi tetes tebu adalah 0,287 L etanol tiap kg tetes tebu. Dari perhitungan perolehan etanol inilah dapat diperkirakan kebutuhan tetes tebu setiap tahunnya. Penentuan kebutuhan molase di fermentor dan kebutuhan air di pre-fermentor dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan berdasarkan data-data yang tersedia pada tabel 5.1 yang hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel 5.2.
Tabel 5.2 Perhitungan kebutuhan tetes di fermentor dan air di pre-fermentor
Penentuan kebutuhan molase :
Keterangan
Jumlah etanol murni di fermentor = Jumlah etanol murni dari weak beer yang masuk ke fermentor = Jumlah etanol murni dari air scrubber yang masuk ke pre-fermentor = Jumlah etanol murni dari yeast cream yang masuk ke pre-fermentor = Jumlah etanol murni yang harus dihasilkan dari fermentasi molase = Jumlah molase yang diperlukan = Jumlah molase yang masuk ke dalam pre-fermentor = Jumlah molase yang masuk ke dalam fermentor =
Volume total pre-fermentor = Jumlah etanol murni yang dihasilkan dari molase yang masuk ke pre-fermentor = Jumlah etanol murni yang terdapat di pre-fermentor = Kadar etanol di pre-fermentor = Perhitungan kebutuhan air Pre Fermentor : Jumlah air masuk ke dalam pre-fermentor =
49
32.000 L 225 L 250 L 2.800 L 28.725 L 100.249 Kg 12.000 L
setara dengan 70.104 L
58.104 L
setara dengan 2.905 L/ jam (selama 20 jam)
216.896 L 4.917 L 7.967 L 3,67%
144.396 L
Hasil perhitungan pada tabel 5.2 juga menunjukkan jumlah volume cairan yang harus ada di tangki pre-fermentor. Kadar etanol di pre-fermentor hasil perhitungan adalah 3,67%. Hal ini sesuai dari data yang ada bahwa kadar etanol di pre-fermentor berkisar antara 4%. Dalam perencanaan tidak ada aliran air masuk ke dalam fermentor. Akan tetapi pada kenyataannya, terkadang masih diperlukan air yang dimasukkan dalam fermentor untuk mencapai ketinggian yang ingin dicapai. Ketinggian larutan dalam tangki fermentor diinginkan 6,4 m dari dasar tangki. Dari data-data tersebut dapat dilakukan analisis neraca massa tiap batch fermentasi yang dapat dilihat pada tabel 5.3.
Tabel 5.3 Neraca massa fermentasi
Neraca massa pre-fermentor : Asumsi : tidak ada akumulasi, densitas nutrien dan air scrubber dianggap sama dengan densitas air, densitas pre,out = 1,05 kg/L , massa gas yang dihasilkan diabaikan Aliran masuk Molase 17.160 kg Air dari scrubber 24.927 kg Air 143.974 kg Nutrien 499 kg Yeast Recycle 41.181 kg Total 227.740 kg Aliran keluar Pre, out 227.740 kg Total 227.740 kg Neraca massa overall : Asumsi : tidak ada akumulasi, densitas light phase (88% v/v dari hasil fermentasi) = 1,05 kg/L Aliran masuk Molase, pre 17.160 kg Air dari scrubber 24.927 kg Air, pre 143.974 kg Nutrien 499 kg Weak beer 47.250 kg Molase, fer 83.089 kg Total 316.899 kg Aliran keluar Light phase 295.680 kg Gas karbon dioksida 21.219 kg Total 316.899 kg
50
Tabel 5.3 Lanjutan
Neraca massa fermentor :
Asumsi : tidak ada akumulasi, densitas weak beer = 1,05 kg/L Aliran masuk Molase Weak beer Pre, out Total Aliran keluar Fer, out Gas karbon dioksida Total
83.089 kg 47.250 kg 227.740 kg 358.080 kg 336.861 kg 21.219 kg 358.080 kg
Neraca massa separator : Asumsi : tidak ada akumulasi
Aliran masuk Fer, out Total
336.861 kg 336.861 kg
Total
41.181 kg 295.680 kg 336.861 kg
Aliran keluar Heavy phase Light phase
Dalam analisis neraca massa sistem fermentasi diperoleh massa gas karbon dioksida yang dihasilkan dalam tangki fermentor adalah 21.219 kg. Perhitungan teoritis gas karbon dioksida yang dihasilkan adalah 18.073 kg. Secara teori, jumlah mol etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi sama dengan jumlah mol gas karbon dioksida yang dihasilkan. Perbedaan teori dan hasil perhitungan analisis neraca massa ini dikarenakan adanya beberapa asumsi yang diambil sehingga mengurangi akurasi hasil perhitungan. Akan tetapi, data menunjukkan bahwa gas karbon dioksida yang dihasilkan hanya setengah dari yang seharusnya diperoleh dari perhitungan teoritis. Perhitungan jumlah gas karbon dioksida ini telah dilakukan di skala laboratorium. Hal ini diperkuat dari data jumlah produksi karbon dioksida cair di PT. MIG sekitar 45 ton setiap harinya. Selisih jumlah gas karbon dioksida yang dialirkan ke PT. MIG dan yang seharusnya dihasilkan ini cukup besar. Peristiwa ini mungkin terjadi karena beberapa penyebab, antara lain adanya karbon dioksida terlarut dalam larutan fermentasi dan adanya gas karbon dioksida yang tertinggal dalam tangki fermentor.
51
5.7
Pengendalian Proses Fermentasi
Tangki pre-fermentor dan fermentor dilengkapi dengan indikator dan pengatur ketinggian dan temperatur. Apabila ketinggian pada tangki telah melebihi nilai yang ditetapkan ( set point ) maka semua aliran masuk ke dalam tangki akan tertutup agar cairan dalam tangki tidak tumpah. Pengatur temperatur ini bekerja dengan cara mengendalikan jumlah air pendingin yang dialirkan ke dalam PHE. Apabila temperatur dalam tangki meningkat maka laju alir air pendingin akan ditingkatkan dan begitu pula sebaliknya apabila temperatur dalam tangki menurun maka laju alir air pendingin akan diturunkan.
Selain itu, tangki pre-fermentor dan tangki fermentor juga dilengkapi dengan indikator busa. Apabila busa yang dihasilkan dalam proses fermentasi berlebih, secara otomatis akan disemburkan defoamer untuk mengurangi terjadinya pembusaan. Keseluruhan proses pengendalian ini dapat diatur melalui DCS ( Distributed Control System) yang ada pada ruang pengendali.
5.8
Pil ot Plant F er mentation
Fermentasi skala pilot ini diperuntukkan percobaan untuk mengingkatkan perolehan etanol dari proses fermentasi. Percobaan yang pernah dilakukan adalah penambahan enzim ke dalam tangki fermentor dengan jumlah tertentu sedangkan tangki lain tidak diberikan enzim. Akan tetapi, percobaan ini belum menujukkan hasil yang memuaskan karena belum tampak perbedaan yang signfikan antara tangki yang diberi enzim dan tangki yang tidak diberi enzim. Fermentasi skala pilot ini terdiri dari dua tangki stainless steel dengan kapasitas maksimal 15.000 L. Tangki fermentor ini berbentuk konis pada dasarnya dan pengadukan pada tangki ini menggunakan bantuan dari pompa sirkulasi.
Sebelum menjalankan fermentasi skala pilot harus dilakukan perhitungan mengenai bahan-bahan yang diperlukan terlebih dahulu. Untuk sasaran kadar etanol 11%, dibutuhkan jumlah tetes sebesar 2040 kg, weak beer 1091 kg, air 2274 kg, dan yeast cream 1029 kg. Untuk mengetahui jumlah bahan-bahan yang dimasukkan ke dalam tangki fermentor terdapat tangki penimbangan dengan skala pembacaan maksima 1500 52
kg. Secara umum, terdapat beberapa tahap langka kerja pengoperasian fermentasi skala pilot sebagai berikut : a. Menghitung kebutuhan tetes, weak beer , air, dan yeast cream b. Memeriksa apakah semua alat berjalan dengan baik, khususnya valve dan pompa c. Memeriksa apakah aliran air pendingin berjalan dengan baik d. Sebelum melakukan proses fermentasi pastikan terlebih dahulu semua valve berada posisi yang tepat e. Mengisi air dengan ditimbang terlebih dahulu. Mengisi air dilakukan 2 kali karena timbangan hanya maksimal 1500 kg. Mula-mula nyalakan saklar untuk mengalirkan air dan atur jumlah air yang diinginkan serta preliminary. Waktu pemasukan air ke dalam setiap tangki fermentasi selama kurang lebih 15 menit (sudah total 2 kali). Preliminary ini perlu untuk ditentukan karena valve yang digunakan merupakan jenis motor rest sehingga valve berubah posisi secara perlahan. Nilai preliminary ini harus ditentukan melalui percobaan. Untuk lebih jelasnya akan diberikan contoh sebagai berikut : apabila set = 1500 kg dan preliminary adalah 170 kg maka pada saat timbangan telah menunjukkan nilai 1330 kg, valve akan perlahan menutup sehingga hasil akhir proses penimbangan tidak bisa dipastikan tepat 1500 kg. Jenis valve motor rest ini menggunakan tenaga listrik. (valve lain adalah jenis actuator : tidak perlu diberi preliminary karena on/off secara langsung/cepat, jenis ini menggunakan tenaga udara tekan dari kompresor dan bila ditambahkan positioner dapat berfungsi untuk mengatur besarnya bukaan valve seperti pada control valve) f. Valve weak beer dibuka dan pompa aliran weak beer dinyalakan g. Masukkan weak beer ke dalam tangki dengan ditimbang terlebih dahulu. Metode penimbangan sama dengan penimbangan air. Waktu pemasukan weak beer ke dalam setiap tangki fermentasi selama kurang lebih 20 menit. h. Campuran air dan weak beer ini dibiarkan selama 15 jam. i. Tetes dimasukkan selama 3 jam dengan laju alir 75 L/jam. j. Memasukkan yeast cream ke dalam tangki fermentasi. Sebelum itu, pastikan semua aliran yeast cream telah benar. Yeast cream yang akan digunakan diasamkan dulu hingga pH mendekati 2 dengan menambahkan asam sulfat encer sebanyak kurang lebih 250 L. Pada prakteknya, setelah 15 menit, pH larutan masih terukur 2,99 akan tetapi diasumsikan larutan belum homogen dan berdasarkan pengalaman bila 53
dibiarkan beberapa waktu akan mencapai pH sekitar 2. pH meter digunakan untuk mengukur pH campuran. Yeast cream dimasukkan ke dalam fermentor dengan ditimbang terlebih dahulu dengan metode yang sama dengan penimbangan air. Waktu untuk setiap penimbangan yeast cream selama kurang lebih 15 menit. Hasil penimbangan yeast cream dan air dapat dilihat pada tabel 5.4. k. Masukkan nutrien ke dalam setiap fermentor @ 1 jerigen (kurang lebih 35 L) l. Mempersiapkan tetes dalam tangki penampungan dengan cara menimbang terlebih dahulu. Sebelum itu, pastikan supply tetes telah tersedia dan aliran tetes telah diatur dengan benar. Waktu penimbangan tetes sebanyak 200 atau 240 kg sekitar 20-25 menit dan waktu penimbangan tetes sebanyak 50 atau 100 kg berkisar antara 5-10 menit. Hasil penimbangan tetes dan yeast cream dapat dilihat pada tabel 5.5. Tetes yang digunakan masing-masing tangki fermentor ditambahkan 1600 kg. m. Setelah tetes selesai masuk ke dalam fermentor (telah 3 jam dialirkan), campuran fermentasi dibiarkan selama 10 jam. Tahapan ini diibaratkan sebagai tahap prefermentasi pada proses sebenarnya. n. Brix dan pH larutan fermentasi diukur setiap jam-nya. o. Setelah itu, tetes dimasukkan selama 20 jam dengan jumlah yang telah diperhitungkan sebelumnya. p. Setelah 13 jam pengisian tetes, kadar dekstrosa sisa pada campuran fermentasi diukur dengan menggunakan alat dextrose analayzer . Sebelumnya, campuran fermentasi dimasukkan dalam tabung reaksi dan disentrifugasi sehinga endapan dapat terpisah dari larutan. Tidak dilakukannya sentrifugasi dapat menyebabkan alat rusak. q. Setelah tetes dimasukkan selama 20 jam dan fermentasi dibiarkan selama 10 jam, diperoleh kadar etanol 10,4% dan 10,7%.
Tabel 5.4 Hasil penimbangan air dan weak beer AIR
WEAK BEER
TRIAL
FERM A
FERM A
FERM B
FERM B
FERM A
FERM B
SET
500 kg
1237 kg
1237 kg
1237 kg
1237 kg
1000 kg
1000 kg
PRELIMINARY
170 kg
170 kg
160 kg
165 kg
170 kg
10 kg
10 kg
ACTUAL
508 kg
1202 kg
1279 kg
1276 kg
1272 kg
1003 kg
1003 kg
54
Tabel 5.5 Hasil penimbangan tetes dan yeast cream TETES
SET
YEAST CREAM
FERM
FERM
FERM
FERM
FERM
FERM
FERM
FERM
A
A
B
B
A
A
A
A
200 kg
50 kg
200 kg
240 kg
100
50 kg
50 kg
1029
1029
kg
kg
kg PRELIMIN
FERM B
0 kg
0 kg
0 kg
0 kg
0 kg
0 kg
0 kg
10 kg
10 kg
205 kg
53 kg
205 kg
243
105
56 kg
56 kg
1045
1044
kg
kg
kg
kg
ARY ACTUAL
Diagram alir proses dari fermentasi skali pilot dapat dilihat pada gambar 5.4.
Gambar 5.4 Diagram alir proses pilot plant fermentation
55
BAB VI DISTILASI 6.1
Distilasi Etanol Hydrous
Distilasi etanol di PT. Molindo Raya Industrial menggunakan sistem distilasi multipressure. Kolom distilasi ada yang dioperasikan pada tekanan vakum, tekanan di atas atmosferik, dan tekanan atmosferik. Semua kolom distilasi ini dibuat dari bahan SS 304 ( stainless steel ) dan memiliki insulasi dengan bahan rock wool . Sistem distilasi ini dilengkapi dengan steam header yang digunakan untuk mengatur tekanan steam pada kisaran 6.4 bar dan header air pendingin. Produk etanol dari sistem distilasi memiliki beberapa jenis kualitas dan kualitas TK akan dijual sebagai spiritus. Etanol kualitas TK akan dicampur dengan metilen biru untuk menandakan bahwa etanol ini bukan merupakan kualitas pangan dan tidak boleh dikonsumsi. Produk distilasi hydrous setiap harinya berkisar antara 150.000 hingga 160.000 L dengan rincian berikut : a) TK Aldehyde (kadar etanol sekitar 92%) : 4% dari total produk distilasi b) Prima 2 (kadar etanol sekitar 96%), gabungan TK DMC dan TK Final : 2-3% dari total produk distilasi c) Etanol Prima (kadar etanol sekitar 96%) : 85% dari total produksi distilasi d) Etanol Super (kadar etanol sekitar 96,7%) : 10% dari total produksi distilasi atau setara dengan 15.000 L/ hari e) Etanol Prima Final dan Super Final : hanya diproduksi dalam jumlah kecil
6.1.1 An alyzer -Degasser Colu mn
Kolom ini merupakan kolom pertama yang digunakan untuk pemurnian hasil fermentasi. Kolom ini dioperasikan pada tekanan vakum, dengan tekanan atas sekitar 0,376 bar dan tekanan bawah sekitar 0,478 bar, dan temperatur bagian bawah kolom 80,2 0C, serta temperatur bagian atas kolom 64,1 0C. Penggunaan tekanan vakum ini dimaksudkan untuk menurunkan titik didih dari komponen yang ingin dipisahkan sehingga bisa meminimalisasi terjadinya scaling pada kolom. Jumlah tahap dalam kolom ini adalah 24, dengan jumlah tahap pada bagian analyzer (bagian bawah) adalah 18 dan jumlah tahap pada bagian degasser (bagian atas) adalah 6. Jarak antar
56
tray pada keseluruhan kolom ini sekitar 1,5 m karena pada saat pembersihan orang perlu masuk ke antara tray-tray tersebut untuk membersihkan kerak yang terbentuk. Tray yang digunakan pada kolom ini merupakan jenis bubble cap tray.
Antara kolom analyzer dan degasser terdapat separator untuk mengalirkan downcomer ke kolom analyzer . Separator ini dibutuhkan karena aliran downcomer tidak dapat melalui sambungan dari kedua kolom ini. Umpan larutan hasil fermentasi dimasukkan ke dalam kolom ini melalui bagian atas kolom degasser . Sebelum masuk ke kolom distilasi, umpan ini mengalami pemanasan dua kali, yaitu pada preheater dengan pemanas produk atas dari analyzer dan PHE dengan pemanas dari spent wash. Umpan yang telah dipanaskan sebanyak dua kali ini akan masuk ke kolom distilasi dengan temperatur sekitar 60 0C.
Kolom ini disertai dengan kondensor untuk mengkondensasi produk atas dari kolom analyzer . Pada kolom ini terdapat 3 buah kondensor, dengan 1 kondensor merupakan preheater umpan dan 2 kondensor lain menggunakan pendingin berupa air pendingin. Hasil kondensasi dari produk atas kolom analyzer ini ditampung dalam suatu tabung dan kemudian dialirkan ke kolom purifier sebagai umpan. Reboiler dari kolom ini menggunakan 2 unit FluBex ( Fluidized Bed Heat Exchanger ) dengan menggunakan pemanas berupa produk atas dari copper column. Unggun yang digunakan dalam FluBex ini merupakan silinder stainless steel dengan diameter sekitar 0,2 cm dan tinggi 0,3 cm. Penggunaan unggun ini dimaksudkan untuk membersihkan kerak-kerak yang terbentuk di dalam tangki penukar panas.
Produk atas dari kolom degasser ini diumpankan ke dalam kolom aldehyde dalam fasa uap. Pada kolom ini dihasilkan limbah yang kemudian diolah menjadi pupuk kalium, yaitu spent wash. Spent wash ini dikeluarkan dari bagian paling bawah kolom analyzer dan diharapkan tidak memiliki kandungan etanol. Selain itu, pada kolom ini juga dihasilkan produk berupa weak beer yang diambil dari tray ke-2 atau ke-3 dari bawah kolom analyzer . Weak beer ini masih memiliki kandungan etanol sekitar 0,5% dan digunakan sebagai pengganti air pada tangki fermentor. Produk atas dari kolom ini memiliki kemurnian etanol yang berkisar antara 60-70%. 57
6.1.2 Al dehyde Colu mn
Kolom ini dioperasikan pada tekanan vakum, dengan tekanan atas sekitar 0,24 bar dan tekanan bawah sekitar 0,34 bar, dan temperatur bagian bawah kolom 64,3 0C, serta temperatur bagian atas kolom 44,6 0C. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Umpan yang dimasukkan ke dalam kolom ini ada tiga, yaitu produk atas dari kolom degasser (masuk dari bagian bawah kolom), produk atas dari kolom purifier yang telah dikondensasi (masuk dari bagian atas kolom), dan air lunak yang digunakan untuk meningkatkan keberhasilan pemisahan pada kolom distilasi. Apabila DFC dijalankan, produk atas dari DFC akan diumpankan ke kolom ini pula.
Kolom ini disertai dengan dua kondensor dan satu unit reboiler . Pemanas dari reboiler menggunakan steam dan pendingin pada kondensor menggunakan air pendingin. Produk atas dari kolom adehyde adalah TK Aldehyde (kemurnian etanol sekitar 92%) yang nantinya akan dijual dalam bentuk spiritus. Produk atas dari kolom ini masih mengandung pengotor sekitar 5-6%. Produk bawah kolom ini dimasukkan dalam kolom purifier . Kadar etanol dari produk bawah kolom ini diharapkan memiliki kandungan etanol sekitar 10-13%.
6.1.3 Purifi er Column
Kolom ini dioperasikan pada tekanan vakum, dengan tekanan atas sekitar 0,268 bar dan tekanan bawah sekitar 0,45 bar, dan temperatur bagian bawah kolom 70 0C, serta 0
temperatur bagian atas kolom 47 C. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Umpan yang dimasukkan ke dalam kolom ini ada empat, yaitu produk atas dari kolom analyzer yang telah dikondensasi, produk bawah dari kolom aldehyde (masuk dari bagian atas), produk atas FOC, dan air lunak yang digunakan untuk meningkatkan keberhasilan pemisahan pada kolom distilasi.
Kolom ini disertai dengan tiga kondensor dan satu unit reboiler . Pemanas dari reboiler menggunakan steam dan pendingin pada kondensor menggunakan air pendingin. Produk atas dari kolom purifier yang telah melewati kondensor dialirkan 58
ke kolom aldehyde untuk nantinya menghasilkan TK Aldehyde (kemurnian etanol sekitar 92%) dan akan dijual dalam bentuk spiritus. Produk bawah dari kolom ini dialirkan sebagai umpan kolom rectifier . Produk bawah ini diharapkan memiliki kadar etanol sekitar 20-24%. Pada kolom ini tidak dihasilkan produk yang siap untuk dijual.
6.1.4 Rectifi er Colum n
Kolom ini dioperasikan pada tekanan di atas atmosferik, dengan tekanan atas sekitar 1,977 bar dan tekanan bawah sekitar 2,2 bar, dan temperatur bagian bawah kolom 1050C, serta temperatur bagian atas kolom 920C. Kolom rectifier ini disambung bagian atasnya dengan copper column. Jumlah tray kolom rectifier adalah 78 dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray sedangkan jumlah tray copper column adalah 6 dan jenis tray yang digunakan adalah sieve tray dengan bahan tembaga. Jarak antar tray pada kedua kolom ini sekitar 30 cm.
Kolom ini disertai dengan sebuah reboiler yang menggunakan sumber panas berupa steam. Antara kolom rectifier dan copper column terdapat separator untuk mengalirkan cairan ke kolom rectifier karena downcomer tidak dapat mengalir melalui sambungan dua kolom ini. Umpan yang dimasukkan ke dalam kolom ini ada tiga, yaitu produk bawah dari kolom purifier , produk bawah dari kolom super rectifier , dan produk bawah dari aliran DMC yang dimasukkan sebagai pengganti aliran refluks. Produk atas dari copper column ini digunakan sebagai pemanas pada FluBex dan sebagian dialirkan ke DMC. Produk bawah dari kolom rectifier ini adalah spent lees 1. Spent lees 1 ini dibuang ke sungai karena sudah memiliki sifat yang mirip dengan air. Spent lees 1 ini diharapkan tidak memiliki kandungan etanol.
Produk yang dihasilkan dari kolom ini adalah etanol kualitas prima. Etanol kualitas prima diambil dari tray bagian atas kolom rectifier. Pengambilan produk etanol kualitas prima ini bergantung pada komposisi pengotor yang ada. Apabila kandungan propanol pada zat pengotor lebih tinggi maka produk prima diambil dari tray yang agak atas, sedangkan apabila kandungan metanol pada zat pengotor lebih tinggi maka produk prima diambil dari tray yang agak bawah. Produk prima ini 59
dikondensasi dalam dua kondensor dengan pendingin berupa air pendingin. Produk prima dialirkan pada bagian buluh dan air pendingin di bagian cangkang karena produk prima lebih berpotensi membentuk kerak. Selain produk prima, diambil pula produk fusel dari bagian tengah kolom rectifier . Fusel merupakan campuran produk alkanol dengan jumlah atom C di atas 3. Produk fusel ini dimasukkan dalam dekanter untuk memisahkan air dan fusel. Oleh karena densitas fusel lebih rendah dari densitas air, fusel akan cenderung di bagian atas dekanter dan air akan di bagian bawahnya. Fusel akan dialirkan ke dalam tangki penyimpanan fusel dan sisanya akan dialirkan ke dalam FOC.
6.1.5 F ussel Oi l Colum n (FOC)
Kolom ini dioperasikan pada tekanan atmosferik dan temperatur bagian bawah kolom 101,4 0C, serta temperatur bagian atas kolom 78,7 0C. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Kolom ini dilengkapi dengan dua kondensor vertikal dengan pendingin berupa air pendingin. FOC dilengakapi dengan reboiler yang menggunakan pemanas dari steam.
Umpan FOC adalah LFO ( Light Fussel Oil ) dan HFO( Heavy Fussel Oil ) dari kolom rectifier, serta air lunak untuk meningkatkan keberhasilan dari pemisahan dalam kolom ini. Produk atas dari FOC dialirkan ke kolom purifier sebagai umpan. Produk bawah dari FOC ini adalah spent lees 2. Spent lees 2 ini dibuang ke sungai karena sudah memiliki sifat yang mirip dengan air. Spent lees 2 ini diharapkan tidak memiliki kandungan etanol. Selain itu, diambil pula produk fusel dari bagian tengah FOC. Produk fusel ini dimasukkan dalam dekanter untuk memisahkan air dan fusel. Oleh karena densitas fusel lebih rendah dari densitas air, fusel akan cenderung di bagian atas dekanter dan air akan di bagian bawahnya. Fusel akan dialirkan ke dalam tangki penyimpanan fusel dan sisanya akan disirkulasikan secara berlulang di dalam FOC.
60
6.1.6 Demethanol Column (DMC)
Kolom ini dioperasikan pada tekanan di atas atmosferik, dengan tekanan sekitar 2 bar, dan temperatur bagian bawah kolom 81,4 0C, serta temperatur bagian atas kolom 59,5 0C. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Kolom ini dilengkapi dengan satu kondensor dengan pendingin berupa air pendingin. DMC tidak dilengakapi dengan reboiler . Umpan dari kolom ini adalah produk atas dari copper column yang berfungsi pula sebagai sumber panas. Produk atas dari DMC merupakan TK DMC dan produk bawah dari DMC dialirkan ke kolom rectifier .
6.1.7 Super Rectifi er Column
Kolom ini dioperasikan pada tekanan atmosferik dan temperatur bagian bawah kolom 81,90C, serta temperatur bagian atas kolom 76,7 0C. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Kolom ini dilengkapi dengan sebuah kondensor dengan pendingin berupa air pendingin dan sebuah reboiler dengan pemanas dari produk atas copper column.
Umpan yang masuk ke kolom ini merupakan etanol kualitas prima. Produk atas dari kolom ini sebagian dicampurkan denga produk TK Aldehyde. Produk bawah dari kolom ini dialirkan sebagai umpan kolom rectifier . Dalam kolom ini dihasilkan etanol kualitas super. Produk super diambil dari tray bagian atas.
6.1.8 F inal Column
Kolom ini dioperasikan pada tekanan atmosferik dan temperatur bagian bawah kolom 820C, serta temperatur bagian atas kolom 79 0C. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Kolom ini dilengkapi dengan sebuah kondensor vertikal dengan pendingin berupa air pendingin dan sebuah reboiler dengan pemanas berupa steam.
Umpan dari kolom final ini bergantung pada produk yang ingin dihasilkan. Untuk menghasilkan etanol kualitas prima final akan digunakan umpan berupa produk prima dan untuk menghasilkan etanol kualitas super final akan digunakan umpan 61
berupa produk super. Produk atas dari kolom final adalah TK final dan produk bawahnya adalah super final atau prima final sesuai umpan yang digunakan.
6.1.9 Dr yer F ussel Col umn (DFC)
Kolom ini dioperasikan pada tekanan atmosferik. Jarak antar tray pada kolom ini sekitar 30 cm dan jenis tray yang digunakan adalah bubble cap tray. Kolom ini dilengkapi dengan reboiler dengan pemanas steam dan kondensor dengan pendingin berupa air pendingin. Umpan dalam kolom berasal dari tangki penyimpanan fusel. Produk atas dari kolom ini merupakan campuran air dan etanol yang kemudian dialirkan ke kolom aldehyde sedangkan produk bawahnya diharapkan berupa fusel murni. Penggunaan kolom ini sedang dalam tahap percobaan.
Keseluruhan sistem distilasi hydrous di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 6.1.
Gambar 6.1 Diagram alir proses distilasi hydrous
62
6.2
Neraca Massa Distilasi Hydrous
Setelah mempelajari sistem distilasi di PT. Molindo Raya Industrial, diagram blok keseluruhan sistem distilasi hydrous dapat dilihat pada gambar 6.2.
Gambar 6.2 Diagram blok sistem distilasi hydrous
Data-data yang diperoleh untuk mengerjakan analisis neraca massa proses distilasi dapat dilihat pada tabel 6.1. Tabel 6.1 Data sistem distilasi
Light phase % v/v etanol = Air Laju alir = Produk Etanol Laju alir = % v/v etanol = % v/v etanol = % v/v etanol =
10,5 % 18.000 L/jam 6.250 96,5 92 96
L/jam % % %
Persentase 0,93 0,04 0,03
98,5 %
Efisiensi = Spent Wash Laju alir = % v/v etanol =
40.000 L/jam 0 %
Spent lees
Laju alir = % v/v etanol = Weak Beer Laju alir = % v/v etanol =
20.000 L/jam 0 % 9.000 L/jam 0,5 %
Dalam perhitungan analisis neraca massa ini digunakan asumsi bahwa densitas light phase, air, spent wash, spent lees, dan weak beer adalah 1 kg/L serta densitas dari
63
produk etanol adalah 0,8 kg/L. Dari kemurnian etanol dalam produk yang dihasilkan dan jumlah masing-masing produk dapat ditentukan jumlah etanol murni yang dibutuhkan, yaitu 6.019 L/ jam. Dengan penetapan efisiensi sebesar 98,5%, maka jumlah etanol yang dibutuhkan untuk umpan distilasi adalah 6.111 L. Oleh karena kemurnian etanol dalam light phase adalah 10,5%, maka laju alir light phase masuk ke dalam distilasi adalah 58.197 L/ jam. Jumlah etanol yang tidak terkonversi mejadi produk adalah 92 L/ jam. Etanol yang hilang ini terbawa oleh weak beer sebanyak 45 L/ jam dan sisanya diasumsikan terbawa produk fusel. Hasil perhitungan analisis neraca massa overall sistem distilasi dapat dilihat pada tabel 6.2. Dari hasil perhitungan ini dapat ditentukan bahwa fusel masih memiliki kandungan etanol sebesar 1,7%-massa.
Tabel 6.2 Neraca massa overall sistem distilasi hydrous
Perhitungan Neraca Massa Sistem Distilasi (Asumsi :akumulasi = 0) AIR LIGHT Aliran masuk : PHASE 18.000 58.197 kg/ jam 76.197 kg/ jam Jumlah massa yang masuk : Aliran keluar :
PRODUK SPENT SPENT WEAK ETANOL WASH LEES BEER 5.000 40.000 20.000 9.000
Jumlah massa yang keluar :
6.3
FUSEL 2.197 kg/ jam
76.197 kg/ jam
Distilasi Etanol Anhydrous
Etanol anhydrous biasanya digunakan sebagai campuran bahan bakar. Ambang batas dari kadar air yang terkadung dalam etanol anhydrous yang diterima konseumen adalah 0,3%-massa. Sistem distilasi anhydrous ini dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu : a. Kolom rectifier anhydrous Kolom ini dioperasikan pada tekanan di atas atmosferik, dengan tekanan atas 1,73 bar dan tekanan bawah 1,83 bar, dan temperatur bawah kolom 130,8 0C, serta temperatur atas kolom 104,4 0C. Kolom ini memiliki tray dengan jenis sieve tray. Kolom ini disertai dengan reboiler yang menggunakan pemanas berupa steam. Umpan yang masuk ke
64
dalam kolom ini merupakan etanol kualitas TK. Umpan sebelum masuk ke dalam kolom melalui dua kali pemanasan awal dalam shell and tube heat exchanger dengan pemanas berupa kondensat steam di bagian buluhnya.
Produk atas dari kolom ini dialirkan ke dalam unit mol sieve. Apabila tekanan berlebih, sebagian produk atas kolom akan dialirkan ke dalam sebuah kondensor dan selanjutnya dicampurkan dengan umpan. Produk bawah dari kolom ini akan dibuang apabila sudah tidak mengadung etanol dan sebagian yang masih mengandung etanol akan disirkulasi kembali ke dalam kolom melalui unit reboiler . Valve akan membuka apabila produk bawah sudah tidak mengandung etanol. Kadar etanol dapat diketahui dari temperatur dan tekanan kolom. Kapasitas dari kolom ini adalah 30.000 L per hari.
b. Mol sieve Dalam sistem distilasi anhydrous terdapat dua unit mol sieve. Molekul yang digunakan untuk menyerap air dalam produk atas kolom rectifier anhydrous adalah zeochem. Umur pemakaian molekul ini sekitar 10 tahun. Satu unit mol sieve ini akan beroperasi dan unit lainnya diregenerasi. Regenerasi ini diperlukan karena pada suatu saat molekul akan jenuh dan tidak dapat lagi menyerap air. Tekanan dalam unit ini sekitar 0,2 bar.
Umpan dari unit ini merupakan produk atas dari kolom rectifier anhydrous yang telah melalui unit superheater . Pemanas yang digunakan dalam superheater ini adalah steam. Umpan mol sieve memiliki temperatur sekitar 1600C. Dalam hal ini harus dipastikan bahwa umpan dalam fasa superheated vapor . Produk dari unit ini adalah etanol anhydrous. Sebelum disimpan dalam tangki penyimpanan produk, etanol anhydrous harus dikondensasi dan didinginkan terlebih dahulu melalui satu unit kondensor dan satu unit pendingin.
c. Unit regenerasi Dalam unit regenerasi ini terdapat satu tangki regenerasi dan satu tangki vakum. Produk regenerasi ini akan diumpankan kembali ke kolom rectifier anhydrous. Unit ini juga dilengkapi dengan satu kondensor dan satu PHE serta pompa vakum untuk
65
meregenerasi mol sieve. Diagram alir proses distilasi anhydrous dapat dilihat pada gambar 6.3.
Gambar 6.3 Diagram alir proses distilasi anhydrous
6.4
Pengendalian Proses Distilasi
Sistem distilasi, baik sistem distilasi hydrous maupun anhydrous, memiliki sistem pengendalian. Sistem pengendalian distilasi ini dilengkapi dengan indikator dan pengatur ketinggian, indikator dan pengatur temperatur, indikator dan pengatur tekanan, dan indikator serta pengatur laju alir. Keseluruhan proses pengendalian ini dilakukan di ruang DCS. Pengendali akhir dari sistem pengendalian proses sistem distilasi ini menggunakan pneumatic valve. Oleh karena itu, dibutuhkan udara tekan yang mencukupi untuk menunjang pengendalian proses distilasi.
66
BAB VII PENGOLAHAN LIMBAH
7.1
Pengolahan Gas Karbon Dioksida dari Proses Fermentasi
Selain menghasilkan etanol, proses fermentasi juga menghasilkan produk samping berupa gas. Gas karbon dioksida (kemurnian sekitar 99,5%) yang dihasilkan dari proses fermentasi ini dialirkan dari bagian atas fermentor melalui sebuah pipa menuju plant PT. Molindo Inti Gas (PT. MIG) untuk diolah lebih lanjut. Gas ini mengandung pengotor lain, seperti gas NOx dan SOx. Proses batch menghasilkan pengotor NOx yang besar sedangkan proses kontinu menghasilkan pengotor SOx yang lebih banyak (PT. Molindo Raya Industrial pernah menggunakan sistem kontinu sebelum tahun 2004).
Pembuatan karbon dioksida cair dimulai dengan melewatkan gas hasil fermentasi pada scrubber untuk menangkap uap etanol yang terbawa dalam aliran gas (proses stripping ). Scrubber menggunakan fasa cair berupa air dan dioperasikan secara counter-current . Ada 3 kolom scrubber dengan konfigurasi seperti berikut 1 kolom berukuran tinggi kurang lebih 7 meter dan diameter sekitar 0,5 meter dengan model sieve tray column dan 2 kolom berukuran tinggi kurang lebih 5 meter dan diameter sekitar 0,5 meter dengan model packed bed column. Unggun yang digunakan jenis pall-ring dari bahan plastik. Diagram alir proses scrubbing gas hasil fermentasi dapat dilihat pada gambar 7.1.
Gambar 7.1 Diagram alir proses scrubbing
67
Setelah melewati scrubber , gas karbon dioksida akan dinaikkan tekanannya menggunakan two stage compressor . Pada tahap pertama, umpan gas karbondioksida yang memiliki tekanan di bawah 1 bar akan ditekan hingga 4-5 bar dan pada tahap kedua akan ditekan lagi hingga 19-20 bar. Gas bertekanan ini kemudian dialirkan ke dalam separator . Kegunaan dari separator ini adalah untuk memisahkan kondensat yang terbentuk pada aliran gas.
Gas keluaran separator ini akan dikeringkan lebih lanjut dalam dua tahap, yaitu dalam active carbon bed dan dryer . Di PT. MIG, dioperasikan dua unit active carbon bed dan dua unit dryer . Dua unit ini dioperasikan secara bergantian, dimana unit yang tidak digunakan akan diregenerasi dengan karbon dioksida kering. Regenerasi ini dibantu oleh karbon dioksida kering dan dilakukan dengan pemanasan hingga temperatur 130 0C serta kemudian didinginkan. Waktu pemanasan dan pendinginan untuk regenerasi active carbon bed berturut-turut adalah 8 jam dan 4 jam sedangkan regenerasi dryer adalah 4,5 jam dan 1,5 jam. Oleh karena itu, penggantian unit yang digunakan untuk active carbon bed adalah setiap 12 jam sekali dan untuk dryer adalah setiap 6 jam sekali.
Active carbon bed berfungsi untuk mengurangi moisture dalam gas karbondioksida. Selain itu, pada tahap ini akan ditangkap sulfur yang terkandung dalam gas hasil fermentasi tersebut. Energi pada active carbon bed ini berasal dari energi steam. Senyawa karbon aktif yang digunakan dalam tahap ini perlu diganti setiap 8 bulan sekali. Unit dryer menggunakan alumina untuk menyerap kandungan air dalam gas karbon dioksida tersebut. Target moisture gas yang keluar dari unit dryer adalah di bawah 50 ppm. Alumina ini memiliki waktu pemakaian yang lebih lama dibandingkan karbon aktif, yaitu sekitar 10 tahun.
Gas karbon dioksida kering ini kemudian dialirkan ke dalam tailing column. Di kolom ini, gas karbon dioksida akan dialirkan dari bagian bawah kolom dan karbon dioksida cair akan dialirkan dari atas kolom melalui sebuah sprayer . Kolom ini berfungsi untuk menurunkan temperatur dari gas karbondioksida dan menghilangkan pengotor yang masih terbawa. Gas karbon dioksida ini diharapkan memenuhi target moisture yang ada agar tidak terjadi penyumbatan dalam tailing column. Gas karbon dioksida yang keluar 68
dari tailing column ini kemudian dikondensasi dalam sebuah kondensor yang dibantu oleh sistem refrijerasi dengan refrijeran
yang digunakan adalah R 22. Temperatur
pencairan gas karbon dioksida ini sekitar -300C.
Jalannya proses produksi karbon dioksida cair ini dipantau dengan cara mengukur kemurnian karbon dioksida dan kadar air setiap satu atau dua jam sekali. Produk karbon dioksida ini diuji melalui beberapa analisis berikut : a) Analisis kemurnian karbon dioksida cair. b) Analisis kadar air dalam karbon dioksida cair. c) Analisis kandungan SO 2 dalam karbon dioksida cair, dimana kandungan SO 2 ini harus di bawan 1 ppm. d) Analisis kandungan NO x dalam karbon dioksida cair, dimana kandungan NO x ini harus di bawan 1 ppm. e) Analisis kandungan hidrokarbon dalam karbon dioksida cair. f) Analisi total sulfur yang terkandung dalam karbon dioksida cair, dimanan total sulfur ini harus di bawah 100 ppb.
Hasil karbon dioksida cair ini kemudian ditampung dalam tangki penyimpanan. PT. MIG memiliki tujuh tangki penyimpanan dengan kapasitas 45 ton. Kapasitas produksi PT. MIG adalah 45 ton per hari. Tekanan dalam tangki penyimpanan ini dijaga pada kisaran 18-20 bar. Tekanan karbon dioksida ini tidak boleh menurun di bawah 6 bar karena dapat menyebabkan terbentuknya dry ice. Produk karbon dioksida cair yang dihasilkan PT. MIG merupakan produk kualitas food grade. Kemurnian produk karbon dioksida cair tersebut di atas 99,9 %. Penggunaan karbon dioksida cair ini adalah untuk swelling tembakau di industri rokok, welding , dan untuk industri minuman.
7.2
Pengolahan Limbah Vinase (Spent W ash ) dari Proses Distilasi
Limbah vinase ( spent wash) merupakan produk bawah yang dihasilkan dari kolom analyzer degasser . Limbah vinase tidak boleh dibuang langsung ke lingkungan karena memiliki BOD dan COD yang cukup tinggi. Limbah ini diolah menjadi pupuk kalium serbuk dan pupuk kalium granul karena kandungan kalium dalam vinase ini cukup tinggi. Keseluruhan unit pengolahan limbah vinase dapat dil ihat pada gambar 7.2. 69
Gambar 7.2 Diagram alir proses unit pengolahan limbah vinase
Pengolahan limbah vinase dapat dibagi menjadi tiga bagian berikut : 7.2.1 Unit Evaporator
Evaporasi ini dilakukan dengan menggunakan multi effect evaporation. Unit ini mulai berjalan dengan baik pada tahun 2009. Proses evaporasi ini dioperasikan secara kontinu dan menggunakan pompa untuk sirkulasinya. Proses ini melibatkan tiga tahap penguapan. Penjelasan kondisi operasi masing-masing tahap ini adalah sebagai berikut : a) Tahap 1 Tahap 1 ini disebut juga sebagai efek 3. Pada tahap 1 ini temperatur ruang 45 0C dan tekanan kolom evaporasi adalah 5 cmHg. Ketinggian pada kolom tahap ini dijaga
70
pada kisaran 47%. Cairan dari tahap 1 dialirkan menuju tahap 2 dengan bantuan control valve. b) Tahap 2 Tahap 2 ini disebut juga sebagai efek 2. Pada tahap 2 ini temperatur ruang 53 0C dan tekanan kolom evaporasi adalah 11 cmHg. Ketinggian pada kolom tahap ini dijaga pada kisaran 55%. Cairan dari tahap 2 dialirkan menuju tahap 3 dengan bantuan pompa karena laju alir ke tahap 3 harus diatur. c) Tahap 3 Tahap 3 ini disebut juga sebagai efek 1. Pada tahap 3 ini temperatur ruang 71 0C dan tekanan kolom evaporasi adalah 21 cmHg. Ketinggian pada kolom tahap ini dijaga pada kisaran 60%. Pada tahap ketiga inilah produk evaporasi diperoleh.
Penentuan temperatur proses evaporasi ini juga tergantung jumlah limbah yang diolah. Sumber panas untuk proses evaporasi ini adalah steam. Steam dijaga pada kisaran 2,5 bar dan apabila tekanan telah mencapai 3,5 bar, safety valve akan membukan dan tekanan menurun sampai kisaran yang diinginkan. Steam yang digunakan ini akan terkondensasi dan membentuk kondensat dengan temperatur 650C serta laju alir sekitar 6 m3/jam.
Kapasitas limbah vinase yang dapat diolah dalam evaporator ini adalah 50 m3/ jam. Spent wash masuk ke dalam proses evaporasi pada temperatur sekitar 55-63 0C dan densitas 18,5-190Bx. Laju kondensat yang diperolah dari penguapan umpan sekitar 3
20-21 m /jam. Produk dari proses evaporasi ini memiliki temperatur sekitar 5757,5 0C dan densitas antara 31-31,5 0Bx. Produk akan dialirkan menuju unit insenerator menggunakan multi stage pump karena jarak pengalirannya cukup jauh, yaitu antara 2-3 km.
Proses evaporasi ini dibantu oleh beberapa peralatan, seperti pompa sentrifugal untuk sirkulasi, pompa untuk pembersihan kolom, kondensor vakum (tekanan 0,12 bar), shell and tube heat exchanger (diameter buluh 1 inch dan aliran 1 pass), pompa vakum, dan pompa kondensat. Kebutuhan listrik untuk unit evaporasi ini per hari adalah sekitar 4700 kWh. Seiring berjalannya proses evaporasi, ada beberapa hal 71
yang harus dipantau, seperti brix umpan dan produk setiap 2 jam sekali, ketinggian dalam kolom setiap jam sekali, tekanan kolom setiap jam sekali, dan temperatur kolom serta air pendingin setiap jam sekali. Untuk menjaga agar proses evaporasi berjalan dengan baik, perlu dilakuakn proses pembersihan setiap 2 minggu sekali. Pembersihan ini membutuhkan waktu sekitar 8-12 jam sesuai kerak yang terbentuk dalam kolom evaporasi. Pembersihan kerak dilakukan dengan mensirkulasikan air dalam kolom evaporasi dan kemudian menggunakan larutan yang mengandung 5% soda, 3% asam nitrat, dan 2% asam fosfat sebanyak 7000 L. Pembersihan yang paling susah adalah pembersihan pada kolom evaporasi tahap 3 karena pada kolom ini pemanasan langsung dilakukan oleh steam.
7.2.2 Unit Insenerator
Lokasi unit insenerator ini cukup jauh dari plant produksi etanol, yaitu sekitar 2 km. Insenerator ini terletak pada ketinggian 450 m di atas permukaan air laut. Unit ini telah didirikan sekitar tahun 1990-1991. Limbah vinase yang telah dipekatkan dalam unit evaporator dialirkan melalu pipa dengan diameter 4 inch dan tekanan 17 bar. Di unit ini terdapat beberapa alat yang digunakan, antara lain 2 tangki penyimpanan limbah vinase, 4 squench tank ( forced circulation evaporator ), pompa sirkulasi, 4 tungku pembakaran ( furnace) dengan burner , dust settler , multi cyclone, blower , hammer mill , saringan, dan silo. Daya listrik yang diperlukan untuk unit ini sekitar 200 kW dan kebutuhan airnya sekitar 15-20 m 3/ hari.
4 squench tank ini memiliki kapasitas masing-masing
3
6 m /jam dan temperatur
dalam kolom evaporasi ini sekitar 60 0C. Setiap unit squench tank bertugas untuk memasok bahan yang akan dibakar dalam setiap unit tungku pembakaran. Mula-mula vinase dari unit evaporator dipekatkan kembali dalam squench tank hingga densitas sekitar 500Bx. Pemanas yang digunakan dalam proses evaporasi ini adalah gas hasil pembakaran. Gas panas ini dialirkan ke dalam squench tank dengan nozzle yang berdiameter 2 inch.
Vinase yang telah dipekatkan lebih lanjut ini dialirkan ke dalam tungku pembakaran dan disemburkan dengan nozzle yang berdiameter 0,2 cm. Dalam setiap tungku 72
pembakaran terdapat 9 nozzle untuk mengumpankan vinase tersebut. Udara pembakaran dipasok ke dalam tungku pembakaran menggunakan blower . Blower yang digunakan memiliki daya 20 HP dan putaran motor 1400 rpm. Tungku pembakaran ini dilindungi dengan batu tahan api (BTA) dengan tebal 60 cm dan lapisan luar merupakan logam SS 304. Gas hasil pembakaran vinase ini dialirkan ke dalam dust settler dan multi cyclone untuk membersihkan debu dan partikel yang terbawa. Tungku pembakaran ini juga dilengkapi dengan burner untuk membantu pembakaran awal. Bahan bakar yang digunakan dalam burner ini adalah kayu bakar.
Gas panas yang telah dibersihkan dari partikel-partikel pengotornya digunakan sebagai pemanas pada squench tank . Pemanasan ini dilakukan dengan cara kontak langsung. Setelah gas panas digunakan untuk memekatkan vinase, gas bersama dengan uap air dari vinase dikeluarkan melalui cerobong. Temperatur dari gas cerobong ini sekitar 150-200 0C. Gas cerobong ini dianalisis kandungannya setiap 6 bulan sekali dan kandungan yang cukup besar dalma gas buang ini adalah unsur besi.
Selain gas panas, dalam tungku pembakaran dihasilkan pula abu hasil pembakaran vinase. Abu ini dimasukkan ke dalam hammer mill untuk dihomogenisasi. Alat penghancur ini memiliki diameter 1 m. Setelah dihaluskan, abu kemudian dilewatkan dalam saringan. Serbuk yang dapat lewat dari saringan ini memiliki ukuran sekitar 3 mm. Serbuk ini kemudian dipindahkan menuju silo dengan bantuan blower untuk kemudian dikemas sebagai pupuk kalium serbuk. Pupuk kalium serbuk ini ada sebagian yang diolah lagi menjadi pupuk kalium granul. Pupuk kalium serbuk ini umumnya dibeli oleh industri lain untuk diolah lebih lanjut.
Jumlah total material yang masuk dalam unit ini sekitar 600 ton/ hari dan jumlah pupuk kalium serbuk yang dihasilkan adalah 30 ton/ hari. Material lain yang tidak menjadi pupuk kalium serbuk adalah gas cerobong. Dalam pelaksanaannya, perlu dilakukan beberapa pemantauan jalannya proses pembentukan pupuk kalium serbuk ini, antara lain brix dari proses pemekatan dalam squench tank setiap 2 jam sekali, pemeriksaan nozzle pengumpan vinase, dan memastikan pembakaran berlangsung
73
dengan baik. Nozzle pengumpan vinase inilah yang sering mengalami penyumbatan karenan ukurannya sangat kecil.
Temperatur kerja di sekitar unit insenerator ini mencapai 500C. Oleh karena itu, diperlukan beberapa alat pelindung diri, antara lain masker dengan respirator , kaca mata pengaman, helm, sarung tangan, dan sepatu keamanan. Untuk menjaga kelangsungan proses insenerasi, perlu dilakukan proses pembersihan squench tank setiap bulan sekali. Selain itu, setiap 3 tahun sekali perlu dilakukan penggantian BTA dan logam SS 304 pelapis tungku pembakaran. Waktu yang diperlukan untuk penggantian ini biasanya sekitar 1 bulan.
7.2.3 Unit Granulator Pupuk Kalium
Unit ini merupakan kelanjutan dari unit evaporator. Untuk digunakan secara langsung di dunia pertanian, pupuk serbuk perlu untuk diolah menjadi bentuk granul terlebih dahulu. Pupuk kalium serbuk ini mula-mula ditampung dalam hopper dengan kapasitas 1,5 ton. Pengisian pupuk kalium serbuk ke dalam hopper ini dibantu dengan hoist . Kemudian, serbuk dialirkan ke dalam piringan granulator menggunakan screw feed . Selain pupuk kalium serbuk, pelembab yang terdiri dari campuran air dan clay akan disemprotkan ke piringan granulator menggunakan sebuah sprayer . Kebutuhan pelembab ini setiap harinya sekitar 2,5 m 3. Piringan granulator ini diputar oleh sebuah motor yang terhubung dengan inverter dengan arah berlawanan jarum jam. Diameter dan kedalaman dari piringan granulator ini berturut-turut adalah 2,5 m dan 20 cm. Granulator ini memiliki kapasitas 1,2 ton/ jam.
Dalam piringan granulator ini akan dihasilkan granul-granul pupuk kalium basah. Pengeringan granul pupuk kalium ini menggunakan sebuah rotary dryer yang panasnya berasal dari pembakaran batu bara pada sebuah tungku pembakaran ( furnace). Tungku pembakaran ini memiliki temperatur kerja antara 400-500 0C dan dilapisi dengan BTA. Batu bara yang dibutuhkan untuk pengeringan ini sekitar 700 kg setiap hari. Panas dari tungku pembakaran ini dialirkan dengan bantuan ID fan dan dialirkan berlawan arah dengan arah aliran pupuk kalium granul basah. Waktu 74
pengeringan dalam alat ini sekitar 15-20 menit. Alat pengeringan ini disertai dengan baffle agar granul tidak terkumpul dalam suatu area dan pengalirannya menggunakan putaran serta perbedaan ketinggian sekitar 7 cm. Diameter dan panjang dari alat pengeringan ini adalah 0,9 m dan 12 m. Kadar air pupuk kalium granul basah sekitar 35% dan dalam pengeringan ini diharapkan kadar air pupuk kalium granul turun menjadi 5%. Gas panas yang telah digunakan untuk pengeringan akan dilewatkan dalam suatu scrubber untuk menangkap debu-debu yang terbawa oleh gas panas dengan air yang disirkulasi. Gas panas ini kemudian dikeluarkan melalui cerobong asap.
Pupuk kalium granul yang telah dikeringkan ini kemudian dialirkan ke dalam grading menggunakan
sebuah
belt
conveyor untuk
kemudian
dibagi-bagi
berdasarkan ukurannya. Ukuran partikel pupuk kalium granul yang diinginkan berkisar antara 4-12 mesh. Pupuk kalium granul yang berukuran lebih besar dari spesifikasi yang ada akan dikecilkan ukurannya dalan sebuah crusher dan yang berukuran lebih kecil akan diumpankan lagi ke piringan granulator. Pupuk kalium granul dengan ukuran yang memenuhi spesifikasi akan didinginkan terlebih dahulu sebelum dikemas dalam karung. Pendinginan ini menggunakan rotary cooler yang dibantu oleh blower FD dan ID untuk mengalirkan udara pendingin. Waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan ini sekitar 15-20 menit dan keluaran pupuk kalium granul telah memiliki temperatur di bawah 30 0C. Pupuk kalium granul ini akan dikemas dalam ukuran 50 kg tiap karungnya. Produksi pupuk kalium granul ini setiap harinya sekitar 25 ton.
Dalam pengoperasiannya, unit granulator ini memiliki kendala untuk mengatur proses granulasinya. Umpan yang digunakan dalam granulator ini bervariasi komposisinya sehingga penggunaan pelembab sangat berpengaruh pada produk granul yang dihasilkan. Selain itu, kemiringan piringan granulator dan kecepatan putaran granulator harus didasarkan pada kualitas umpan. Kemiringan piringan ini umunya diatur pada kisara 45 0. Kendala lainnya adalah terbentuknya kotoran yang menempel pada dinding rotary dryer sehingga perlu dilakukan pembersihan setiap
75
harinya yang memakan waktu sekitar 3 jam. Untuk menjalankan keseluruhan unit granulator pupuk kalium ini diperlukan listrik sekitar 400 kWh setiap harinya.
7.3
Pembuatan Pupuk Kompos
Pembuatan kompos ini menggunakan bahan baku utama berupa blotong (ampas tebu). Dalam pengomposan ini dicampurkan pula vinase cair pada blotong. Secara keseluruhan, proses pembuatan pupuk kompos granul dapat dilihat pada gambar 7.3.
Gambar 7.3 Diagram alir proses pembuatan pupuk kompos (organik)
Proses pembuatan pupuk organik dapat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu proses pengomposan dan granulasi kompos. Penjelasan dari masing-masing bagian ini dapat dilihat pada sub-bab 7.3.1 dan 7.3.2. 7.3.1 Unit Pengomposan
Unit pengomposan ini mulai didirikan pada tahun 2008 dan memiliki total lahan sekitar 3,3 hektar. Dari keseluruhan lahan ini, tempat pembuatan kompos yang
76
digunakan sekitar hanya sekitar 3 hektar. Sebagian lahan, digunakan untuk penghijauan untuk mengurangi polusi dari unit pengomposan ini. Penghijauan ini dilakukan dengan penanaman berbagai jenis tumbuhan, seperti sengon, buah-buahan. Pembuatan kompos ini dibagi menjadi 24 line dengan ukuran tiap line adalah 104 m x 9,6 m dengan kapasitas 200 ton bahan baku tiap line. Alas dari tempat pengomposan adalah paving dan bagian bawahnya terdapat wadah penampung yang terbuat dari bahan HDPE yang nantinya akan dialirkan ke dalam lagoon penampungan. Cairan yang tertampung ini kemudian akan diambil lagi dengan bantuan pompa. Tempat pengomposan ini ditutupi dengan menggunakan atap plastik uv 14%. Plastik uv ini memiliki usia pemakaian sekitar 33 bulan dan dalam setiap penggantian dibutuhkan sekitar 9 ton plastik uv dengan harga sekitar Rp 43.000 tiap kg.
Proses pengomposan yang dilakukan di PT. Molindo Raya Industrial merupakan pengomposan aerob. Blotong dari pabrik gula memiliki kadar air sekitar 70%. Oleh karena itu, mula-mula harus dilakukan pengeringan hingga kadar air 50-55% dengan pemanasan sinar matahari. Proses pengeringan ini memakan waktu 1-2 minggu. Setelah proses pengeringan ini akan dilakukan pengadukan setiap harinya selama 3 hari. Dekomposer selanjutnya dimasukkan sejumlah 20 kg untuk 200 ton bahan baku dan didiamkan selama 24 jam tanpa diaduk. Bibit dekomposer ini dibeli dari India dan sekarang dikembangkan sendiri.
Apabila dekomposer telah menunjukkan aktivitasnya, vinase cair akan dicampurkan ke dalam blotong setiap harinya sebanyak kurang lebih 6 m 3 per hari dengan tetap memperhatikan kadar campuran tidak boleh melebihi 50%. Aktivitas dekomposer dapat diketahui dari meningkatnya suhu campuran. Pada saat ini, dekomposer sudah tidak dalam keadaan dorman dan telah beradapatasi dengan lingkungan. Pada akitivitas puncak dekomposer, temperatur campuran bisa mencapai 70 0C. Campuran ini kemudian didiamkan selama 10 hari dan terbentuklah kompos. Perubahan fisik dari proses pengomposan ini dimulai dari bahan baku yang berwarna hijau lumut yang berubah menjadi warna kehitaman dan nantinya akan terbentuk kompos yang
77
warnanya seperti pasir. Pembentukan kompos ini memakan waktu total sekitar 2 bulan.
Dalam pengoperasiannya, dibutuhkan bantuan loader dan prince windrow machine. Loader digunakan untuk meratakan, menata, dan mengangkut bahan baku sedangkan prince windrow machine bekerja seperti alat pembajak yang berfungsi untuk mengaduk campuran kompos dan untuk menyemburkan vinase cair ke dalam campuran kompos sekali setiap harinya. Gambar dari prince windrow machine dapat dilihat pada gambar 7.4. Jalannya proses pengomposan ini dipantau dari kadar air dan temperatur campuran kompos sekali setiap harinya. Pengambilan sampel untuk pengukuran kadar air campuran kompos dilakukan dengan cara pengambilan sampel setiap jarak 10 m. Pada jarak tiap 10 m ini diambil 3 titik sampel yaitu 2 di bagian ujung dan 1 di bagian tengah dengan kedalaman pengambilan sampel 20 cm untuk bagian ujung dan 30 cm di bagiang tengah. Campuran sampel ini kemudian diaduk agar homogen dan diambil secukupnya untuk mengukur kadar air.
Gambar 7.4 Prince windrow machine (sumber : www.ipfonline.com)
Saat ini, bahan baku proses pengomposan sedang dalam masa transisi. Penggunaan blotong akan diganti dengan salah satu limbah pabrik gula lainnya. Vinase cair tidak dapat dicampurkan dalam bahan baku yang baru ini. Oleh karena itu, digunakan vinase padat untuk campuran bahan baku yang baru tersebut. Vinase kering ini merupakan hasil evaporasi yang tidak dapat dialirkan ke unit insenerator. Vinase kering ini sebelum digunakan untuk pengomposan harus dikeringkan lebih lanjut hingga kadar air 10-12%.
78
7.3.2 Unit Granulator Pupuk Kompos
Unit ini merupakan kelanjutan dari unit pengomposan. Kompos ini mula-mula ditampung dalam hopper dengan kapasitas antara 25-30 ton. Pengisian kompos ke dalam hopper ini dibantu dengan hoist . Kompos akan dihomogenisasi di dalam sebuah hammer mill crusher sebelum digranulasi. Serbuk kompos dialirkan ke dalam alat penghancur menggunakan screw feed yang dibantuk dengan blower . Hasil homogenisasi ini sementara ditampung dalam silo. Pengaliran serbuk kompos ke dalam piringan granulator menggunakan blower . Selain serbuk kompos, pelembab yang terdiri dari campuran air dan mixtro (diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik) akan disemprotkan ke piringan granulator menggunakan sebuah sprayer . Kebutuhan pelembab ini setiap harinya sekitar 5-6 m3. Piringan granulator ini diputar oleh sebuah motor yang terhubung dengan inverter dengan arah searah putaran jarum jam. Diameter dan kedalaman dari piringan granulator ini berturut-turut adalah 2,5 m dan 20 cm. Granulator ini memiliki kapasitas 1,2 ton/ jam.
Dalam piringan granulator ini akan dihasilkan granul-granul pupuk kompos basah. Pengeringan granul pupuk kompos ini menggunakan sebuah rotary dryer yang panasnya berasal dari pembakaran batu bara pada sebuah tungku pembakaran ( furnace). Tungku pembakaran ini memiliki temperatur kerja antara 700-800 0C dan dilapisi dengan BTA. Batu bara yang dibutuhkan untuk pengeringan ini sekitar 1.800 kg setiap hari. Panas dari tungku pembakaran ini dialirkan dengan bantuan ID fan dan dialirkan berlawan arah dengan arah aliran pupuk kompos granul basah. Waktu pengeringan dalam alat ini sekitar 30 menit. Alat pengeringan ini disertai dengan baffle agar granul tidak terkumpul dalam suatu area dan pengalirannya menggunakan putaran serta perbedaan ketinggian sekitar 10-15 cm. Diameter dan panjang dari alat pengeringan ini adalah 1,2 m dan 22 m. Kadar air pupuk kompos granul basah sekitar 45% dan dalam pengeringan ini diharapkan kadar air pupuk kompos granul turun menjadi 8%. Gas panas yang telah digunakan untuk pengeringan akan dilewatkan dalam suatu siklon untuk menangkap debu-debu yang terbawa oleh gas panas. Gas panas ini kemudian dikeluarkan melalui cerobong asap.
79
Pupuk kompos granul yang telah dikeringkan ini kemudian dialirkan ke dalam grading menggunakan sebuah bucket elevator untuk kemudian dibagi-bagi berdasarkan ukurannya. Ukuran partikel pupuk kompos granul yang diinginkan berkisar antara 4-12 mesh. Produk yang tidak memenuhi kualifikasi ukuran ini sekitar 4 ton per hari. Pupuk kompos granul yang berukuran lebih besar dari spesifikasi yang ada akan dikecilkan ukurannya dalan sebuah crusher dan yang berukuran lebih kecil akan diumpankan lagi ke piringan granulator. Pupuk kompos granul dengan ukuran yang memenuhi spesifikasi akan didinginkan terlebih dahulu sebelum dikemas dalam karung. Pendinginan ini menggunakan vibrating cooler yang dibantu oleh 2 blower untuk mengalirkan udara pendingin. Pendinginan ini terkadang mengalami kendala dimana pendinginan tidak terjadi secara sempurna. Waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan ini sekitar 5 menit dan keluaran pupuk kompos granul telah memiliki temperatur di bawah 30 0C. Dimensi alat pendinginan ini adlah 3 m x 1m x 0,5 m. Pupuk kompos granul ini akan dikemas dalam ukuran 40 kg tiap karungnya. Produksi pupuk kompos granul ini setiap harinya sekitar 28-30 ton.
Dalam pengoperasiannya, unit granulator ini memiliki kendala untuk mengatur proses granulasinya. Umpan yang digunakan dalam granulator ini bervariasi komposisinya sehingga penggunaan pelembab sangat berpengaruh pada produk granul yang dihasilkan. Selain itu, kemiringan piringan granulator dan kecepatan putaran granulator harus didasarkan pada kualitas umpan. Kemiringan piringan ini umumnya diatur pada kisaran 45 0. Akan tetapi, kualitas dari umpan granulator kompos ini lebih stabil daripada kualitas dari umpan granulator pupuk kalium. Kendala lainnya adalah terbentuknya kotoran yang menempel pada dinding rotary dryer sehingga perlu dilakukan pembersihan setiap harinya yang memakan waktu sekitar 3 jam. Untuk menjalankan keseluruhan unit granulator pupuk kompos ini diperlukan listrik sekitar 1.600 kWh setiap harinya.
80
BAB VIII PRODUK PT. MOLINDO RAYA INDUSTRIAL
8.1
Jenis Produk dan Kapasitas Produksi
Jenis produk dan kapasitas produksi di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada tabel 8.1.
Tabel 8.1 Jenis produk dan kapasitas produksi
Nomor 1
Jenis Produk
Kapasitas Produksi
Etanol TK Prima Super Absolut
8.2
3.600 kL/ tahun 47.000 kL/ tahun 5.200 kL/ tahun 10.000 kL/ tahun
2
Pupuk Kalium
3
Serbuk 1.000 ton/ tahun Granul 8.600 ton/ tahun Pupuk Kompos Granul 11.000 ton/ tahun
Spesifikasi Produk
Spesifikasi berbagai produk yang dihasilkan di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada tabel 8.2.
Tabel 8.2 Spesifikasi produk
Nomor Jenis Produk 1 Etanol
Spesifikasi Produk
TK Kadar etanol > 92% pH < 6,5 Prima Kadar etanol > 96,3% Metanol < 10 ppm Keasaman < 15 mg/L PTT > 20 menit Bau : Netral Super Kadar etanol > 96,7% Metanol < 2 ppm PTT > 25 menit Bau : Ekstra netral Absolut Kadar etanol > 99,9% Kadar air < 800 ppm Densitas < 0,783
81
Tabel 8.2 Lanjutan
Nomor Jenis Produk Spesifikasi Produk 2 Pupuk Kalium Serbuk K 2O 36% MgO 3% CaO 9% S 6% Granul K 2O 34% MgO 5% CaO 8% S 7% 3 Pupuk Kompos Granul C organik 12,3% C/N rasio 15,19 pH 8,03 Kadar air maksimal 8,16% 8.3
Penyimpanan Produk
Produk etanol yang keluar dari sistem distilasi akan ditampung dalam tangki harian terlebih dahulu. Kegunaan tangki harian ini untuk mengetahui jumlah produksi harian. Selain itu, pihak bea dan cukai akan melakukan pemeriksaan pula pada jumlah produksi harian tersebut. Etanol yang telah diperiksa akan dialirkan ke dalam tangki penyimpanan produk yang kemudian akan dikeluarkan dari tangki penyimpanan tersebut sesuai kebutuhan. Tangki penyimpanan etanol ini diletakkan jauh dari sumber api karena etanol merupakan bahan yang mudah terbakar. Kapasitas tangki penyimpanan etanol di PT. Molindo Raya Industrial mencapai 4 juta liter.
Sebelum dikemas, etanol akan dialirkan terlebih dahulu ke tangki perantara untuk diperiksa oleh pihak bea dan cukai. Pihak bea dan cukai akan memantau jumlah etanol yang keluar dari tangki penyimpanan. Sedangkan untuk produk pupuk, baik itu pupuk kalium serbuk, pupuk kalium granul, dan pupuk kompos akan disimpan dalam gudang pupuk untuk kemudian diangkut menggunakan truk untuk didistribusikan lebih lanjut.
82
BAB IX UTILITAS DAN PERAWATAN
9.1
Utilitas
9.1.1 Penyediaan Air Lunak
Sumber air lunak yang digunakan untuk air pendingin, air proses dan air umpan boiler adalah kondensat dan make up water . Jumlah kondensat yang kembali ke boiler sekitar 80% dari jumlah air umpan. Make up water ini berasal dari tiga sumber, yaitu air sumur, air sungai (dari Sumber Waras), dan air kolam. Sumber air utama yang digunakan adalah air sumur dan sumber lainnya hanya digunakan apabila air sumur tidak mencukupi. Air ini mula-mula ditampung dalam suatu tangki penyimpanan. Air kemudian dipompakan ke dalam tangki resin. Dalam tangki resin air akan mengalami proses pelunakan sehingga logam-logam yang terkandung dalam air dapat dipisahkan. Air dari tangki resin kemudian dialirkan ke dalam tangki air lunak.
Air lunak ini dapat digunakan secara langsung sebagai air pendingin dan air proses, tetapi apabila digunakan sebagai air umpan boiler harus ditambahkan campuran senyawa kimia. Campuran senyawa kimia ini merupakan campuran dari caustic soda flakes 98% dan aquasorb 21 dengan komposisi 3 kg soda dicampur dengan 6 kg aquasorb (mengandung Na 2S03). Campuran senyawa ini habis digunakan untuk satu hari pemakaian. Analisa air lunak ini dilakukan dengan uji hardness. Uji hardness dilakukan sekali tiap harinya dengan menambahkan 3 tetes reagen dan diamati warna larutannya. Warna larutan hijau menandakan air boleh digunakan, warna larutan merah menandakan air tidak boleh digunakan dan harus diolah dalam tangki resin, serta warna ungu menandakan resin perlu untuk diregenerasi. Regenerasi resin dilakukan sekali setiap hari dengan menggunakan penambahan NaCl sebanyak 300 kg. Regenerasi dilakukan dengan pembilasan resin menggunakan air secara berulang kali hingga air tidak terasa asin.
83
Sebelum digunakan dalam boiler, dilakukan pengolahan internal pada air umpan boiler. Pengolahan internal yang diberikan adalah oxygen scavenger , hardness reducer , dan condensat treatment . Penangkapan oksigen dilakukan dengan penambahan senyawa kimia yang mengandung natrium sulfit. Penurunan kesadahan air dilakukan dengan penambahan senyawa polifosfat. Reaksi penangkapan ion kalsium dan magnesium akan menghasilkan sludge yang nantinya harus dikeluarkan bersamaan dengan aliran blow down. Perlakuan kondensat dilakukan dengan tujuan meningkatkan pH dari air umpan boiler. Senyawa yang digunakan untuk perlakuan kondensat ini adalah campuran sikloheksilamin dan morfolin. Senyawa-senyawa kimia digunakan ini dibeli dari pihak luar dimana pihak luar tersebut memantau kualitas air umpan yang masuk boiler dan apabila terbentuk kerak pada boiler, pihak penjual bahan kimia tersebut akan melakukan service/ cleaning boiler secara gratis.
9.1.2 Boiler
Boiler yang digunakan di PT. Molindo Raya Industrial merupakan boiler berbahan bakar batu bara. Selain itu, industri ini memiliki cadangan boiler berbahan bakar minyak untuk mengantisipasi terjadinya penurunan produksi steam dari boiler batu bara. Di PT. Molindo Raya Industrial terdapat dua boiler batu bara, yaitu water tube boiler dengan kapasitas 10 ton/ jam (usia sekitar 3 tahun) dan fire tube boiler dengan kapasitas 21 ton/ jam (usia sekitar 6 tahun). Produksi steam nyata dari kedua boiler ini adalah sekitar 9 ton/ jam untuk water tube boiler dan 17 ton/ jam untuk fire tube boiler . Boiler berbahan bakar residu minyak merupakan jenis fire tube boiler dan memiliki kapasitas 10 ton/ jam. Kondensat yang terbentuk sebelum diumpankan balik ke dalam boiler akan melewati beberapa steam trap untuk memastikan bahwa semua uap telah terkondensasi dengan sempurna.
Boiler jenis buluh api memiliki tungku pembakaran yang lebih kecil dari boiler jenis buluh air. Oleh karena itu, boiler buluh api memiliki sensitivitas terhadap kualitas batu bara yang lebih tinggi. Boiler buluh api membutuhkan batu bara dengan kalori di atas 6000 kkal/ kg. Penggunaan batu bara kedua boiler ini untuk setiap harinya sekitar 60-65 ton. Kapasitas penyimpanan batu bara di industri ini mencapai 4000 ton atau setara dengan kurang lebih 2 bulan pemakaian. Temperatur di tungku 84
pembakaran boiler mencapai sekitar 9000-10000C dan dapat turun hingga kisaran 7000C karena kebutuhan steam yang menurun. Steam yang dihasilkan dari kedua boiler ini memiliki tekanan sekitar 7,5-8 bar (temperatur sekitar 1700C) dalam keadaan saturated vapor dan masuk ke dalam satu steam header .
Pada ujung pipa-pipa pengaliran steam ke bagian yang diperlukan dilengkapi dengan pressure reducing valve (PRV) untuk mengatur tekanan dan menstabilkan tekanan steam yang masuk. Batu bara yang digunakan memiliki kandungan abu sekitar 1015%. Akan tetapi, abu sisa pembakaran batu bara mencapai sekitar 20% atau setara dengan sekitar 12 ton abu/ hari. Steam yang dihasilkan dari kedua boiler ini digunakan untuk proses distilasi dan evaporator , serta untuk pembibitan pada saat start up. Steam dialirkan menggunakan pipa besi yang memiliki insulasi dengan bahan rock wool dan memiliki hilang tekan selama perjalanan sekitar 0,5 bar.
Udara yang dibutuhkan sebagai sumber oksigen langsung masuk ke furnace dengan bantuan blower . Kebutuhan oksigen harus ditentukan dengan tepat agar pembakaran terjadi dengan efisien. Apabila jumlah oksigen berlebih terlalu tinggi, efisiensi boiler akan menurun dan apabila jumlah oksigen kurang, pembakaran tidak sempurna dan memicu terbentukan gas SOx dan NOx dan gas buang berwarna hitam. Untuk start up boiler, dibutuhkan tambahan kayu dan kertas untuk membantu dan mempercepat pembakaran awal batu bara di ignition zone. Pada furnace ini terdapat bagian ignition zone dan burning zone. Batu bara digerakkan sepanjang furnace dengan menggunakan stocker atau disebut juga chain grate. Dalam pengoperasiaannya, boiler jenis buluh api perlu mengalami perawatan setiap 2 minggu sekali. Perawatan ini mencakup pembersihan buluh-buluh api dari kerak yang terbentuk dan penggantian chain grate yang putus.
Pada saat ini, PT. Molindo Raya Industrial sedang melakukan percobaan penggunaan boiler berbahan baku vinase. Limbah dari proses distilasi berupa vinase ( spent wash) dipekatkan terlebih dahulu hingga 55-60 0Bx. Penggunaan limbah vinase untuk bahan bakar boiler ini diharapkan dapat menurunkan biaya produksi dan menjadi salah satu
85
alternatif untuk pengolahan limbah vinase selain pembuatan pupuk kalium. Pemekatan ini dilakukan oleh unit falling film evaporator .
9.1.3 Sistem Air Pendingin
Kebutuhan air pendingin di PT. Molindo Raya Industrial adalah untuk pendingin pada tangki fermentor dan untuk pendingin dalam kondensor-kondensor yang digunakan pada sistem distilasi. Air pendingin ini berasal dari air sumber permukaan. Air pendingin ini disirkulasi dan dibutuhkan make up water sekitar 2-3 m3/jam. Air pendingin ini tidak diolah terlebih dahulu untuk mencegah terjadinya korosi. Masalah utama air pendingin adalah terbentuknya slime. Oleh karena itu, digunakan senyawa biocide untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme atau bahkan membunuh mikroorganisme. PT. Molindo Raya Industrial menggunakan 2 senyawa biocide, yaitu oxidizing biocide dan non-oxidizing biocide. Oxidizing biocide berfungsi untuk membunuh mikroorganisme secara langsung dan hanya diberikan 1 minggu sekali sedangkan non-oxidizing biocide befungsi untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme dan diberikan 2 hari sekali.
Setelah digunakan untuk fluida pendingin dalam beberapa jenis alat penukar panas yang digunakan di bidang produksi, pir pendingin ini perlu diregenerasi. Penurunan temperatur air pendingin ini dilakukan dengan menggunakan dua unit cooling tower (satu memiliki 3 fan dan satunya memiliki 2 fan) dan satu unit spray pond . Unit cooling tower dengan 3 fan ini melayani air pendingin untuk proses fermentasi sedangkan unit cooling tower dengan 2 fan melayani air pendingin untuk proses distilasi absolut. Cooling tower di PT. Molindo Raya Industrial memiliki bentuk yang mirip dengan cooling tower di gambar 9.1.
Unit spray pond merupakan satu kolam besar yang terdiri dari banyak pipa dengan banyak nozzle untuk menyemburkan air sehingga terjadi pendinginan. Pendinginan di kolam ini juga dibantu oleh angin yang berhembus. Biaya penggunaan spray pond lebih
murah
bila
dibandingkan
penggunaan
cooling
tower karena
hanya
menggunakan pompa dan nozzle. Temperatur air pendingin ini diharapkan berkisar antara 28-300C. Gambar spray pond dapat dilihat pada gambar 9.2. 86
Gambar 9.1 Cooling tower (sumber : waterclarifier.wordpress.com)
Gambar 9.2 Spray pond (sumber : www.solutech-water.com)
9.1.4 Kompresor
Kebutuhan udara tekan di PT. Molindo Raya Industrial disediakan oleh 3 unit kompresor. Udara tekan ini digunakan untuk menggerakkan control valve yang merupakan unit pengendali akhir dari sistem pengendalian proses, khususnya di unit distilasi. Kompresor yang digunakan merupakan jenis screw compressor . Tiap unit kompresor ini memiliki kapasitas udara 3,5 m 3/ jam dengan tekanan 7 bar dan membutuhkan daya 22 kW. Dari tiga unit kompresor yang ada, hanya dua unit kompresor yang digunakan dan satu sebagai cadangan. Satu unit kompresor dijalankan tanpa henti sedangkan kompresor satunya dijalankan secara otomatis sesuai dengan kebutuhan udara tekan. Umpan udara yang masuk kompresor ini terlebih dahulu dikeringkan dalam unit dryer (desikan).
9.1.5 Power Station
Kebutuhan listrik total di PT. Molindo Raya Industrial adalah sekitar 1700 kVA. Akan tetapi, daya listrik total yang dapat digunakan oleh PT. Molindo Raya
87
Industrial adalah 2770 kVA (cos φ = 0,8). Adanya selisih yang cukup besar antara daya yang digunakan dan daya yang disediakan dikarenakan adanya alokasi listrik untuk plant 2 PT. MIG yang sedang dalam tahap percobaan. Untuk mengantisipasi terjadinya penurunan daya listrik dan pemadaman listrik dari pihak PLN, terdapat dua uni generator. Generator ini berbahan bakar solar dan memiliki daya masingmasing sebesar 1 MW. Apabila terjadi pemadaman listrik dari pihak PLN, generator akan otomatis bekerja dalam selang waktu 3-5 menit setelah terjadinya pemadaman listrik.
9.1.6 Sistem Perpipaan
Sistem perpipaan di PT. Molindo Raya Industrial dapat dibagi berdasarkan warna pipa dan jenis fluida yang dialirkannya sebagai berikut : a) Pipa putih : untuk mengalirkan produk etanol b) Pipa merah : untuk mengalirkan air sebagai pemadam kebakaran c) Pipa cokelat : untuk mengalirkan tetes tebu d) Pipa biru : unutuk mengalirkan air proses dan air pendingin e) Pipa abu : untuk mengalirkan gas karbon dioksida
9.2
Perawatan
9.2.1 Mekanik Statis
Beberapa pekerjaan yang termasuk tanggung jawab dari seksi mekanik statis adalah sebagai berikut : a) Welding b) Pemasangan dan perawatan pipa c) Workshop d) Fabrikasi suku cadang e) Perawatan tangki
9.2.2 Mekanik Rotary
Beberapa pekerjaan yang termasuk tanggung jawab dari seksi mekanik rotary adalah sebagai berikut : a) Perawatan pompa, kompresor, dan blower 88
b) Perawatan boiler c) Perawatan conveyor
9.2.3 Mekanik Listrik dan Instrumentasi
Beberapa pekerjaan yang termasuk tanggung jawab dari seksi mekanik listrik dan instrumentasi adalah sebagai berikut : a) Perawatan instalasi listrik b) Pemasangan indikator untuk pengendalian proses c) Pemasangan dan kalibrasi control valve
89
BAB X QUAL I TY CONTROL DAN ENGINEERING
10.1 Quality Control
Bagian QC di PT. Molindo Raya Industrial bertugas untuk memantau kualitas dari bahan baku, bahan penunjang, dan bahan jadi. Selain itu, jalannya proses produksi juga harus dipantau. Pemantauan jalannya proses produksi etanol ini termasuk bagian fermentasi dan bagian distilasi. Beberapa alat yang digunakan untuk analisis ini antara lain, GC, HPLC, bomb calorimeter , dextrose analyzer , auto-titration, water bath, spectrofotometer, buret, pipet volume, filler , labu erlenmeyer, pemanas, timbangan elektronik, dan beberapa alat lainnya. Pekerjaan dari QC dapat dibagi menjadi beberapa bagian : a) Analisis kualitas tetes tebu Analisis kualitas tetes tebu yang pertama kali dilakukan adalah uji brix larutan. Brix larutan seharusnya mewakili jumlah gula yang terkandung dalam larutan gula. Akan tetapi karena tetes tebu bukan merupakan larutan murni gula dan air, brix hanya menunjukkan kekentalan dari tetes tebu. Tetes tebu yang akan disimpan memiliki spesifikasi minimal 83
0
Bx. Kebutuhan brix yang tinggi ini untuk menghambat
pertumbuhan mikroorganisme sehingga waktu penyimpanan tetes tebu bisa lebih lama.
Selain itu, tetes tebu dianalisis jumlah kandungan gulanya. Kadar gula ini ditentukan menggunakan metode titrasi dengan Fehling. Selain menggunakan Fehling, analisis lebih teliti mengenai kandungan glukosa, fruktosa, dan suksrosa dalam tetes tebu akan dilakukan menggunakan bantuan HPLC ( High Pressure Liquid Chromatography). Kadar gula atau dikenal dengan TSAI ( Total Sugar As Invert ) untuk tetes tebu di Indonesia berkisar pada angka 55%.
Setelah diketahui TSAI dari tetes tebu, dilakukan pula analisis jumlah UFS (Unfermented Sugar ). Analisis jumlah UFS ini dilakukan dengan percobaan fermentasi skala lab dengan jumlah ragi berlebih. Saat proses fermentasi telah selesai, akan diukur lagi jumlah gula yang tersisa. Jumlah gula yang tersisa ini dianggap sebagai jumlah gula
90
yang tidak dapat difermentasi (UFS). UFS ini nilainya berada pada kisaran 10% dari TSAI tetes tebu. Selain itu, dibutuhkan pula pengukuruan kandungan padatan terlatur dalam tetes tebu. Uji ini dilakukan dengan pembakaran dan penentuan massa abu yang tersisa. Abu hasil pembakaran ini memiliki kandungan utama kapur dan pasir.
b) Analisis kualitas batu bara Analisis kualitas baru bara ini sangat diperlukan untuk mencegah terjadinya masalah di boiler batu bara. Analisis ini diawalai dengan preparasi sampel. Metode preparasi dan analisis sampel batu bara secara lengkap dapat dilihat pada laporan tugas khusus yang terlampir pada bagian akhir laporan ini. Batu bara akan diuji nilai kalori pembakaran, moisture, dan ash content .
Analisi kalori pembakaran ini dilakukan dengan menggunakan bomb calorimeter. Spesifikasi minimal kalori pembakaran batu bara di PT. Molindo Raya Industrial adalah 6.000 kkal/ kg. Untuk analisis moisture, digunakan metode gravimetri. Pengeringan batu bara ini dilakukan menggunakan bantuan oven. Dalam hal ini akan ditentukan kandungan FM ( free moisture) dan RM (residual moisture) dari batu bara untuk kemudian ditentukan nilai TM (total moisture). Nilai TM maksimal yang diijinkan adalah 15%-massa. Analisis kandungan abu dalam batu bara juga dilakukan dengan metode gravimetri. Batu bara akan dibakar dalam furnace dengan temperatur sekitar 6000C dan sisanya akan ditimbang agar kandungan abunya dapat ditentukan. Kadar abu dari batu bara yang masuk ke PT. Molindo Raya Industrial biasanya berkisar antara 1011%- massa dengan kualitas terbaiknya bisa mencapai 6%-massa.
c) Analisis kualitas bahan penunjang Bahan penunjang yang perlu diuji kualitasnya antara lain urea, asam fosfat, asam sulfat, dan garam NaCl. Urea dianalisis kadar N-nya dengan metode destruksi Kyel-Dahl dan asam fosfat dianalisis kadar P-nya dengan spektrofotometer. Sedangkan kemurnian asam sulfat diukur dengan titrasi asam basa dan untuk garam NaCl, dianalisis jenis garam dan kemurniannya. Analisis ini tidak dilakukan secara rutin, melainkan hanya dilakukan pada kasus tertentu dan saat akan berganti supplier .
91
d) Pemantauan jalannya proses produksi etanol Jalannya proses fermentasi dipantau berdasarkan pH, brix, kadar alkohol, % dekstrosa sisa, jumlah endapan, dan jumlah sel di larutan fermentasi. Penentuan pH larutan fermentasi dilakukan dengan menggunakan pH meter dan brix ditentukan dengan menggunakan brix meter. Kalibrasi brix meter ini dilakukan setiap tahunnya dengan menggunakan larutan sukrosa. Penentuan pH dan brix larutan fermentasi ini dilakukan setiap satu jam sekali.
Analisis kadar alkohol dalam larutan fermentasi tidak dapat dilakukan secara langsung karena penggunaan alkoholmeter untuk larutan air dan alkohol. Dalam larutan fermentasi
terdapat
banyak
pengotor
sehingga
akan
mengurangi
keakuratan
pengukuran. Mula-mula, 230 mL larutan fermentasi ditambahkan dengan 185 mL air. Campuran ini didistilasi sederhana dengan pemanas menggunakan heating mantle (skala pemanas maksimum) dan kondensor dengan air sebagai fluida pendinginnya. Distilasi dilakukan hingga diperoleh produk sebanyak 230 mL (kurang lebih 1 jam). Hasil distilasi ini kemudian ditentukan kadar alkoholnya dengan menggunakan alkoholmeter. Distilasi dilakukan untuk memisahkan pengotor-pengotor yang ada pada campuran fermentasi. Tes kadar dilakukan sebanyak 3 kali yaitu setelah 10 jam, 20 jam, dan saat pengaliran larutan fermentasi ke bagian distilasi (sekitar 30 jam).
Analisis % dekstrosa sisa dapat dilakukan menggunakan alat dextrose analyzer . Sebelum diukur kandungan dekstrosa sisa dalam alat tersebut, perlu dilakukan sentrifugasi untuk mengendapkan padatan-padatan yang terkandung dalam larutan fermentasi. Sentrifugasi ini dilakukan dengan waktu kurang lebih 5-10 menit. Dari hasil sentrifugasi ini dapat pula diketahui jumlah endapan yang terbentuk. Jumlah endapan ini biasanya memiliki korelasi dengan jumlah total ragi yang ada di dalam larutan fermentasi. Jumlah endapan ini biasanya mencapai kurang lebih 8% saat proses fermentasi berjalan dengan baik. Analisis jumlah endapan dan kadar dekstrosa sisa dilakukan pada akhir proses fermentasi.
Untuk mengetahui jumlah sel secara lebih teliti dapat dilakukan penghitungan jumlah sel total dengan menggunakan counting chamber dan mikroskop. Penggunaan counting 92
chamber ini membutuhkan pengenceran terlebih dahulu untuk meningkatkan keakuratan dari perhitungan jumlah sel. Jumlah sel hidup dan sel mati juga dapat ditentukan dengan teknik pewarnaan dengan metilen biru. Sel yang mati akan berwarna biru dan sel yang hidup akan tetapi tidak berwarna. Perbedaan ini dikarenakan pada sel yang mati permeabilitas sel-nya sudah rusak sehingga zat warna metilen biru bisa menembus membran sel dari ragi dan masuk ke dalam sel.
Selain pemantauan proses fermentasi, dilakukan pula pemantauan proses distilasi. Analisis kadar alkohol pada beberapa komponen dari sistem distilasi ini biasa dilakukan setiap 4 jam sekali atau apabila diperlukan. Selain kadar alkohol, pemantauan proses distilasi juga dilakukan dengan analisis pengotor dalam beberapa komponen, seperti umpan distilasi, TK DMC, refluks rectifier, dan lains sebagainya. Analisis pengotor ini dilakukan dengan bantuan GC (Gas Chromatography). Dengan adanaya analisis pengotor ini, dapat ditentukan laju alir keluar dan masuk dari setiap kolom agar dapat memenuhi target kuantitas dan kualitas dari produk etanol yang telah ditetapkan.
e) Analisis kualitas produk Analisis kualitas produk etanol prima, super, teknis, dan absolut dapat dilihat pada tabel 10.1. Uji kadar etanol dilakukan dengan menggunakan alkoholmeter secara langsung. Hasil pembacaan kadar etanol ini harus dikoreksi dengan tabel koreksi yang telah tersedia. Nilai koreksi ini bergantung pada nilai kadar alkohol yang terbaca pada skala alkoholmeter dan temperatur uji produk tersebut. Uji keasaman dilakukan dengan cara titrasi menggunakan larutan NaOH 0,2 N dan indikator pp satu tetes. Nilai keasaman yang semakin kecil menandakan kualitas etanol yang semakin baik.
Tabel 10.1 Analisis kualitas produk etanol
Prima
Super
TK (teknis)
Absolut
Kadar etanol
Kadar etanol
Kadar etanol
Kadar etanol
Keasaman
PTT
pH
Densitas
PTT
Bau
Bau
Kadar pengotor
Kadar air
Kadar pengotor
93
Uji PTT ( Permanganat Test Time) dilakukan dengan menggunakan senyawa permanganat. Uji PTT ini dilakukan dengan penambahan senyawa permanganat pada produk etanol yang ingin dianalisa. Campuran ini awalnya berwarna pink dan akan berubah menjadi jingga hingga akhirnya warna menghilang. Waktu hilangnya warna ini merupakan hasil dari uji PTT. Uji PTT ini menandakan banyaknya pengotor yang terkandung dalam etanol. Semakin tinggi nilai PTT menunjukkan kualitas etanol yang semakin baik. Untuk mengetahui kadar pengotor dengan pasti, dilakukan uji menggunakan GC. Untuk bau dari etanol kualitas prima dan super harus semirip mungkin dengan standar yang telah disediakan.
Selain uji-uji di atas, uji kadar Cu dalam produk etanol terkadang dilakukan. Uji ini dilakukan apabila ada permintaan khusus dari pembeli. Uji kadar Cu ini dilakukan menggunakan spektrofotometer. Uji kadar air etanol absolut dilakukan dengan metode Karl-Fischer. Alat ini berkerja dengan prinsip titrasi menggunakan senyawa hidrazin. Etanol kualitas TK akan dicampur dengan metanol dan minyak tanah, serta kemudian diberi pewarna metilen biru untuk kemudian dijual sebagai spiritus. Komposisi campuran ini telah diatur oleh pihak bea dan cukai.
Sebelum dikirim ke pembeli, uji-uji terhadap produk etanol ini dilakukan ulang. Batch dalam produk etanol menandakan waktu pengemasan dari etanol. Selain produk etanol, dilakukan pula analisis produk pupuk. Pupuk kalium dianalisis kadar kaliumnya dengan titrasi menggunakan natirum tetrafenilbora. Kadar kalium minimum yang harus terkandung dalam pupuk kalium adalah 34%. Untuk pupuk organik, dilakukan analisis kandungan C dengan metoda gravimetri dan analisis kandungan N dengan metode dekstruksi Kyel-Dahl. Dari analisis kandungan C dan N dalam pupuk organik ini dapat ditentukan nilai C/N rasio-nya. Untuk masalah pengaduan, pihak PT. Molindo Raya Industrial memberikan tenggat waktu maksimal 1 minggu setelah penerimaan barang. Retained sample dari produk yang dikirim ke pembeli disimpan hingga jangka waktu 3 bulan.
94
10.2 Engineering
Bagian engineering ini masih belum memiliki fungsi yang jelas di PT. Molindo Raya Industrial. Beberapa pekerjaan yang ditangani oleh bagian ini antara lain adalah : a) Pembuatan tangki dan kolom b) Perbaikan dan modifikasi alat c) Pengembangan proses, seperti pemanfaatan vinase untuk bahan bakar boiler d) Pekerjaan lain-lain, seperti adanya tindakan tertentu yang harus dilakukan berdasarkan hasil diskusi dalam rapat teknis dan produksi
95
BAB XI BAGIAN LAIN PERUSAHAAN
11.1 Bagian K3LH
PT. Molindo Raya Industrial telah mendapatkan ISO 9000 tahun 2008 pada bulan April 2012 untuk produk utamanya, yaitu etanol. Proyek bagian K3LH saat ini adalah mendapatkan OHSAS 18001 tahun 2007. OHSAS ini berkaitan dengan sistem manajemen kesehatan dan keselamatan kerja di lingkungan perusahaan. Demi mencapai tujuan ini, dilakukan penyuluhan-penyuluhan mengenai kesehatan dan keselamatan kerja. Pada saat menjalani safety induction, dijelaskan beberapa prosedur keselamatan kerja yang harus dijalankan di PT. Molindo Raya Industrial, salah satunya adalah cara penggunaan APAR (Alat Pemadam Api Ringan).
Apabila terjadi kebakaran, orang yang berada di dekatnya diharapkan segera mengambil APAR dari tempatnya. Pertama-tama, pengaman di APAR ini harus dilepaskan. Setelah itu, selang diarahkan ke sumber api dan tekan pedal pada bagian atas APAR untuk mengeluarkan fluida pemadam kebakaran. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan, sebaiknya jangan terlalu dekat dengan sumber api. Jarak aman yang disarankan adalah 2 m. Pada saat mengarahkan selang APAR, dipastikan terlebih dahulu memegang pada bagian ujung selang, bukan pada bagian pangkal selang.
Dalam usaha untuk menerapkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 23 Tahun 1997 Tentang Pengelolaan Lingkungan, PT. Molindo Raya Industrial menerapkan kebijakan-kebijakan sebagai berikut : 1. Perusahaan berupaya untuk memenuhi perundangan, peraturan, dan persyaratan lingkungan yang berlaku. 2. Dengan perangkat, sarana, dan prasaran yang dimiliki serta kerja sama dengan instansi terkait, perusahaan berupaya mencegah pencemaran dan menekan dampak negatif yang mungkin timbul dari kegiatan usahanya. 3. Perusahaan berupaya meminimalkan limbah yang berpotensi mencemari lingkungan dengan berbagai cara yang memungkinkan.
96
4. Perusahaan melakukan evaluasi dan kaji ulang secara berkala untuk menjamin pelaksanaan program pengelolaan lingkungan menuju perbaikan secara bertahap dan berkelanjutan. 5. Perusahaan membina kepekaan, kesadaran, dan kepedulian lingkungan sehingga seluruh karyawan memahami, menghayati, dan mampu menerapkan kebijakan ini. 6. Semua karyawan dengan sadar berkewajiban untuk memperhatikan lindungan lingkungan dalam kegiatan kerja mereka sehari-hari. 7. Pemantauan dan pembinaan dari pelaksanaan penerapan lindungan lingkungan diserahkan ke suatu “Panitia Pembina Keselamatan dan Kesehatan Kerja dan Lingkungan Hidup (P2K3LH)” dan “Badan Keselamatan dan Kesehatan Kerja dan Lingkungan Hidup (BK3LH).
11.2 Bagian Pembelian
Pembelian di PT. Molindo Raya Industrial menggunakan prinsip minimal terdapat dua supplier untuk setiap jenis barang, kecuali untuk barang-barang yang dijual oleh ATPM (Agen Tunggal Pemegang Merk). Penggunaan supplier yang lebih dari satu ini dimaksudkan untuk mengantisipasi adanya masalah dengan supplier sehingga tidak mengganggu jalannya proses produksi. Bagian pembelian mengurusi pembelian barang barang yang dibutuhkan oleh bagian-bagian yang ada di PT. Molindo Raya Industrial. Setiap bagian ini memiliki budget untuk memenuhi kebutuhannya masing-masing. Untuk pembelian barang dengan harga yang mahal, diperlukan campur tangan dan persetujuan dari pihak pemakai pada transaksi pembelian yang dilakukan. Diagram alir proses pembelian suatu barang di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 11.1.
97
Gambar 11.1 Diagram alir pembelian barang
98
Bagian pembelian ini mengurusi pembelian : a) Bahan baku utama : tetes tebu (molase). Pembelian tetes dilakukan melalui proses tender pada PT. Perkebunan Negara oleh pihak direksi atau pihak yang ditunjuk oleh direksi. Bagian pembelian hanya menerima DO dan memastikan pengiriman tetes berlangsung dengan baik. Pembelian tetes dilakukan dalam periode waktu Mei hingga Desember untuk kebutuhan produksi selama 1 t ahun. b) Bahan penolong produksi : urea (pembelian setiap 3 bulan sekali), NaCl, asam sulfat (pembelian 1 atau 2 kali seminggu), asam nitrat, aquasorb, biocide (pembelian 1 bulan sekali). c) Bahan untuk konstruksi : pelat logam, cat. Pembangunan tangki menggunakan kontraktor yang sudah langganan, tanpa melalui tender . d) Kendaraan (termasuk truk dan mobil dinas persuhaan) dan suku cadang kendaraan. e) Alat tulis kantor. f) Komputer dan printer. g) Batu bara : stok dijaga tidak di bawah 1000 ton (memiliki 3 atau 4 pemasok). Pembelian dilakukan dengan membandingkan penawaran dari beberapa pemasok dan pengujian kualitas batu bara yang ditawarkan. h) Pembelian barang-barang lain yang tidak direncanakan, seperti kerusakan yang tidak diprediksi dan pembelian barang-barang tertentu yang dikehendaki oleh pihak direksi. i) Pembelian lain-lain yang dibutuhkan oleh bagian-bagian di PT. Molindo Raya Industrial.
11.3 Bagian Penjualan
Bagian penjualan ini dibagi menjadi beberapa seksi berikut : 1. Penjualan (Sales) Seksi sales ini dapat dibagi jadi menjadi dua, yaitu penjualan etanol dan penjualan pupuk. Untuk meningkatkan penjualan produk etanol, a da beberapa pegawai sales yang keliling. Akan tetapi, penjualan etanol tidak bisa secara bebas karena penjualan alkohol diawasi secara ketat oleh pihak bea dan cukai. Untuk melakukan suatu transaksi penjualan etanol, harus ada persetujuan dari pihak bea dan cukai. Penjualan etanol ada 99
yang dilakukan melalui distibutor dan dilakukan secara langsung. Distributor yang digunakan merupakan anak perusahaan PT. Molindo Raya Industrial, yaitu PT. Sumber Kita Indah yang tersebar di pulau Jawa. Untuk pasar dalam negeri, sebagian besar pasar penjualan masih di Pulau Jawa dan kota Medan. Proses penjualan ke luar negeri dilakukan secara langsung oleh pihak PT. Molindo Raya Industrial, antara lain Filipina dan Singapura. Beberapa contoh perusahaan di luar negeri yang membeli etanol dari PT. Molindo Raya Industrial adalah Total dan Chevron.
Pasar dari penjualan etanol adalah industri farmasi, kosmetik, minuman, rokok, printing , dan industri pelarut. Selain industri yang telah disebutkan, etanol juga dapat digunakan sebagai campuran bahan bakar kendaraan bermotor. Kualitas etanol yang sekarang dipasarkan adalah kualitas prima, super, prima final, super final, absolut, dan spiritus. Untuk kualitas non food-grade, perusahaan ini terkadang membeli etanol dari pihak lain untuk diolah terlebih dahulu dan/ atau dijual secara langsung dengan jumlah sekitar 10.000-15.000 kL setiap tahunnya. Selama perjalanannya, PT. Molindo Raya Industrial mampu memenuhi permintaan yang ada di pasar.
Pemasaran produk di
industri ini tidak perlu melalui iklan karena etanol bukan merupakan kelompok consumer goods dan penjualannya diawasi ketat oleh pihak bea cukai dan. Peningkatan penjualan etanol setiap tahunnya sekitar 1 sampai 2 pembeli. Oleh karena itu, kegiatan penjualan sebagian besar pada pemeliharaan hubungan kerja sama dengan pelanggan lama.
Etanol dijual dengan kemasan drum, wadah EPC (wadah berbentuk balok dari bahan plastik dengan kapasitas 1000L), dan tangki. Pembelian etanol dengan kemasan drum biasanya tergantung perjanjian apakah pembelian tersebut termasuk dengan drum-nya atau tidak. Penjualan etanol dengan wadah EPC sudah jarang digunakan, hanya permintaan pembeli tertentu dan wadah tersebut merupakan milik pembeli. Penjualan spiritus juga masih di bawah pengawasan bea cukai. Spiritus merupakan etanol kualitas TK yang telah dicampur dengan metilen biru dan bahan bakar ( petroleum). Penjualan spiritus dilakukan melalui agen dalam kemasan drum untuk selanjutnya dikemas ulang dalam jumlah yang lebih kecil oleh pihak agen tersebut. Penjualan etanol terkadang dicampur dengan bitrex (senyawa yang sangat pahit) agar tidak dikonsums 100
Penjualan pupuk kalium langsung disalurkan kepada agen. Agen tersebut yang bertugas untuk menjual pupuk ke perkebunan-perkebunan. Produk pupuk organik langsung disalurkan ke PT. Petrokimia Gresik karena produk ini merupakan produk bersubsidi dari pemerintah. Pupuk organik dijual dalam kemasan karung dengan berat 40 kg tiap karungnya sedangkan pupuk kalium dijual dalam kemasan karung dengan berat 50 kg tiap karungnya.
2. Administrasi Administrasi penjualan bertugas untuk menerima pemesanan, mengatur pengiriman, melakukan penagihan, dan bertanggung jawab hingga proses pembayaranan. Selain itu, bagian administrasi ini juga bertugas untuk melakukan kegiatan surat-menyurat.
3. Distribusi : Gudang Alkohol Bagian gudang alkohol bertugas untuk mengawasi pengisian alkohol ke dalam kemasan-kemasan yang digunakan. Untuk pengiriman menggunakan tangki, tangki harus diperiksa terlebih dahulu apakah sudah memenuhi kualifikasi yang ditentukan agar etanol yang dikirim ke pihak pembeli tidak terkontaminasi dengan sisa-sisa bahan lain.
4. Transportasi Untuk transportasi produk, PT. Molindo Raya Industrial memiliki kendaraan sendiri yang berjumlah 18 unit. Akan tetapi, kendaraan yang dimiliki oleh perusahaan ini hanya mampu mengakomodasi 20-25% produk yang dijual ke pihak pembeli. Oleh karena itu, sebagian besar pengiriman masih dilakukan oleh pihak luar. Apabila manajemen transportasi berjalan dengan baik, PT. Molindo Raya Industrial yakin bahwa transportasi yang diurus oleh internal ini lebih menguntungkan dibandingkan penggunaan jasa dari pihak luar. Dalam waktu dekat direncanakan bagian transportasi akan dipecah menjadi suatu perusahaan sendiri. Pengiriman etanol ke luar negeri biasa dilakukan dengan truk tangki yang kemudian naik kapal pengiriman barang ke luar negeri dan terkadang menggunakan kapal tanker untuk jumlah pengiriman etanol yang besar.
101
11.4 Bagian Inventaris
Inventariasi di PT. Molindo Raya Industrial mencakup inventariasasi bahan mentah, bahan jadi, dan suku cadang. Penjelasan dari masing-masing bagian tersebut adalah sebagai berikut : 11.4.1
Inventaris Bahan Mentah
Inventarisasi bahan baku utama berupa tetes ini tidak dapat dilakukan dengan metode FIFO ( First In First Out ). Hal ini dikarenakan tetes tebu yang diterima memiliki kualitas yang sangat beragam. Dalam beberapa kasus, tetes yang lebih dahulu diterima saat akan digunakan untuk proses fermentasi tidak memenuhi kualifikasi sehingga perlu dilakukan pencampuran dengan tetes tebu dari tangki yang lain terlebih dahulu.
Pengadaan bahan penolong dan bahan bakar tidak boleh dilakukan dengan sistem zero inventory. Hal ini untuk menghindari terjadinya kelangkaan bahan dan kendala di pengiriman barang. Bahan penolong yang diperlukan untuk proses fermentasi antara lain urea, asam sulfat, asam fosfat, dan defoamer . Untuk pembersihan pipa pipa diperlukan asam nitrat. Pembersihan lumut dan kotoran pada spray pond membutuhkan aquasorb YID 195 dan aquasorb AR 18, sedangkan untuk pengolahan air umpan boiler dibutuhkan aquasorb 21, 32, dan 33.
Bahan bakar yang digunakan di PT.Molindo Raya Industrial antara lain batu bara, solar, dan residu minyak. Stok minimal batu bara adalah 1.000 ton. Solar dibutuhkan sebagai bahan bakar generator dan bahan bakir mesin bajak, escavator , dan beberapa mesin lainnya. Stok untuk residu minyak ini sekitar 200 kL. Residu minyak ini digunakan sebagai bahan bakar boiler minyak apabila terdapat masalah pada boiler batu bara.
11.4.2
Inventaris Produk
Inventarisasi barang jadi menggunakan sistem FIFO. Dalam hal ini, produk etanol yang pertama kali dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan harus dikeluarkan pertama kali pula saat akan dijual ke pembeli. Dengan metode ini, diharapkan
102
penyimpanan produk tidak terlalu lama dan kualitas dari produk tidak berubah secara signifikan dalam rentang waktu penyimpanan ini.
11.4.3
Inventaris Suku Cadang
Untuk inventarisasi suku cadang kendaraan diterapkan sistem zero inventory. Dalam hal ini, tidak dilakukan penyimpanan suku cadang kendaraan untuk mengantisipasi terjadinya kerusakan pada kendaraan. Sistem ini dapat diterapkan untuk pengadaan suku cadang karena pembelian suku cadang yang cukup mudah. Selain itu, suku cadang banyak ketersediaannya dan dijual di banyak tempat.
11.4.4
PPIC (Planni ng Production I nventory Contr ol )
Di PT. Molindo Raya Industrial, PPIC yang dilakukan lebih ke arah perhitungan jumlah bahan baku dan pengaturan stok produk siap jual. Perhitungan jumlah bahan baku ini telah dilakukan pada tahun sebelumnnya berdasarkan perkiraan dan pemesanan produk di tahun selanjutnya. Perhitungan jumlah bahan baku ditentukan berdasarkan jumlah hari kerja yang telah direncanakan dan kapasitas produksi tiap hari yang akan ditetapkan. Hasil perhitungan ini akan diserahkan ke bagian pembelian. Bagian pembelian kemudian akan mengatur penyediaan bahan-bahan tersebut.
11.5 Bagian Personalia
Pekerja di PT. Molindo Raya Industrial berjumlah 418 orang, yang terdiri dari 373 pekerja laki-laki dan 45 pekerja perempuan. Peta pendidikan dari pekerja di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada tabel 11.1.
Tabel 11.1 Peta pendidikan pekerja PT. Molindo Raya Industrial
Pendidikan
Jumlah Pekerja
S1 atau lebih
54 orang
Diploma
16 orang
SMU / SMK
165 orang
SMP
66 orang
SD/ tidak berpendidikan
117 orang
103
Selain 418 pekerja tersebut, terdapat pekerja musiman untuk bagian pengomposan sekitar 30 orang. Jabatan di PT. Molindo Raya Industrial ada yang merupakan jabatan fungsional dan jabatan struktural. Jabatan struktural merupakan jabatan yang memiliki bawahan dan bekerja secara tim sedangakn jabatan fungsional merupakan jabatan yang tidak memiliki bawahan dan bekerja untuk dirinya sendiri. Jabatan fungsional ini biasanya langsung bertanggung jawab ke Direktur Utama. Struktur organisasi di PT. Molindo Raya Industrial dapat dilihat pada gambar 11.2.
Gambar 11.2 Struktur organisasi di PT. Molindo Raya Industrial
Syarat pendidikan minimal S1 diperuntukkan pada tingkat Kasie (supervisor) ke atas. Sarjana Teknik Kimia memiliki kesempatan untuk menjalani karirnya mulai tingkat operator hingga Direktur. Sarjana Teknik Kimia memiliki peluang untuk masuk di beberapa bagian berikut : a) Produksi Etanol b) Unit Pengolahan Pupuk c) Quality Control 104
d) Utility and Maintenance e) Engineering
Pekerja di PT. Molindo Raya Industrial mendapat jaminan sosial dan tunjangantunjangan sebagai berikut : a) Jaminan Sosial Tenaga Kerja (Jamsostek), meliputi jaminan kecelakaan pada jam kerja, jaminan kematian, dan jaminan hari tua. b) Jaminan pemeliharaan tenaga kerja yang diolah sendiri oleh PT. Molindo Raya Industrial, meliputi biaya pengobatan. Biaya pengobatan yang ditanggung hanya pekerja. Nilai jaminan biaya pengobatan sementara ini tidak dibatasi. Penanggungan biaya pengobatan untuk keluarga pekerja direncanakan akan berjalan mulai tahun 2013. c) Extra cover , yang meliputi jaminan untuk kecelakaan di luar jam kerja. Jaminan ini dibantu oleh pihak ketiga yang merupakan pihak penyedia jasa asuransi. d) Tunjangan Hari Raya (THR), tunjangan ini diberikan dua kali setiap tahunnya, yaitu waktu Hari Raya Idul Fitri dan Hari Natal.
PT. Molindo Raya Industrial melakukan rekruitasi pekerjanya melalui : a) Kerja sama dengan Dinas Tenaga Kerja b) Kerja sama dengan Instansi Pendidikan, baik tingkat SMU/SMK maupun tingkat Diploma dan Sarjana c) Lembaga periklanan lowongan kerja
Tahapan penerimaan pegawai di PT. Molindo Raya Industrial adalah sebagai berikut : i. ii.
Seleksi administratif : ijasah dan CV (Curicullum vitae). Wawancara awal : dilakukan oleh Manajer Personalia dan pihak yang membutuhkan pekerja, biasanya tingkat Kasie atau Kabag.
iii.
Tes psikologi.
iv.
Wawancara akhir : wawancara ini dilakukan apabila diperlukan, biasanya membahas masalah gaji, tunjangan-tunjangan, fasilitas, dan kapan bisa mulai bekerja. Wawancara ini hanya dilakukan oleh Manajer Personalia.
v.
Masa percobaan : 6 bulan. 105
11.6 Bagian Pengembangan Sumber Daya Manusia
Bagian pengembangan SDM ini bertugas untuk mengatur pemberian pelatihan pelatihan untuk memenuhi kompetensi yang harus dimiliki oleh para pekerja. Ada tiga jenis kompetensi yang harus dimiliki pekerja di PT. Molindo Raya Industrial, yaitu : a) Kompetensi inti, meliputi pengetahuan mengenai visi, misi, dan nilai-nilai perusahaan. Selain itu, pengetahuan mengenai keamanan dan keselamatan kerja juga termasuk dalam kompetensi inti. b) Kompetensi generik, meliputi kemampuan mengenai leadership dan problem solving . Kompetensi ini lebih ditekankan untuk tingkat supervisor (Kasie) ke atas. c) Kompetensi spesifik, yang merupakan kemampuan yang harus dimiliki pekerja sesuai dengan bidangnya, misalnya untuk bagian produksi etanol harus memiliki pengetahuan di bidang proses fermentasi dan distilasi.
Untuk memenuhi kompetensi yang diharapkan ini, terdapat beberapa pelatihan sebagai berikut : a) Pelatihan mengenai visi dan misi perusahaan, serta nilai-nilai yang dianut perusahaan selama 1 sampai 2 hari untuk para pekerja baru. b) Pelatihan rutin mengenai cara penggunaan APAR (Alat Pemadam Api Ringan) dan penjelasan mengenai visi dan misi perusahaan, serta nilai-nilai yang dianut perusahaan setiap 1 tahun sekali yang dikemas dalam suatu acara keakraban, seperti outbound . c) Pelatihan untuk meningkatkan kompetensi spesifik sesuai keperluan. d) Pelatihan bahasa Inggris untuk tingkatan supervisor , staff, dan manajer, khususnya yang banyak berhubungan dengan pihak asing. e) Beberapa pelatihan lain yang diperlukan.
Pelatihan-pelatihan yang diberikan ini merupakan hasil dari evaluasi kinerja sumber daya manusia di tahun sebelumnya. Dari hasil evaluasi ini, akan diputuskan kompetensi apa yang perlu ditingkatkan dan melalu pelatihan apa kompetensi ini dapat ditingkatkan. Pelatihan yang diberikan ini ada yang diberikan oleh pihak internal perusahaan dan pihak publik. Pihak internal biasanya memberikan pelatihan untuk meningkatkan kompetensi inti dari para pekerja, sedangkan pihak publik memberikan 106
pelatihan untuk meningkatkan kompetensi generik dan kompetensi spesifik. Jenjang pelatihan yang akan diberikan pada lulusan baru sarjana S1 kurang lebihnya adalah sebagai berikut : i.
Pelatihan oleh pihak internal perusahaan untuk memberikan kompetensi inti.
ii.
Pembimbingan oleh bagian yang berkaitan selama masa percobaan, yaitu 6 bulan.
iii.
Pelatihan-pelatihan untuk meningkatkan kompetensi generik dan spesifik sesuai kebutuhan masing-masing pekerja baru.
Dengan adanya pelatihan-pelatihan di atas, diharapkan para pekerja baru telah memenuhi spesifikasi jabatan yang telah ditetapkan oleh pihak perusahaan. Pemenuhan spesifikasi jabatan ini diharapkan untuk tercapai setelah masa percobaan berakhir.
11.7 Bagian Keamanan
Keamanan di PT. Molindo Raya Industrial dikelola secara mandiri. Keseluruhan lahan PT. Molindo Raya Industrial ini kurang lebih 100 hektar. Dari keseluruhan lahan ini terdapat 12 pos keamanan, dimana masing-masing pos tersebut dijaga oleh satu orang petugas keamanan. Setiap pos ini bertugas untuk menjaga keamanan di sekitar pos tersebut. Petugas keamanan ini tidak selalu bertugas pada pos yang sama, melainkan berpindah dari pos yang satu ke pos yang lainnya.
107
DAFTAR PUSTAKA
A.Kent, James, “ Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry Tenth Edition”, Kluwer Academic/ Plenum Publishers, New York, 2003, 474-477. Demirbas, Ayhan, “Green Energy and Technology: Biofuels”, Springer -Verlag, London, 2009, 108-109. F. Doherty, M.; T.Fidkowski, Z.; F. Malone, M.; dan Taylor, R., “ Perry’s Chemical Engineers’ H andbook 8 th Edition Section 13”, McGraw-Hill, USA, 2008, 4-5. Garrett, Reginald dan Grisham,Charles, “ Biochemistry, 2 nd edition”, Brooks Cole,USA, 2006, 238-256. J. Ennis, Bryan; Witt, Wolfgang; Weinekotter, Ralf; Sphar, Douglas; Gommeran, Erik; H.Snow, Richard; Allen, Terrt; J. Raymus, Grantges; dan D. Lister, J ames, “ Perry’s Chemical Engineers’ Handbook 8 th Edition Section 21”, McGraw-Hill, USA, 2008, 118-119. J. Geankoplis, Christie, “Transport Processes and Unit Operations Third Edition ”, Prentice-Hall International, Inc., USA, 1993, 489-495. J.Waites, Michael; L.Morgan, Neil; S.Rockey, John; dan Higton, Gary, “ Industrial Microbiology : An Introduction”, Blackwell Science Ltd, Great Britain, 2001, 15-19. Olbrich, Hubert, “The Molasses”, Fermentation Zuckerindustrie, Berlin (Germany), 1963, 4-6, 30-34 .
Technologist,
Institut
für
Periyasamy, Shanmugam; Venkatachalam, Sivakumar; Ramasamy, Sridhar; dan Srinivasan, Venkatesan, “ Production of Bio-ethanol from Sugar Molasses Using Saccharomyces cerevisiae”, Modern Applied Science vol.3, no.8, 2009, 32 -37. Schaechter, Moselio, “ Eukaryotic Microbes”, Elsevier Inc., USA, 2012, 4. Shakhashiri, Prof., “Chemical of the Week : Ethanol ”, General Chemistry, www.scifun.org, 2009. Setiadi, Tjandra, “ Diktat Kuliah TK-2206 Sistem Utilitas 1 : Pengolahan dan Penyediaan Air ”, Program Studi Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2007, 1-4 – 1-5, 4-1 – 4-20. United States Environmental Protection Agency, “ A Citizen’s Guide to Incineration”, U.S.EPA, Washington, 2002. waterclarifier.wordpress.com/desain-cooling-tower/cooling_tower1-600x453/ akses : 18 Juli 2012)
108
(tanggal
