BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Tepung Jagung (Tepung Maizena)
Menurut Suarni (2005) komposisi yang terkandung dalam tepung jagung lokal adalah sebagai berikut : - Wujud
: Padat, Bubuk berwarna putih
- Air
: 9,76 %
- Abu
: 0,79 %
- Lemak
: 1,86 %
- Protein
: 6,97 %
- Serat kasar
: 1,06 %
- Karbohidrat
: 79,56 %
- pH
: 4-5
2.1.2. Hidrogen
- Kenampakan
: Gas tidak berwarna
- Densitas
: 0.0899 gr/lt
- Specific Gravity
: 0.0694
- Specific Volume
: 193 cuft/lb (21.1oC)
- Boiling Point
: -252oC
- Auto-Ignation Temperature
: 580oC
- Komposisi
:
Hidrogen
= 99.99%
Moisture
= < 5 pp
O2
= < 5 ppm
CO
= < 1 ppm
(Sumber PT. Aneka Gas, Gresik, Jawa Timur)
2.1.3. Air
Sifat Fisis dan kimia - Fase
: Cair
- pH
: 6,8 - 7,5
- Kadar Cl2
: Max 0,5 ppm
- Kesadahan
: Max 50 ppm
- Kekeruhan
: Max 2 Ntu ( Sumber : Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 1984)
2.1.4. Sorbitol
- Kenampakan = Cair, bening, - Komposisi Sorbitol
= Minimal 67.4%
Air
= Minimal 30%
Glukosa
= Maksimal 0.65%
Maltose
= Maksimal 1.08%
Maltotriosa
= Maksimal 0.87%
pH
=5-7
2.2. Spesifikasi Bahan Penunjang 2.2.1. Enzim α-amylase
Sifat Fisika dan kimia wujud
: cair
Warna
:clear brown
Spesific gravity
:1.15 – :1.15 – 1.25 1.25 g/ml
pH stabil
: 6,0 – 6,0 – 7,0 7,0
pH optimum
: 6,0-6,5
pH inaktivasi
: 5,0
Suhu maksimum
: 900C (untuk liquefaction)
Unsur pendukung : Ca 2+ digunakan untuk aktivasi
Toxicity Tinjuana keamanan : berbahaya bila ditelan atau dihirup
2.2.2. Spesifikasi HCl (32%)
Sifat kimia dan fisika Kenampakan
: cair
Warna
: bening hingga kuning terang
0
Titik didih
:83 C @ 760 mmHg
Titik leleh
: -46.20C
Specific gravity
: 1.15 (air=1)
Sifat Thermodinamika
Toxicity Berbahaya jika terkena kulit atau tertelan
2.2.3. Spesifikasi NaOH
Sifat fisika dan kimia Bentuk
: padatan
Kemurnian
: 99% sisanya natrium karbonat
Kenampakan
:bening
pH
: 14.0
Titik didih
: 1020C (5%terlarut)
Titik leleh
:-40C (5% solution)
Sifat thermodinamika
Toxicity
2.2.4. Katalis Nikel
Menurut Othmer (1989) kandungan dari nikel adalah sebagai berikut : - Kenampakan
: Bubuk, warna kelabu
- Ukuran
: 10 - 60 μm
- Komposisi kimia
: – Ni
: 96 %W
– Al
: 4 %W(seperti Al2O3)
- Densitas pada fase solid : 8.1 g cm -3 - Densitas partikel : 3.32 g cm -3 - Porosity : 0.59 cm - Pure Vol : 0.178 cm 3g-1
2.1.6. Karbon Aktif
Sifat fisis dan kimia - Kenampakan
: Hitam, tak berbau, granular, bubuk
- Spesific gravity
: 0,2- 0,75
- Titik didih
: 48270C
- Diameter pori
: 10-200
- Ukuran partikel
: 0.2-5 mm
- Daya serap
: 75-100%
- pH
: 8-10
2.3. Konsep Proses 2.3.1. Dasar Reaksi
Bahan baku tepung jagung/maizena mengandung pati sebanyak 79,56 %, untuk dapat memecah pati menjadi monomer maka dilakukan proses hidrolisis enzimatik pati mengunakan enzym α-amylase da glukoamylase terlebih dahulu untuk mendapatkan 97-99 % glukosa sebelum proses pembentukan sorbitol dilaksanakan. Reaksi yang terjadi adalah : (C6H10O5)n + H2O
enzim α-amilase
C6H12O6
Pati
Glukosa
Reaksi pembentukan sorbitol merupakan reaksi hidrogenasi katalitik glukosa dengan menggunakan katalis nikel tanpa reaksi samping. Reaksi yang terjadi adalah : C6H12O6 + H2
katalis Ni 140oC 70 atm
Glukosa
C6H14O6 Sorbitol
2.3.2. Mekanisme Reaksi
Pada proses produksi sorbitol dari tepung jagung, terdapat 2 mekanisme reaksi yaitu reaksi hidrolisis pati dan hidrogenasi katalitik. Reaksi pembuatan glukosa dari pati dengan katalisator enzim dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Pati dengan enzim membentuk zat antara (ES) K1
E + S
ES
K2
2. ES dan air bergabung membentuk glukosa ES + W
K3
P
Dimana : E = enzim
ES = enzim substrat
S = substrat
P = glukosa
W = air
Mekanisme reaksi hidrogenasi katalitik glukosa menjadi sorbitol dengan katalis nikel melalui beberapa tahap reaksi, yaitu : 2H+
(1) H2 (2)
O C
H
O
Ni
C
H
C
OH
HO
C
H
Ni
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
+ 2Ni*
CH2OH (3)
O
Ni
C
CH2OH Ni
OH
H
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
+ 2H+
CH2OH
CH2OH
Tahapan dalam proses hidroenasi katalitik yaitu : - Tahap ke-1 Pada tahap ini gas H 2 membentuk radikal bebas yang terdifusi kedalam gas-liquid interface. - Tahap 2 Pada tahap ini difusi dari radikal bebas hidrogen berlanjut dari gas-liquid interface ke bulk liquid. - Tahap 3 Pada tahap ini terjadi adsorbs dari bulk liquid ke permukaan katalis Ni - Tahap 4 Pada tahap ini terjadi reaksi permukaan, yaitu larutan glukosa yang teradsorbsi ke permukaan katalis bereaksi dengan gas hydrogen membentuk sorbitol.
- Tahap 5 Pada tahap ini produk sorbitol akan terdesorbsi dari permukaan katalis ke dalam bulk liquid.
2.3.3. Kondisi Operasi
Kondisi operasi pada prose produksi sorbitol dari tepung jagung dibagi 2 yaitu hidrolisis
enzimatis
pembentukan
dan
glukosa
hidrogenasi
dengan
katalitik.
hidrolisis
Kondisi
operasi
menggunakan enzim
dimulai
dari
α-amylase
dan
glukoamylase merupakan reaksi heterogen padat-cair serta bersifat endotermis. Pada reaksi hidrolisis ini, menggunakan 2 reaktor yaitu untuk tahap likuifikasi dan sakarifikasi. Sebelum masuk tahap likuifikasi dilakukan pencampuran bahan baku, enzim dan pengaturan pH dalam mixer. Setelah melalui likuifikasi, campuran masuk ketahap sakarifikasi, dalam tahap ini, campuran ditambahkan enzim glukoamylase dan HCl sebagai pengatur pH. Setelah terjadi reaksi, produk hasil reaksi hidrolisis dimasukkan kedalam Rotary Filter untuk memisahkan filtrate dari slurry. Filtrate hasil pemisahan kemudian dialirkan ke mixing tank kedua untuk persiapan menjalani proses hidrogenasi katalitik. Adapun kondisi operasi hidrolisis enzimatisnya sebagai berikut : a. Perbandingan katalis di dalam mixing tank pertama Jumlah enzim
yang ditambahkan dalam mixer sejumlah 0,5-0,8 kg/ton dari
jumlah tepung jagung dan jumlah enzim yang ditambahkan dalam tangki sakarifikasi sejumlah 0,8-1 liter/ton. b. Temperatur dan pH Reaksi berjalan pada temperature 50oC dan pH 4-4,5. c. Tekanan Reaksi berjalan pada tekanan 1 atm. d. Residence Time Residence time didalam reactor adalah 60-72 jam.
Reaksi pembentukan sorbitol dari hidrogenasi glukosa dengan katalis nikel merupakan reaksi heterogen gas-cair-padat dan bersifat eksotermis. Pada reaksi hidrogenasi katalitik ini dipilih system reactor slurry berpengaduk. Pencampuran antara glukosa hasil proses hidrolisis enzimatis dan katalis nikel dilakukan didalam
mixer tank kedua yang dilengkapi dengan pengaduk, setelah
glukosa dan katalis nikel tercampur sempurna dimasukkan kedalam reactor yang dilengkapi dengan pengaduk untuk mencampur reaktan fase cair (glukosa) dengan fase gas (hidrogen) dan katalis nikel padat, juga sekaligus sebagai tempat terjadinya reaksi. Gas hydrogen masuk ke dalam reactor dengan dilewatkan distributor. Setelah terjadi reaksi, produk hasil reaksi dimasukkan kedalam tangki pengendapan, untuk memisahkan katalisnya. Adapun kondisi operasi hidrogenasi katalitiknya sebagai berikut : e. Perbandingan katalis di dalam glukosa Jumlah katalis yang ditambahkan dalam reactor sejumlah 4% dari jumlah gula. f. Temperatur Reaksi berjalan pada temperature 140 oC g. Tekanan Reaksi berjalan pada tekanan 70 atm h. Residence Time Residence time didalam reactor adalah 165 menit
2.3.4. Tinjauan Kinetika dan Termodinamika Tin jauan Ki netika
Secara umum persamaan laju reaksi hidrolisis yang dikatalisis oleh enzim dirumuskan oleh Michaelis-Menten sebagai berikut :
[ ] [ ]
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa laju reaksi dapat diperbesar dengan meningkatkan konsentrasi substrat, dalam hal ini adalah konsentrasi pati jagung. Sedangkan pada proses hidrogenasi katalitik, mencari hubungan pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi. Model kinetika reaksi hidrogenasi glukosa membentuk sorbitol yaitu : 0.6
-rA = k.CA .CB
(Multiphase Reaction Eng. For Fine Chemicals And pharmaceuticals, Ramachandran P.A, page 63)
Data dari Omni Book, Levenspiel, 1993, diketahui : Harga k (konstanta kecepatan reaksi) dari reaksi hidrogenasi glukosa membentuk sorbitol pada suhu 140 oC adalah k = 5,96 . 10
-6
()
Berdasarkan pendekatan dari persamaan Archenius k = A.
⁄
Dalam hubungan ini : k
: konstanta kecepatan reaksi
A
: factor frekuensi tumbukan
Ea
: Energi aktivasi
R
: Konstanta gas
T
: suhu Dari persamaan di atas harga A, Ea dan R adalah suatu konstanta, sehingga
harga k hanya dipenuhi oleh suhu. Konstanta kecepatan reaksi (k) akan semakin besar dengan adanya kenaikkan suhu.
Ti nj auan Termodinamika
Reaksi hidrolisis enzimatis pati menjadi glukosa merupakan reaksi endotermis, yaitu reaksi yang membutuhkan panas. Berdasarkan hukum Van’t Hoff :
Untuk reaksi endotermis (∆H positif) maka konstanta kesetimbangan (K) akan meningkat dengan naiknya suhu reaksi. Hal ini mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke kanan (produk) dan konversi meningkat. Sedangkan nilai enthalpy (∆H) dihitung berdasarkan rumus :
Sedangkan reaksi hidrogenasi gllukosa membentuk sorbitol merupakan reaksi eksotermis dan irreversible. Hal ini dapat dibuktikan dengan meninjau aspek termodinamikanya. C6H12O6 + H2
katalis Ni 140 C 70 atm o
Glukosa
C6H14O6
∆H= + 58,2 KJ (ullman’s vol. A-25)
Sorbitol
Dalam reaksi-reaksi kimia, perubahan energi pada umumnya berlangsung dalam bentuk perubahan kalor, sehingga dikenal adanya reaksi eksoterm yaitu suatu reaksi kimia yang menghasilkan kalor serta reaksi endoterm yaitu suatu reaksi kimia yang membutuhkan kalor.
Jika melihat reaksi hidrogenasi diatas, maka reaksi hidrogenasi glukosa membentuk sorbitol adalah reaksi eksoterm karena dari reaksi diatas tiap mol dari glukosa menghasilkan panas sebesar 58,2 kJ. Untuk mengetahui apakah reaksi merupakan reaksi searah atau dapat balik dapat dihitung dari harga konstanta keseimbangan (K). Ener gi Gibbs (∆G of ) masing-masing komponen pada suhu 298 o K adalah ∆Gof C6H12O6 = -102,47 kkal/mol ∆Gof C6H14O6 = -124,21 kkal/mol ∆Gof H2 = 0 Maka ∆Go reaksi = ∆Gof (produk) - ∆Gof (reaktan) = -124,21 – (-102,47) = -21,74 kkal/mol = -21.740 kal/mol ∆Go = - RT ln K ln K = - ∆Go/RT = 21.740/1,987 x (140 + 273) = 26,5 K =
= 3,19 x 10 11 Karena harga K sangat besar, maka reaksi berjalan ke kanan dan dianggap satu arah.
2.3.5. Perbandingan Mol Reaktan
Perbandingan berat campuran antara tepung jagung dan air yaitu 7:3. Perbandingan mol antara glukosa dan hidrogen secara stoikiometri adalah 1 : 1 dengan hydrogen excess 5%.
2.3.6. Konversi
Konversi reaksi hidrolisis enzimatis pati dapat membentuk glukosa hingga 9799%. Konversi reaksi antara glukosa dan hydrogen membentuk sorbitol adalah 99%.
2.4. Diagram Alir Proses 2.4.1. Diagram Alir
Terlampir.
2.4.2. Langkah Proses
Secara garis besar, proses pembuatan sorbitol dibagi menjadi 2 proses, yaitu proses hidrolisis enzimatis pati dan proses hidrogenasi katalitik, keduanya sama-sama memiliki langkah proses yang hampir sama, yaitu : 1. Penyimpanan bahan baku 2. Penyiapan bahan baku 3. Proses dalam reactor 4. Pemurnian produk Perbedaan langkah proses berada pada tahap pemurnian produk, pada hidrolisis enzimatis pati, pemurnian produk cukup dengan filtrasi, pemisahan slurry dan produk yang berupa filtrate. Sedangkan pada proses hidrogenasi katalitik, pemurnian produk harus melalui holding tank, filtrasi, ion exchanger dan evaporator. Pada tahap hidrogenasi katalitik, produk dikontrol kadar airnya.
1. Penyimpanan Bahan Baku
Tahap ini digunakan untuk menyimpan bahan baku sebelum digunakan untuk proses produksi. Bahan baku tepung jagung disimpan dalam gudang bahan baku pada suhu kamar dan tekanan atmosferik. Bahan baku tepung jagung disimpan untuk persediaan selama satu bulan. Air yang digunakan untuk proses reaksi hidrolisis merupakan air proses dengan suhu 300C dan tekanan atmosferik dari unit utilitas yang dialirkan melalui sistem pemipaan. Enzim alfa amilase dan glukoamylase disimpan di tempat tertutup, steril, dan kering, dengan tekanan atmosfir dan suhu 2 0C, untuk rentan waktu selama tiga tahun. Katalis nikel yang digunakan untuk proses reaksi hidrogenasi katalitik merupakan katalis yang berbentuk powder dalam kemasan disimpan di gudang bahan baku. Katalis diangkut ke area proses dan dimasukkan secara manual kedalam Mixer (M-02). Gas hydrogen berupa cairan jenuh dengan tekanan 150 atm suhu 30 oC. Sebelum masuk unit proses, disimpan dalam tangki penyimpanan (T-01) pada kondisi 150 atm suhu 30 oC.
2. Penyiapan Bahan Baku
Tahap ini ditunjukkan untuk menyiapkan bahan baku tepung jagung dan air agar siap diumpankan kedalam reactor sesuai dengan kondisioperasi yang telah ditentukan. Tahap ini meliputi : a. Tahap pencampuran pati
Pada tahap ini, tepung jagung dan air dicampur dalam tangki pencampuran (MT-01) hingga menjadi slurry 70% wt pati. Kemudian ditambahkan enzim α -amylase yang disesuaikan dengan banyaknya slurry yang ada, dosisnya 0,5-0,8 kg/ton DS. pH diatur 6-6,5 dengan penambahan larutan NaOH 5% lama pencampuran pada unit ini ±15-30 menit. b. Tahap likuifikasi Pada proses ini, slurry pati hasil pengolahan dari tangki pencampur dipanaskan dalam rector likuifikasi menggunakan steam hingga suhunya 90 oC selama ± 2 jam. Kondisi proses ini berlanjut sampai tercapai DE antara 15-25, pH 6-6,6 dan tes amilum negative. Proses ini berlangsung secara kontinyu. Setelah proses ini selesai larutan dialirkan ke cooler untuk didinginkan hingga suhunya menjadi 50 oC dan slurry siap diumpankan ke reactor sakarifikasi. c. Tahap sakarifikasi Pada tahap ini, slurry keluaran reactor likuifikasi ditambahkan enzim glukoamylase dengan dosis 0,8-1 liter/ton DS. Proses berlangsung secara endotermis sehingga steam ditambahkan sebagai pemanas dalam proses reaksi. Suhu reaksi 50oC, tekanan 1 atm , pH antara 4-4,5 yang diatur dengan larutan HCl dan reaksi berlangsung selama ± 60-72 jam. Proses sakarifikasi selesai bila level DE mencapai 97-99, kemudian slurry produk siap diumpankan ke tahap pemisahan. d. Tahap pemisahan Pada tahap ini, slurry keluaran reactor sakarifikasi dialirkan ke Rotary Vacuum Filter (RVF) untuk memisahkan filtrate produk dari slurry yang mana glukosa tersebut akan disaring untuk memisahkan glukosa dari impuritas seperti suspended solid, fiber, air, protein, dan ash. Filtrat hasil saringan berupa dekstrin selanjutnya akan ditampung ke dalam mixing tank (MT-02) untuk pencampuran dengan katalis nikel. e. Tahap pencampuran katalis Pada saat start up, katalis yang berbentuk powder dalam kemasan disimpan di gudang bahan baku. Katalis diangkut ke area proses dan dimasukkan secara manual kedalam Mixer (MT-02). Setelah beberapa saat katalis direcycle dari produk bawah (H-01). Untuk membentuk slurry dengan kandungan katalis 4% dari berat gula yang terdapat dalam filtrat glukosa. Didalam mixer (MT-02) terjadi proses pengadukan untuk mendapatkkan komposisi yang homogeny, setelah itu slurry dipompa (P-02) dan dilewatkan ke Heat Exchanger (HE-01), sehingga diperoleh larutan slurry yang mempunyai suhu sama dengan suhu reaksinya, yaitu 140 oC. Selanjutnya dengan
menggunakan pompa (p-03) slurry diumpankan ke dalam reactor (R-01) untuk direaksikan dengan gas H2. f. Penyiapan Gas H2 Cairan hydrogen jenuuh sebelum dikirim ke reactor dilewatkan Vaporizer (VP-01) untuk diubah fasenya dari cair jenuh menjadi gas jenuh. Selanjutnya gas hydrogen diturunkan tekanannya menjadi 70 atm, dengan ekspander (E-01) dimana suhu gas hydrogen turun menjadi -8,8 oC. Selanjutnya gas hydrogen tersebut dipanaskan dalam pemanas (HE-02) untuk mendapatkan suhu sekitar 139,97 oC dengan menggunakan steam jenuh suhu 180 oC keluar dengan kondisi kondensat jenuh. Gas yang telah dipanaskan ini kemudian dicampur dengan gas hydrogen recycle untuk menjadi umpan reactor.
3. Proses Dalam Reaktor
Slurry dari mixer (M-02) dimasukkan kedalam reactor (HK-01) dengan menggunakan pompa (P-05) dan pompa (P-06) dengan tekanan 70 atm. Setelah slurry selesai dimasukkan, baru gas H2 dengan tekanan 70 atm dimasukkan kedalam reactor dan mixer yang berada diatas reactor dihidupkan untuk menyempurnakan proses reaksinya. Waktu reaksi yang dibutuhkan adalah 165 menit, dan selama waktu reaksi ini, gas H2 secara kontinyu dimasukkan kedalam reactor. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga diperlukan pendinginan selama reaksi hidrogenasi berlangsung untuk menjaga suhu operasi tetap pada suhu 140 oC, dan tekanan 70 atm. Pendingin yang digunakan adalah air dengan suhu 30 oC, dan suhu air keluar system 50 oC. Konversi reaksi yang terjadi adalah 99%. Setelah 165 menit waktu reaksi, produk dikeluarkan dari reactor (HK-01) selanjutnya produk ini diturunkan tekanannya menjadi 2 atm dengan expander (E-02), setelah itu didinginkan dalam (HE-03) untuk memperoleh sushu keluar sekitar 85 oC dengan memakai pendingin air yang masuk pada suhu 30 oC dan keluar pada suhu 50 oC. Selanjutnya produk ini ditampung dalam holding tank (HT-01), dengan tujuan untuk memisahkan padatan katalis dengan produk. Produk bawah dari HT-01 yang berupa kata lis dan larutan gula dipompa (P-07) ke M-02 untuk dijadikan fresh feed katalis. Produk atas dari HT-01 dipompa (P-08) ke tangki DC-01 untuk dimurnikan. Sisa reaktan gas hydrogen yang tekanannya turun sekitar 68 atm. Kemudian dikompresi dalam Kompresor (K-01) untuk menaikkan tekanannya sampai 70 atm, kemudian direcycle dan dicampur dengan gass hydrogen fresh feed.
4. Pemurnian Produk
a. Pemisahan katalis Katalis yang terikat dalam produk mentah dipisahkan secara gravitasi dalam tangki penngendapan (HT-01). Waktu pengendapan 1,37 jam. b. Penghilangan warna Warna yang terdapat dalam produk mentah dihilangkan dengan menggunakan karbon aktif. Karbon aktif yang ditambahkan 0,1% dari berat gula dan dilakukan pengadukan dalam mixer (DC-01) selama 25 menit dan suhu dijaga 85 oC. c. Pengambilan partikel padat Partikel padat (karbon aktif) yang terdapat dalam produk mentah dihilangkan dengan cara filtrasi dalam filter press. d. Penghilangan ion Ion yang terkandung dalam produk mentah dimurnikan dengan menggunakan resin penukar ion dalam kolom ion exchange mixed bed. Ion sulphate akan terambil semuanya dari produk mentah sorbitol. e. Penguapan air Air yang terdapat dalam produk mentah (sorbitol 52%) diuapkan dalam evaporator yang dioperasikan pada tekanan 0,7 atm, sehingga diperoleh produk dengan konsentrasi 70%. Pemanas yang digunakan adalah steam jenuh suhu 180 oC. f.
Penyimpanan produk Produk sorbitol disimpan dalam tangki penyimpanan (T-03) pada kondisi suhu 30 oC dan tekanan 1 atm.
2.5.Neraca Massa dan Neraca Panas 2.5.1. Neraca Massa
A. Neraca Massa pada Mixing Tank (MT-01) Input (kg) Komponen
Arus 1
Fraksi
Pati
872,69364
0,7956
Arus 2
Output (kg)
Fraksi 2
Arus 3
Fraksi
Arus 4
Fraksi 4
872,6936
0,556725
4 Air
107,05744
0,0976
470,1
0,3
577,1574
0,368191
4 Fiber
11,62714
0,0106
11,62714
0,007417
Ash
8,66551
0,0079
8,66551
0,005528
Protein
76,45393
0,0697
76,45393
0,048773
Fat
20,40234
0,0186
20,40234
0,013015
0,54845
0,00035
Enzim
0,54845
CaCl2
0,00002
Sub total
1096,9
1
470,1
Total
0,3
1 -5
4.10
1938
938
0,54847
1567,548
1938
472
1567,548472
Input (kg) Arus 4
Fraksi 4
Pati
872,69364
H2O
Output (kg) Arus 6
Fraksi 6
0.5567
26,1808092
0,01669
577,15744
0,3681
483,0772672
0,3079
Protein
76,45393
0,04877
76,45393
0,0487
Fiber
11,62714
0,00741
11,62714
0,0074
Ash
8,66551
0,00552
8,66551
0,0055
Fat
20,40234
0,01302
20,40234
0,013
Enzim
0,54845
0,00035
1,64535
0,00104
940,5930036
0,5996
Dextrose
Arus 5
1,0969
Fraksi 5
1
1
1567,548472
B. Neraca Massa pada Reaktor Sakarifikasi (R-01) komponen
0,000021
CaCl2
0,000021938
0,000021938
-
1,398.10 8
Subtotal
1567,548472
Total
1
1,0969
1
1568,645372
1568,645372
1
1568,645372
C. Neraca Massa pada Rotary Vacuum Filter (RVF-01) komponen
Input (kg)
Output (kg)
Arus 6
Fraksi 6
Arus 7
Fraksi 7
Pati
26,1808092
0,01669
26,1808092
0,0167
H2O
483,0772672
0,3079
28,9949845
0,0184
Protein
76,45393
0,0487
Fiber
11,62714
0,0074
11,62714
0,0074
Ash
8,66551
0,0055
8,66551
0,0055
Fat
20,40234
0,013
20,40234
0,013
Enzim
1,64535
0,00104
1,64535
0,00104
Dextrose
940,5930036
0,5996
CaCl2
0,000021938
1,398.10
-
Arus 8
Fraksi 8
454
0,2895
76,45393
0,0487
940,5930036
0,5996
0,000021938
1,4.10
-8
8
Subtotal Total
1568,645372
1
97,5161337
1568,645372
1471,129082 1568,645372
D. Neraca Massa pada Mixing Tank (MT-02) Input (Kg) Kompone n
Arus 8
Fraksi 8
H2O
454
0,30797
Protein
76,45393
Dextrose CaCl2
Arus 10
Fraksi 10 0,30797
0,05016
469,373068 7 76,45393
940,593003 6
0,61716 9
940,593003 6
0,6172
0,00002193 8
1,44.10
-8
0,00002193 8
1,44.10
Katalis Nikel Subtotal Total
1471,12908 2
Arus 9
Output (Kg) Fraksi 9
0,05016
-8
37,6236 7
0,0247
37,62367
0,02468 7
37,6236 7
0,0247
1524,04369 4
1
1524,043694
1524,043694
E. Neraca Massa pada Reaktor Hidrogenasi Katalitik (R-02) Input (Kg) Komponen
Arus 10
Fraksi 10
H2O
469,3730687
Protein
Output (Kg)
Arus 11
Fraksi 11
Arus 12
Fraksi 12
Arus 13
Fraksi 13
0,3057
469,3730687
0,30577
76,45393
0,0498
76,45393
0,0498
Dextrose
940,5930036
0,613
9,4059175
0,00613
CaCl2
0,000021938
1,4.10
0,000021938
1,43.10
-8
-
8
Katalis Nikel
37,62367
0,0245
Gas H2
10,9735443
0,00715
0,6271134
37,62371701
0,0245
941,533517
0,61337
0,0004
Sorbitol Subtotal
1524,043694
10,9735443
Total
0,6271134
1535,017239
1534,390172 1535,017239
F. Neraca Massa pada Holding Tank (H-01) Input (Kg)
Output (Kg)
Komponen
Arus 13
Fraksi 13
Arus 14
Fraksi 14
Arus 15
Fraksi 15
H2O
469,3730687
0,3057
18
0.011418694
451,84445
0.29448
Protein
76,45393
0,0498
3
0.001859937
74
0.04796
Dextrose
9,4059175
0,613
0,351008
0.000228823
9
0.0059
CaCl2
0,000021938
1,4.10
8,19541.10^7
5.3367.10
2,11.10^5
1.376.10
-8
-10
-
8
Katalis Nikel
37,62371701
0,0245
37
0.024275105
0,3762367
0.00024
Sorbitol
941,533517
0,61337
35
0.022905203
906,38414
0.5907
Subtotal
1534,390172
Total
1534,390172
93
1441,39 1534,390172
G. Neraca Massa pada Tangki Decolorifikasi (DC-01) Input (Kg) Komponen
Arus 15
Fraksi 15
H2O Protein
451,8444 5 74
Dextrose CaCl2 Sorbitol Katalis nikel
Arus 16
Arus 17
Fraksi 17
0.3134
451,852285
0.3134
0.05104
73,600423
0.051
9
0.00628
9,0547528
0.00628
2,11.10^5 906,3841 4
1.46.10
Fraksi 16
2,115.10^-5
1.46.10
0.6286
906,388841
0,6286
0,376236 7
0,00026
0,3762367
0,00026
0,915128
0,000635
-8
Karbon aktif Subtotal
Output (Kg)
0,915128 1441,604
Total
0.000635
0,915128
-8
1442,519128
1442,519128
1442,519128
H. Neraca Massa pada Filter Press (FP-01) Input (Kg)
Output (Kg)
Komponen
Arus 17
Fraksi 17
Arus 18
Fraksi 18
Arus 19
Fraksi 19
H2O
451,852285
0.3134
0,2870744
0,00019
451,565524
0,313
Protein
73,600423
0.05104
0,0466966
3,24.10
-5
73,55498
0,05
Dextrose
9,0547528
0.00628
0,0057979
3,987.10
-
9,049425
0,0063
-5
1,46.10
6 -8
-12
-8
CaCl2
2,115.10^-5
1.46.10
1,341.10^-8
9,3.10
2,115.10
Sorbitol
906,388841
0.6286
0,575089
0,000399
905,812185
0,63
Katalis nikel
0,3762367
0,00026
0,000239751
1,65.10
0,37608
0,00026
Karbon aktif
0,915128
0,000635
0,915128
0,00064
0
0
Subtotal
1442,519128
Total
1442,519128
1,83
-7
1440,3582 1442,519128
I. Neraca Massa pada Cation Exchanger (CE-01) Input (Kg)
Output (Kg)
Kompone n
Arus 19
Fraksi 19
H2O
451,565524
0.313
Protein
73,55498
0.05
Dextrose
9,049425
0.0063
CaCl2
2,115.10
-5
1.46.10
Arus 20
Fraksi 20
Fraksi 21
451,565 524 73,5549 8 9,04942 5
0,3135 0,051 0,0063
-8
2+
-9
Ca
7,599.10
-12
5,28.10
-
Cl
1,347.1 0^-8
Sorbitol
905,812185
0.63
Katalis nikel
0,37608
0,00026
Subtotal
1440,3582
Total
Arus 21
905,812 185 0,37608
0,6288
0,000267
0,376
1440,3582
-11
9,37.10
1439,98 2114 1440,3582
J. Neraca Massa pada Anion Exchanger (AE-01) Input (Kg)
Output (Kg)
Komponen
Arus 21
Fraksi 21
H2O
451,565524
Protein Dextrose -
Cl
Arus 23
Fraksi 23
0,3136
451,565524
0,3136
73,55498
0,051
73,55498
0,051
9,049425
0,0063
9,049425
0,0063
1,347.10^-8
9,38.10
905,812185
0,629
-
11
Sorbitol
905,812185
Subtotal
1439,982114
Total
Arus 22
1,347.10^8
0,629
1439,982114
1,347.10^8
Fraksi 22
-
9,38.10 11
1439,982114 1439,982114
K. Neraca Massa pada Evaporator (E-01) Input (Kg)
Output (Kg)
Kompone n
Arus 23
Fraksi 23
Arus 24
Fraksi 24
Arus 25
Fraksi 25
H2O
451,565524
0.31359135
177
0,123
274
0,1906
Protein
73,55498
0.05107939 7
73,5549 8
0,0511
Dextrose
9,049425
0.00628416 7
9,04942 5
0,0063
Sorbitol
905,812185
0.62904508 7
905,812 185
0,629
Subtotal
1439,982114
Total
177
1262,98 2
1439,982114
1439,982114
2.5.2. Neraca Panas
A. Neraca Panas Pada Tangki Likuifikasi Komponen
Input (kJ/jam) Q298,15
Q1
Output (kJ/jam) Qsteam
Pati
-22.080,93
26.080,508
Air
-4.5815,976
302.231,6
51.268.729
CaCl2
0,0000756
0,000378
0,004915
Sub total
-67.896,91
26.328.312,1 51.347.360
51.607.775
Total
51.347.360
Q2 339.046,6
51.607.775
51.607.775
B. Neraca Panas Pada Cooler Komponen
Input (kJ/mol) Q2
Output (kJ/mol) Qs
Q3
Pati
339.046,6
Air
51.268.729
7.565.277
CaCl2
0,004915
0,00189
Sub total
51.607.775
Total
51.607.775
43.912.096
43.912.096
130.402,54
7.695.679
51.607.775
C. Nereca Panas Pada Reaktor Sakarifikasi Komponen
Input (kJ/jam) Q3
Output(kJ/jam)
∆H reaksi
Qsteam
Q4
Pati
130.402,54
38,481
2.399.517,53
3.912,076
Air
7.565.277
-
-
6.417.421,7
Dekstrosa
-
-
-
3.759.232.942
CaCl2
0,00189
-
-
0,00189
Sub total
7.695.679
38,481
2.399.517,53
10.095.235
Total
10.095.235
10.095.235
D. Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter Komponen
Input (kJ/jam)
Output(kJ/jam)
Q4
Q5
Q6
Pati
3.912,076
-
3.912,079
Air
6.417.421,7
6.152.457,62
179.637,74
Dekstrosa
3.759.232.942
3.759.232,9
-
CaCl2
0,00189
0.0003675
-
Sub total
10.095.235
9.911.690,6
183.549,82
Total
10.095.235
10.095.235
E. Neraca Panas pada Mixer Tank (MT-02) Komponen
Input (kJ/jam) Q5
Output(kJ/jam) Q7
Qsteam
Air
6.152.457,6
Dekstrosa
727.832,11
43.518.205
CaCl2
0.0112
0,114
Katalis Ni
-
2,076
Sub total
6.880.289,7
2,076
Total
99.248.616
Q8
106.128.908
62.610.148
555,169 99.248.616
106.128.908 106.128.908
F. Neraca Panas pada Heater-01 Komponen
Input (kJ/jam)
Output(kJ/jam)
Q8
Qsteam
Q9
Air
62.610.148
Dekstrosa
43.518.205
90.992.609
CaCl2
0.114
0.239
Katalis Ni
555,18
1.160,83
Sub total
106.128.908
Total
115.776.990,5
115.776.990,5
221.905.898
130.912.128
221.905.898 221.905.898
G. Neraca Panas pada Heat Exchanger-01 Komponen
Input (kJ/jam)
Output(kJ/jam)
Q10
Qsteam
Gas H2
1.578,726
344.097,684
345.676,41
Sub total
1.578,726
344.097,684
345.676,41
Total
345.676,41
Q11
345.676,41
H. Neraca Panas pada Expander (EXP-01) Komponen
Q masuk (kJ/jam)
H2
Q keluar (kJ/jam)
Q11
Q12
4.456,38
4.456,38
I. Neraca Panas pada Heat Exchanger (HE-02) Komponen
Input (kJ/jam) Q12
Gas H2 Total
859,909
Output(kJ/jam) Qsteam 9.618,09
10.477,994
Q13 10.477,994 10.477,994
J. Neraca Panas pada Reaktor Hidrogenasi Katalitik (HK-01) Komponen
Input (kJ/jam)
Output(kJ/jam)
Q9
Q13
Cw
Glukosa
90.992.609,4
-
-
909.913,7
Air
130.912.127,9
-
-
130.912.171,8
0,239
-
-
0,24
1160,81
-
-
1160,81
-
Gas H2
-
10.477,994
-
598,8
-
Sorbitol
-
-
-
17.148.607,42
-
Sub total
221.905.898,4
-10.477,99
-73.010.521,79
148.972.452,8
CaCl2 Katalis Ni
Total
Q15
Q 298.15 -4.673.479,76 -37.259,66 -0.00086
148.905.700,5
-66.675,27
148.905.700,5
K. Neraca Panas pada Heat Exchanger -03 (HE-03) Komponen
Input (kJ/jam) Q15
Output(kJ/jam)
Qsteam
Q16
Glukosa sisa
-795.831,13
-
-220.105,49
Air
-115.269.819
-
-34.189.772
CaCl2
-0,22
-
-0,065
Katalis Ni
-10,59
-
-3,073
Sorbitol
-1.931.063,1
-
-1.053.307,2
Sub total
117.996.724
82.533.535,7
-35.463.188
Total
-35.463.188
-35.463.188
L. Neraca Panas pada Evaporator (E-01) Komponen
Input (kJ/jam) Q16
Output(kJ/jam)
Qsteam
Q17
Q18
Glukosa sisa
-247.066,45
-
-
-71.266,97
Air
-42.156.271
-
-283.273,83
-7.055.586
Sorbitol
-1.118.419,4
-
-
-614.034,17
Sub total
-43.521.757
35.497.596,07
-283.273,83
-7.740.887,1
Total
-8.024.160,93
-8.024.160,93
M. Neraca Panas pada Heat Exchanger (HE-04) Komponen
Input (kJ/jam)
Output(kJ/jam)
Q18
Qsteam
Q19
Glukosa sisa
-716.411,15
-
-1393,11
Air
-7.055.239,5
-
-143.714,33
Sorbitol
-614.034,17
-
-87719,167
Sub total
-8.385.684,82
8.152.831,21
-232.853,61
Total
-8.385.684,82
8.385.684,82
