239010162 180673237 analisa performa pre evaporator pabrik gula

7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula

1/28

TK-4090 KERJA PRAKTEK

ANALISA PERFORMA PRE-EVAPORATOR

LAPORAN TUGAS KHUSUS

KERJA PRAKTEK DI

PT RAYA SUGARINDO INTITASIKMALAYA-JAWA BARAT

Oleh :

Anggi Febrina (13010107)

Pembimbing :

Dr. I Gede Wenten

Iwan Hermawan

SEMESTER I 2013/2014

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG


2/28

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KHUSUS

ANALISA PERFORMA PRE-EVAPORATOR

Anggi Febrina (13010107)

Catatan/komentar :

Tempat kerja praktek : PT. Raya Sugarindo IntiTasikmalayaJawa Barat

Periode Kerja Praktek : 3 Juni 2013 31 Juli 2013

Telah diperiksa dan disetujui,

Pembimbing Lapangan

Iwan Hermawan

Kepala Bagian QA & QC

Tanggal :

Dosen Pembimbing

Dr. I Gede Wenten

Tanggal :


3/28

Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek

PT Raya Sugarindo Inti-Tasikmalaya ii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ....................................................................................................................................................... ii

BAB IPENDAHULUAN ...................................................................................................................................11.1 Latar Belakang ........................................................................................................................................1

1.2 Permasalahan ...........................................................................................................................................1

1.3 Tujuan ......................................................................................................................................................1

BAB IITINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................................................2

2.1 Evaporasi .................................................................................................................................................2

2.1.1 Pengertian Evaporasi ...........................................................................................................................2

2.1.2 Manfaat Evaporasi di Industri .............................................................................................................2

2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempercepat Proses Evaporasi ...........................................................................2

2.2 Evaporator ...............................................................................................................................................3

2.2.1 Jenis-Jenis Evaporator .........................................................................................................................32.2.2 Single Effect Evaporator(Evaporator Tunggal) ..................................................................................5

2.2.3 Multiple Effect Evaporator ..................................................................................................................5

2.2.4 Masalah-Masalah Pada Evaporator .....................................................................................................9

2.3 Evaporator PT Raya Sugarindo Inti ........................................................................................................9

BAB IIIMETODOLOGI PELAKSANAAN ................................................................................................... 10

3.1 Teknik Pengumpulan Data ................................................................................................................... 10

3.2 Langkah Pengerjaan Tugas Khusus...................................................................................................... 10

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................................................... 12

4.1 Kebutuhan SteamEvaporator ............................................................................................................... 12

4.2 PerhitunganHeat Losspada Evaporator .............................................................................................. 134.3 Perhitungan Efisiensi Energi Evaporator ............................................................................................. 13

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................................... 15

4.1 Kesimpulan ........................................................................................................................................... 15

4.2 Saran ..................................................................................................................................................... 15

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................................... 16

LAMPIRAN ADATA LITERATUR .............................................................................................................. 17

A.1 Sifat Fisik Steam ................................................................................................................................... 17

A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan.............................................................................................. 17

LAMPIRAN BCONTOH PERHITUNGAN................................................................................................... 18

B.1 Perhitungan Kebutuhan SteamSingle effect evaporator ...................................................................... 18B.2 Perhitungan Kebutuhan SteamDouble effect evaporator .................................................................... 18

B.3 Perhitungan Kebutuhan SteamTriple effect evaporator ...................................................................... 21

B.4 PerhitunganHeat lossEvaporator ........................................................................................................ 25

B.5 Perhitungan Efisiensi Energi evaporator .............................................................................................. 25


4/28


PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PT Raya Sugarindo Inti merupakan salah satu industri yang memproduksi gula yangdihasilkan dengan hidrolisis pati, yaitu tepung tapioka. Industri ini terletak di Desa Cikadondong,Kecamatan Singaparna, Tasikmalaya, Jawa Barat. Dalam produksinya, dilakukan berbagai proses

yaitu pencampuran, hidrolisis, pemurnian, dan pemekatan. Gula yang dihasilkan oleh PT Raya

Sugarindo Inti memiliki spesifikasi brix yang berbeda-beda, tergantung dengan pemesanan. Untukmencapai brix yang diinginkan, perlu dilakukan tahap pemekatan dengan menggunakan evaporator

setelah melalui tahap pemurnian.

Evaporasi merupakan proses fisis perubahan cairan menjadi uap. Proses evaporasi bertujuan

untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang

mudah menguap. Air merupakan jenis pelarut yang kebanyakan ada pada proses evaporasi.

Evaporasi dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga dihasilkan larutan yang

pekat dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Proses evaporasi di pabrik gula ini bertujuan untukmengurangi kadar air sehingga diperoleh brix yang lebih tinggi. Melalui proses evaporasi ini

diharapkan akan diperoleh sirup glukosa dengan brix 75% , 80%, 82%, dan 85%.

Alat yang digunakan dalam proses evaporasi ini adalah evaporator. Proses ini merupakansalah satu proses yang menggunakan energi dalam jumlah besar. Tingginya kebutuhan energi dapat

juga berarti pembengkakan biaya produksi. Penghematan energi pada proses evaporasi ini

merupakan peluang untuk meningkatkan keuntungan perusahaan secara signifikan. Analisa

performa pre-evaporator dilakukan dengan menghitung dan membandingkan efisiensi dari alattersebut pada periode bulan Juli 2013. Dari hasil analisa performa tersebut dapat dianalisa peluang-

peluang modifikasi untuk meningkatkan kinerja alat tersebut.

1.2 PermasalahanTahap pemekatan di PT Raya Sugarindo Inti Tasikmalaya terbagi menjadi dua tahap, yaitu

pemekatan awal dan pemekatan akhir. Pada pemekatan awal digunakan tiga jenis pre-evaporator,

yaitusingle effect evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator. Selama ini PTRaya Sugarindo Inti menggunakan pre-evaporator tanpa mengetahui manakah evaporator yang akan

memberikan performa dan efisiensi terbaik. Untuk itu dilakukan analisa performa pre-evaporator

untuk menentukan evaporator manakah yang memberikan efisiensi energi terbaik.

1.3 TujuanTujuan dari penyelesaian tugas khusus analisa performa pre-evaporator dalam proses

evaporasi di PT Raya Sugarindo Inti adalah :

Menentukan kebutuhan steam untuk masing-masing pre-evaporator (single effect

evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator).

Membandingkan performa kerja pre-evaporator (single effect evaporator, double effectevaporator, dan triple effect evaporator).

Menentukan heat lossdalam proses evaporasi.

Menentukan efisiensi energi pre-evaporator.


5/28



BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Evaporasi

2.1.1

Pengertian EvaporasiSecara umum, evaporasi dapat didefinisikan dalam dua kondisi, yaitu proses penguapan yang

terjadi secara alami, dan proses penguapan yang timbul akibat diberikan uap panas (steam) dalam

suatu peralatan. Evaporasi adalah metode yang umum digunakan untuk meningkatkan konsentrasidari suatu larutan dengan cara menguapkan air yang terkandung dalam larutan melalui pendidihan

larutan tersebut di dalam suatu wadah dan mengambil uapnya (Richardson, dkk., 2002). Evaporasi

atau penguapan juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor ke dalam zat cair mendidih.

Evaporasi didasarkan pada proses pendidihan secara intensif yaitu pemberian panas ke

dalam cairan, pembentukan gelembung-gelembung (bubbles) akibat uap, pemisahan uap dari cairan,dan pengkondensasian uap. Panas yang diberikan harus cukup untuk memenuhi kalor penguapan

agar proses evaporasi dapat berjalan dengan baik. Umumnya, panas diberikan oleh steam dan

selanjutnya terjadi perpindahan panas dari steamke larutan melalui rangkaian susunan logam yangberfungsi sebagai penukar panas di dalam evaporator. Efisiensi dari proses evaporasi dapat

dilakukan dengan memanfaatkan kalor yang tersimpan di dalam uap yang dihasilkan dari proses

evaporasi itu sendiri. Sistem vakum dapat pula digunakan pada proses ini agar proses evaporasi

berlangsung pada suhu rendah sehingga kerusakan produk dapat dihindari.

2.1.2 Manfaat Evaporasi di Industri

Proses evaporasi memiliki berbagai manfaat dalam dunia industri. Di dalam pengolahan

hasil pertanian, proses evaporasi bertujuan untuk :

Meningkatkan konsentrasi/viskositas larutan sebelum diproses lebih lanjut. Sebagai contoh pada

pengolahan gula diperlukan proses pengentalan nira tebu sebelum proses kristalisasi, spraydrying, drum drying,dan lainnya.

Pengurangan volume larutan sehingga dapat menghemat biaya pengepakan, penyimpanan, dan

transportasi.

Menurunkan aktivitas air dengan cara meningkatkan konsentrasi solid terlarut sehingga bahanmenjadi awet, misalnya pada pembuatan susu kental manis.

2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempercepat Proses EvaporasiSetiap industri tentu menginginkan proses penguapan berlangsung dengan cepat. Beberapa

faktor yang dapat mempercepat proses evaporasi adalah :

SuhuWalaupun cairan dapat terevaporasi di bawah titik didihnya, namun prosesnya akan cepat terjadiketika suhu di sekeliling lebih tinggi. Hal ini terjadi karena evaporasi menyerap kalor laten dari

sekelilingnya. Dengan demikian, semakin hangat suhu sekeliling semakin banyak jumlah kalor

yang terserap untuk mempercepat evaporasi.

Kelembapan udara

Jika kelembapan udara kurang, maka udara sekitar akan kering. Semakin kering udara (sedikit

kandungan uap air di dalam udara), maka semakin cepat proses evaporasi terjadi.


6/28



TekananSemakin besar tekanan yang dialami maka semakin lambat evaporasi terjadi.

Sifat cairanCairan dengan titik didih yang lebih rendah akan terevaporasi lebih cepat daripada cairan yang

titik didihnya besar.

2.2 Evaporator

Evaporator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sebagian atau keseluruhan

pelarut dari sebuah larutan cair menjadi uap sehingga dihasilkan produk yang lebih pekat. Padadasarnya semua jenis evaporator memiliki prinsip kerja yang sama. Salah satunya yaitu pemekatan

larutan berdasarkan perbedaan titik didih yang besar antara masing-masing zat. Selain itu evaporator

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

rendahnya titik didih cairan murni. Begitu pula pada titik didih cairan dipengaruhi oleh tekanan dankadar air pada zat yang tidak mudah menguap seperti gula. Pada efek awal diperlukan adanya

pemanasan suhu yang lebih tinggi. Dan kenaikan titik adalah perbedaan titik didih larutan dan titik

didih cairan murni. Kebanyakan orang mengenal evaporator sebagai salah satu alat yang digunakan

dalam industri gula pasir.

Sistem evaporator pada industri umumnya terdiri dari :

Sebuah penukar kalor untuk memasok kalor sensibel dan kalor laten penguapan pada umpan. Di

dalam industri biasanya uap (steam) jenuh dipergunakan sebagai medium pemanas.

Sebuah separator yang di dalamnya uap dipisahkan dari fasa cair kentalnya.

Sebuah kondensor untuk penghasil kondensasi uap dan pembuangan dari sistem. Ini dapat

dihilangkan jika sistem bekerja pada kondisi atmosfer.

Persamaan perpindahan kalor mempunyai bentuk :

Q=UADT

Dimana Q adalah kalor terpindah per satuan waktu, U merupakan koefisien perpindahankalor keseluruhan, A luas permukaan perpindahan kalor, dan DT beda suhu antara dua arus.

Tahanan terhadap perpindahan kalor meliputi :(a)Koefisien perpindahan kalor lapis film kondensasi pada sisisteamdari penukar kalor.

(b)Koefisien lapis film cairan yang sedang mendidih pada sisi cairan dari penukar kalor.

(c)Faktor karat atau fouling factors pada kedua dinding dalam dan luar pembatas permukaan

perpindahan kalor.(d)Tahanan panas bahan dinding.

2.2.1 Jenis-Jenis Evaporator

Hingga saat ini dikenal banyak jenis evaporator di dunia industri. Beberapa jenis evaporator

yang umum digunakan menurut Richardson , dkk., (2002) adalah :

Evaporator with direct heating

Evaporator with direct heating atau evaporator dengan pemanasan langsung adalah

evaporator dimana transfer panas langsung dilakukan dari sumber panas ke larutan ataupun


7/28



melalui wadah evaporator itu sendiri. Evaporator ini umumnya memiliki bentuk wadah yang

sederhana, namun membutuhkan panas yang tinggi. Salah satu contoh industri yang

menggunakan evaporator dengan pemanasan langsung adalah industri garam dari air laut.

Natural circulation evaporator

Natural circulation evaporator merupakan evaporator yang sirkulasi larutan terjadi melaluiarus konveksi dari permukaan pemanas. Terdapat dua jenis natural circulation evaporator,yaitu horizontal tubes dan vertical natural circulation evaporator. Pada horizontal tubes,

tube tube horizontal dipasang memanjang di antara dua plat tubular untuk tempat steam

mengalir, sedangkan di luarnya larutan akan dipanaskan dan dipisahkan dari uapnya. Pada

vertical evaporator, badan silinder vertical digunakan dengan tube-tube tertahan di antaradua plat tubular yang memanjang dari satu bagian badan silinder ke bagian yang lain dan

steam akan mengalir pada bagian luar sedangkan larutan akan mengalir pada tube-tube

vertical yang tersususun pada bagian bawah evaporator dan sering disebut kalandria. Vertical

natural circulation evaporator banyak digunakan pada industri gula, sementara horizontaltubes natural circulation evaporator digunakan untuk larutan dengan viskositas yang rendah.

Forced circulation evaporator

Forced circulation evaporator adalah evaporator dimana sirkulasi larutan di dalamevaporator dibantu oleh propeller ataupun pompa sirkulasi. Penambahan peralatan untuk

membantu sirkulasi dapat meningkatkan konsentrasi dari larutan yang dihasilkan karena

koefisien perpindahan panasnya dapat dijaga meskipun viskositas larutan akan terusmengalami perubahan seiring dengan waktu. Peralatan tambahan akan menambah biaya

peralatan, namun efisisensi proses meningkat dan ukuran peralatan pun dapat diperkecil.

Forced circulation evaporatorsdapat digunakan untuk berbagai industri dengan larutan yang

kental.

Film type evaporatorFilm type evaporator adalah evaporator dengan bentuk tube yang panjang yang diposisikan

pada vertical steam chest. Pada evaporator ini, aliran yang terjadi di dalam tube adalahlarutan yang membentuk lapisan film di dalam tube dengan aliran uap sebagai pusatnya.

Terdapat dua macam film type evaporator yang banyak ditemukan di dunia industri, yaitu

climbing film evaporator dan falling film evaporator. Falling film evaporator memilikibeberapa kelebihan, yaitu koefisien transfer panas yang tinggi, waktu tinggal yang rendah,

hilang tekan yang rendah, cocok untuk operasi vakum, memiliki rasio penguapan yang

tinggi, jangkauan operasi yang luas, aman dari risiko fouling, dan biaya operasi yangminimum (Richardson, dkk., 2002).

Thin-layer evaporatorThin-layer evaporator adalah evaporator yang menggunakan energi mekanik untuk

membantu perpindahan panasnya. Biaya operasi per luas permukaan pemanas darievaporator ini sangat tinggi karena kapasitasnya yang kecil. Karena biayanya yang sangat

tinggi, evaporator ini umumnya hanya digunakan untuk bahan-bahan yang sangat kental

ataupun sangat sensitive terhadap panas sehingga membutuhkan waktu tinggal yang cepat.Evaporator ini biasa dioperasikan pada perbedaan temperature yang tinggi sebagai single

effect evaporator.


8/28



Flash evaporatorFlash evaporator adalah evaporator dimana pendidihan akan ditahan hingga larutan

mencapai kondisi superheateduntuk kemudian dimasukkan ke dalam separator bertekanan

rendah sehingga larutan terpisah dari uapnya. Metode ini tidak dapat memaksimalkantransfer panas pada tube-tubenya tetapi akan sangat efektif jika dioperasikan secara multiple

effect.

2.2.2 Single Eff ect Evaporator(Evaporator Tunggal)Pada single effect evaporator hanya terdapat satu badan penguapan. Bahan yang akan

dievaporasi masuk ke dalam ruang penguap dan diberi panas steamoleh satu luas permukaan pindah

panas. Uap yang dihasilkan dari evaporator tunggal akan menjadi produk buangan. Pada singleeffect evaporator,energi yang digunakan tergolong besar, sehingga evaporator ini jarang digunakan

untuk industri besar seperti gula yang memiliki nilai jual rendah.

Gambar 2. 1 Single effect evaporator

2.2.3 Mul tiple Effect Evaporator

A. Deskripsi Umum Mul tiple Effect EvaporatorMultiple effect evaporatormerupakan peralatan yang dirancang dengan tujuan meningkatkan

efisiensi energi dari proses evaporasi yang berlangsung dengan menggunakan energi panas dari uap

(steam) untuk menguapkan air. Prinsip dasar dari multiple effect evaporator adalah menggunakan

panas atau kalor yang dilepaskan dari proses kondensasi pada evaporator efek pertama untukmemberikan panas bagi efek selanjutnya. Uap yang terbentuk dari separator efek pertama akan

memanasi komponen yang sedang berada di unit efek kedua, ketika steamawal (steam langsung)sedang memanasi komponen yang berada pada unit efek pertama. Pada suatu multiple effect

evaporator, air dididihkan pada suatu rangkaian wadah (vessel), masing-masingnya dilangsungkan

pada tekanan yang lebih rendah dibandingkan dengan unit sebelumnya. Karena titik didih dari airmenurun seiring dengan penurunan tekanan, maka uap yang terbentuk dari satu wadah dapat

digunakan untuk memanaskan unit berikutnya dan hanya pada vessel pertama, yaitu pada tekanan

tertinggi, yang membutuhkan sumber panas eksternal. Laju uap dan air pendingin bagi unit double


9/28



effect diperkirakan 50% dibandingkan dengan unit single effect. Laju alir berbagai jenis bagi

multiple effectberkisar antara 3000 LPH sampai dengan 50.000 LPH.

Gambar 2. 2Multiple effect evaporator

B. Aplikasi dan Keuntungan Mul tiple Effect EvaporatorPenggunaan energi yang ekonomis dan efisien merupakan keuntungan utama dari

penggunaan sistem multiple effect evaporator. Ekonomi energi untuk multiple effect evaporator

bergantung pada jumlah unit-unit efek dan berkisar dari 220 kkal energi panas per 1 kg air yang

diuapkan untuk triple effect evaporatorsampai dengan 120 kkal untuk sebuahsix effect evaporator.Oleh karena biaya operasi dari sistem multiple effect evaporator ekonomis, maka sistem aliran

dengan debit besar menyukai aplikasi sistem ini pada semua sektor industri dan khususnya pada

proses produksi garam dan desalinasi air.

C. Prinsip Umum Mul tiple Effect Evaporator

Ditinjau dari rangkaian tiga buah evaporator, masing-masing unit memiliki suhu dan tekanan

T1,T2,T3dan P1,P2,dan P3. Jika cairan tidak mempunyai kenaikan titik didih maka kalor terpindahper satu satuan waktu melintas setiap efek akan menjadi :

Efek 1 Q1= U1A1DT1, dimana DT1= (T0-T1),

Efek 2 Q2= U2A2DT2, dimana DT2= (T1-T2),Efek 3 Q3= U3A3DT3, dimana DT3= (T2-T3),

T0merupakan suhu steam awal dan Tfmerupakan suhu umpan. Dengan mengabaikan kalor yang

diperlukan untuk memanasi umpan dari Tfsampai T1, kalor Q1yang dipindah melintas A1muncul

sebagai kalor laten di dalam uap D1dan digunakan sebagaisteamdalam efek kedua, dan :

Q1= Q2= Q3

Sedemikian sehingga U1A1DT1= U2A2DT2= U3A3DT3. Dalam banyak kasus, setiap efek memiliki

luas penampang yang sama sehingga :

U1DT1=U2DT2=U3DT3


10/28



Simplifikasi ditunjukkan dengan :

(a)Kalor yang dibutuhkan untuk memanasi umpan dari T0ke T1telah diabaikan

(b)Cairan yang melintas dari efek 1 ke efek 2 membawa kalor ke dalam efek kedua dan ini

dipergunakan untuk evaporasi demikian pula sama untuk efek ketiga.

Air yang diuapkan di dalam setiap efek sebanding dengan Q selama kalor laten mendekati

konstan. Dengan demikian, kapasitas totalnya adalah :

Q=Q1+Q2+Q3= Uav (DT1+DT2+DT3)A.

Gambar 2. 3 Skema Prinsip UmumMultiple effect evaporator

D. Operasi pada Mul tiple effect evaporator

Operasi sistemMultiple effect evaporatorterdiri dari tiga jenis, yaitu :

Forward feeding

Forward feeding digunakan bila larutan pekat sangat peka terhadap panas. Forward feedingmerupakan sistem multiple effect evaporatordimana umpan masuk pada efek pertama dengan

temperature yang paling tinggi. Kemudian umpan akan terkonsentrasi dimana air akan menguap

dan konsentrat akan masuk ke efek kedua sebagai umpan dengan temperature yang sedikit lebih

rendah. Efek kedua menggunakan panas dari uap yang terbentuk dari efek pertama sebagaisumber panas. Kombinasi dari temperature yang rendah dan viskositas yang tinggi mendukung

kondisi yang baik untuk pemanasan produk yang sensitive seperti enzim dan protein. Dalam

penggunaan sistem ini diperlukan peningkatan luas permukaan panas pada efek berikutnya.

Backward feedingBackward feeding digunakan bila larutan pekat sangat viskos. Pada sistem ini, umpan masuk

pada efek terakhir dengan temperatur paling rendah dan berpindah dari efek ke efek dengan

temperature yang semakin meningkat. Konsentrat akhir terkumpul pada efek yang dengan


11/28



temperature paling tinggi sehingga memberikan manfaat yaitu produk sangat viskos pada efek

terakhir sehingga memberikan perpindahan panas lebih baik.

Parallel Feeding

Parallel feeding pada multiple effect evaporators melibatkan penambahan umpan segar danpenarikan produk konsentrat dari setiap efek. Uap dari setiap efek masih digunakan untuk

memanaskan efek berikutnya. Model ini digunakan jika umpan sudah hampir jenuh dan produkadalah Kristal padat seperti penguapan air laut menjadi garam.

( a )

( b )

( c )

Gambar 2. 4 Jenis-JenisMultiple Effect Feeding : (a) Forward Feeding, (b) Backward Feeding, (c)

Parallel Feeding


12/28



2.2.4 Masalah-Masalah Pada EvaporatorMasalah-masalah teknis dapat muncul selama proses evaporasi, terlebih jika proses

dilangsungkan pada industri pangan. Beberapa evaporator sensitif terhadap perbedaan viskositas dan

konsistensi dari larutan umpan. Proses evaporasi akan menjadi tidak efisien disebabkan oleh loss ofcirculation. Pompa dari evaporator mungkin harus diganti jika evaporator digunakan untuk

memekatkan larutan yang viskositasnya sangat tinggi.Foulingdapat terjadi jika terbentuk deposit yang keras pada permukaan media pemanas dievaporator. Pada makanan, protein dan polisakarida dapat membentuk deposit yang akan

mengurangi efisiensi perpindahan panas. Foamingjuga dapat menjdi masalah. Sebab, berhubungan

dengan busa berarti berpengaruh pada waktu dan efisiensi. Untuk itu sebaiknya digunakan antifoamdalam jumlah yang sedikit. Korosi juga dapat timbul pada evaporator jika evaporator digunakan

untuk memekatkan larutan yang asam seperti jus jeruk.

Masalah-masalah ini akan berakibat pada tidak efisiensinya proses dan membuat umur

evaporator menjadi pendek. Kualitas dan rasa dari produk pangan juga dapat terganggu selamaproses evaporasi. Untuk itu, kualitas dari umpan perlu dipikirkan dalam mempertimbangkan jenis

evaporator.

2.3 Evaporator PT Raya Sugarindo IntiPT Raya Sugarindo inti memiliki beberapa unit pre evaporator, yaitu 1 unit single effect

evaporator, 2 unit double effect evaporator , dan 2 unit triple effect evaporator. Jenis evaporator

yang digunakan adalah falling film evaporator. Spesifikasi triple effect evaporator yang dimilikioleh PT Raya Sugarindo Inti adalah sebagai berikut :

Tipe :Pre evaporator

Fungsi : Memekatkan sirup gula sampai 60 BrixPrinsip kerja : Penguapan dengan bantuan udara vakum

Jumlah alat : 1 set yang terdiri dari 3 buah tabung

Operasi : KontinyuBentuk : Silinder

Ukuran : Tinggi 4 m ; diameter 0,5 m

Kapasitas : 1800 L/jam

Temperatur operasi : Tabung I 90 CTabung II 80 CTabung III 70 C

Tekanan operasi : Tabung I 90 cmHgTabung II 80 cmHg

Tabung III 70 cmHg

Laju alir : 2m3/jam

Bahan konstruksi : Stainless steelUtilitas : Steam, listrik

Instrumen : Tangki penguapan 2 set, tangki pemanas 2 set, tangki

penangkap uap 1 set, tangki produk tengah 1 set, pompaumpan 3 HP, pompa produk 3 HP, pompa vakum

10 HP, pompa air 20 HP, alat vakum 580-700 mmHg,

thermostat, pipa kondensat (32 buah, panjang 4 m, diameter

inch).


13/28



BAB III

METODOLOGI PELAKSANAAN

Kegiatan yang dilakukan dalam pengerjaan tugas khusus kerja praktek analisa performa

evaporator pada seksi pemekatan awal proses produksi PT Raya Sugarindo Inti-Tasikmalaya

meliputi teknik pengumpulan data dan langkah-langkah strategis dalam penyelesaian tugas khusus.

3.1 Teknik Pengumpulan DataData yang dibutuhkan antara lain data laju alir, jika memungkinkan semua aliran yang ada,

dan data karakteristik gula pada setiap aliran (derajat brix). Di PT Raya Sugarindo Inti, semua datadisediakan oleh bagian Quality Control (QC). QC selalu mengecek karakteristik gula setiap jam

pada hampir semua keluaran proses. Dengan demikian semua data dalam penyelesaian tugas khusus

ini diperoleh dari QC.

Data-data yang tidak disediakan oleh QC diambil dengan pengamatan langsung dari data

operasi yang dikerjakan oleh operator, dan beberapa data yang tidak disediakan diperoleh dengan

dengan menggunakan asumsi bahwa data yang dibutuhkan sama dengan data yang ada di literatur.Beberapa data yang digunakan pada pengerjaan tugas khusus ini ditunjukkan pada Tabel 3.1,

sementara data-data yang diambil dari literature ditampilkan pada Lampiran A.

Tabel 3. 1 Data-Data yang diambil dari QC dan Pengamatan Langsung

Single effect evaporator Double effect evaporator Tr iple eff ect evaporator

Brix Umpan 32% 32% 32%

Brix Produk 60% 60% 60%

Massa Produk 6.919 kg 6.919 kg 6.919 kg

P Steam 200 kPa 200 kPa 200 kPa

T Umpan 40 C 40 C 40 CT Vakum 80 C 70 C -

P Vakum - - 50 cmHg

3.2 Langkah Pengerjaan Tugas Khusus

Langkah-langkah dalam penyelesaian tugas khusus ini adalah sebagai berikut :(a)Studi literature.

(b)Pengumpulan data, termasuk menetapkan asumsi-asumsi.

(c)Penyusunan neraca massa dan energi pre-evaporator.

(d)Pembuatan program dalam Microsoft Excel untuk perhitungan kebutuhan steam dan

memudahkan melakukan variasi(e)Penentuan heat lossevaporator.

(f) Penentuan efisiensi energi evaporator

Perhitungan-perhitungan yang dilakukan dalam penyelesaian tugas khusus ini, seperti

perhitungan kebutuhan steam, perhitungan heat loss, dan perhitungan efisiensi energi dapat dilihat

pada Lampiran B.


14/28



Algoritma perhitungan kebutuhansteamuntuk multiple effect evaporatorditunjukkan oleh

diagram alir pada Gambar 3.1.

Mulai

Perhitungan Massa feed

Brix feed, Brix

Produk, Massaproduk

Perhitungan air yang

teruapkan (vapour)

Perhitungan L1,

L2, dan P

Perhitungan fraksi

massa x1, x2, dan x3

Perhitungan kapasitas

panas Cp1, Cp2, Cp 3

Distribusi tekanan dan

temperatur evaporasi

Perhitungan BPR

Perhitungan neraca

massa dan energi

V1, V2, V3

seperti hitungan

awal?

SelesaiYa

Tidak

Massa Feed

Massa Vapour

V1, V2, V3

L1, L2, P

X1. X2, X3

Cp 1, Cp 2,

Cp 3

T1, T2,

T3

BPR1, BPR2,

BPR3

Entalpi uap

dan liquid

Massa steam,

V1, V2, V3

Gambar 3. 1 Algoritma Perhitungan Kebutuhan Steam Multiple effect evaporator


15/28



BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kebutuhan SteamEvaporator

Evaporator merupakan salah satu peralatan yang banyak menggunakan energi (steam) dalamproses penguapannya. Untuk itu perlu diketahui kebutuhan steammasing-masing evaporator, agar

dapat diketahui efisiensi dari pemakaian evaporator itu sendiri. Dari data-data yang berhasildikumpulkan baik dari lab quality controlmaupun pengamatan langsung operator, dapat dihitung

kebutuhan steam untuk masing-masing evaporator, yaitu single effect evaporator, double effect

evaporator,dantriple effect evaporator. Hasil perhitungan kebutuhansteamuntuk masing-masing

evaporator dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4. 1 Hasil Perhitungan Kebutuhan Steamdan SteamEconomy Evaporator

Single effect evaporator Double effect evaporator Triple effect evaporator

MassaFeed 12.973,125 kg 12.973,125 kg 12.973,125 kg

Massa Produk 6.919 kg 6.919 kg 6.919 kgMassaVapour 1 6.054,125 kg 2.988,386 kg 2.483,815 kg

MassaVapour 2 - 3.065,739 kg 1.659,781 kg

MassaVapour 3 - - 1.910,529 kg

Massa Steam 7.146,529 kg 3.868,923 kg 2.717,573 kg

Steam Economy 0,847 1,564 2,227

Untuk menguapkan massa feedyang sama (12.973,125 kg) hingga menjadi produk dengan

massa dan konsentrasi yang sama pula (6.919 kg, 60%), ketiga evaporator ini membutuhkan jumlah

steam yang berbeda. Seperti terlihat pada Tabel 4.1, kebutuhan steam untuk single effect

evaporator jauh lebih tinggi dibandingkan double effect evaporator dan triple effect evaporator.Single effect evaporator membutuhkan 7.146,529 kg steam, sementara double effect evaporator

hanya membutuhkan 3.868,923 kg steam. Triple effect evaporator membutuhkan jumlah steamyang lebih sedikit lagi, yaitu 2.717,573 kg. Hasil perhitungan kebutuhan steamuntuk setiap jenis

evaporator ini sudah sukup sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa kebutuhan steam dari

evaporator dengan n efek adalah 1/n dari kebutuhan steamsingle effect evaporator, kebutuhansteamsingle effect evaporatorhampir 2 kali kebutuhansteamdouble effect evaporator, dan hampir

3 kali kebutuhan steam triple effect evaporator. Performa dari evaporator juga dapat dilihat dari

steameconomy-nya. Steameconomymerupakan suatu nilai yang menyatakan kg air yang teruapkanper satu kg steam yang disuplai. Single effect evaporator memiliki steam economy yang paling

kecil, yaitu 0,847. Ini berarti 0,847 kg air teruapkan per satu kg steamyang disuplai.Double effect

evaporator memiliki steam economy sebesar 1,564 dan triple effect evaporator memiliki steameconomypaling besar yaitu 2,227.

Dari kebutuhan steam dan steam economy masing-masing evaporator ini, terbukti bahwa

triple effect evaporatormerupakan evaporator yang paling hemat energi. Hal ini dikarenakan uapyang terbentuk dari proses evaporasi itu sendiri dapat digunakan sebagai media pemanas untuk efek

selanjutnya. Dengan demikian efisiensi energi akan meningkat, sebab tidak diperlukan steamyang

cukup banyak pada badan evaporator pertama. Pada single effect evaporator, evaporasi dilakukanlangsung dari konsentrasi 32% menjadi 60% sehingga diperlukan panas yang banyak. Selain itu,


16/28



single effect evaporator juga boros karena uap yang dihasilkan langsung dibuang, padahal uap

tersebut masih mengandung energi panas yang dapat dimanfaatkan.

Untuk menghemat penggunaan energi untuk dalam proses produksi, PT Raya Sugarindo Inti

sebaiknya menggunakan triple effect evaporator dalam proses pemekatan gula. Proses final

evaporasi yang selama ini dilakukan dengan single effect evaporator, dimana PT Raya Sugarindo

Inti memiliki 8 unitfinal evaporator, akan lebih hemat dan efisien jika dilakukan dalam triple effectevaporator. Meskipun akan menambah biaya peralatan, namun penghematan energi akan lebih

besar. Penambahan jumlah efek dibatasi sampai tujuh efek saja, sebab evaporator dengan jumlahefek yang lebih besar dari tujuh efek tidak lagi dikatakan efisien. Meskipun energinya sangat hemat

namun biaya yang harus dikeluarkan untuk biaya peralatan dan perawatan jauh lebih besar.

4.2 Perhitungan Heat Losspada Evaporator

Heat loss atau hilang panas merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi efisiensi

energi proses evaporasi. Semakin besar heat loss maka semakin kecil efisiensi energi. Heat lossmerupakan suatu hal yang dihindari. Sebab panas yang hilang dapat dimanfaatkan untuk aktivitas

lain. Dengan mengurangi heat lossmaka sistem akan berjalan lebih optimal. Salah satu usaha yang

dapat dilakukan untuk mencegah heat lossadalah dengan menambahkan insulatorpada evaporator.PT Raya Sugarindo Inti telah menggunakan insulatorpada evaporator untuk mengurangi heat loss

ini.

Heat loss dapat dideteksi dengan meninjau suhu bagian luar evaporator. Setelah ditinjau,

ternyata suhu di bagian evaporator cukup panas. Hal ini menandakan ada panas yang hilang ke

lingkungan. Suhu di bagian luar evaporator diperkirakan 35 C. Dengan mengasumsikan heat losshanya terjadi melalui konveksi saja, maka heat lossdapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Q = h x A x T

Dengan h (koefisien perpindahan konveksi) adalah ,

Dari hasil perhitungan diperoleh heat losssebesar 661,315 W untuk triple effect evaporator.

Jika temperatur di bagian luar evaporator berkurang 5 C saja menjadi 30 C, maka akan terjadipenurunan heat loss sebesar 383,267 W sehingga heat lossmenjadi 278,048 W. Sebenarnya nilaiheat loss ini cukup rendah jika dibandingkan industri pada umumnya. Hal ini menunjukkan

penggunaan insulatorseperti yang telah digunakan oleh PT Raya Sugarindo Inti telah mengurangi

heat loss dengan cukup efektif. Penggantian insulator secara berkala dapat dilakukan untuk

mengurangi panas yang keluar ke udara sekitar.

4.3

Perhitungan Efisiensi Energi EvaporatorEvaporator yang digunakan oleh PT Raya Sugarindo Inti memiliki jenis falling film

evaporator. Pemilihan jenis evaporator ini sudah benar, sebab falling film evaporator diketahuimemiliki beberapa keunggulan, yaitu koefisien transfer panas yang tinggi, waktu tinggal yang

rendah, hilang tekan yang rendah, cocok untuk operasi vakum, memiliki rasio penguapan yang

tinggi, jangkauan operasi yang luas, aman dari risiko fouling, dan biaya operasi yang minimum

(Richardson, dkk., 2002).


17/28



Untuk mengetahui apakah proses yang berjalan dalam sebuah pabrik sudah baik atau belum,

dapat dilihat dari efisiensinya. Salah satunya adalah dengan membandingkan steam yang disuplai

untuk proses evaporasi, apakah sudah efisien jika dibandingkan dengan perhitungan rancangan atau

teoretisnya. Untuk menghitung efisiensi, diperlukan laju alir massa steam aktual yang digunakanoleh pabrik untuk proses evaporasi. Sayangnya PT Raya Sugarindo Inti tidak memiliki orificemeter

atau venturimeter untuk mengetahui laju aktual penggunan steam. Padahal dengan mengetahui lajusteam yang digunakan, akan terlihat apakah penggunaan selama ini berlebihan atau tidak. Dandengan adanya alat ukur laju alir tersebut, maka kebutuhan steam yang dialirkan untuk proses

evaporasi dapat disesuaikan dengan hasil perhitungan.

Oleh karena itu, kebutuhan steamaktual untuk proses evaporasi di PT Raya Sugarindo Inti

dihitung secara manual dengan menggunakan tambahan asumsi. Asumsi yang digunakan adalahkecepatansteamsesuai dengan kecepatansteamtriple effect evaporatoruntuk rata-rata pabrik gula.

Dengan mengalikan kecepatansteamdengan densitassteamdan luas penampang pipasteam, maka

akan diperoleh kebutuhan aktualsteamuntuk proses evaporasi.

Dari hasil perhitungan diketahui bahwa effisiensi energi proses evaporasi ini adalah sebesar

64,38 %. Efisiensi ini dapat ditingkatkan dengan mengurangi steam yang dialirkan untuk prosesevaporasi. Tentunya hasil perhitungan teoretis dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukanjumlahsteamyang harus dialirkan. Dengan meningkatnya efisiensi energi proses evaporasi, pabrik

juga dapat menghemat biaya. Sebab salah satu proses di pabrik gula yang paling banyak

menggunakan energi adalah pada evaporator.

Selain mengurangi steamyang dialirkan, efisiensi energi juga dipengaruhi oleh kebersihanevaporator. Selama proses evaporasi, adanya padatan yang tersuspensi dalam cairan akan

menimbulkan kerak pada evaporator. Fouling yang terjadi pada penukar panas dapat mengurangi

laju perpindahan panas karena koefisien transfer panas mengalami penurunan. Hal ini akan

berdampak pada terhambatnya proses penguapan. Untuk itu pembersihan evaporator harus

dilakukan secara berkala agar tidak terdapatfouling.


18/28



BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 KesimpulanKesimpulan yang dapat diambil dari penyelesaian tugas khusus evaluasi kinerja evaporator

adalah :1. Kebutuhansteamsingle effect evaporatoradalah sebesar 7.146,529 kg.

2. Kebutuhansteamdouble effect evaporatoradalah sebesar 3.868,923 kg.

3. Kebutuhansteamtriple effect evaporatoradalah sebesar 2.717,573 kg4. Triple effect evaporatormemiliki performa kinerja evaporasi yang lebih baik dibandingkan

dengan double effectdansingle effect evaporator. Hal ini dilihat dari steameconomy triple

effect yang lebih besar dibanding double effect dan single effect, yaitu 2,227 kg air

teruapkan/kg steam, 1,564 kg air teruapkan/kg steam, dan 0,847 kg air teruapkan/kg steamuntuk triple effect evaporator, double effect evaporator, dansingle effect evaporator.

5. Heat lossyang terjadi pada triple effect evaporatoradalah 661,315 W.

6. Efisiensi energi dalam proses evaporasi PT Raya Sugarindo Inti adalah 64,38 %

4.2 SaranSelama massa penyelesaian tugas khusus kerja praktek di PT Raya Sugarindo Inti-

Tasikmalaya yang berkaitan dengan evaluasi kinerja evaporator, terdapat beberapa saran, yaitu :

1. Sebaiknya dipasang alat ukur laju alir massa untukfeeddansteam. Sebab laju alir massa

ini penting untuk mengehui efisiensi keberlangsungan proses. Dengan diketahuinyaberapa jumlah steam yang digunakan selama ini, dapat diketahui efisiensi prosesnya.

Bisa saja steam yang disuplai untuk proses terlalu berlebihan dan terbuang percuma.

Kemudian, efisiensi pun dapat ditingkatkan dengan menggunakan laju alir steam hasil

perhitungan.2.

Setelah mengetahui penghematan energi yang sangat besar dengan penggunaan triple

effect evaporator, makan sebaiknya proses evaporasi dilakukan menggunakan triple

effect evaporator.Begitu pula untukfinal evaporator.


19/28



DAFTAR PUSTAKA

1. Geankoplis, C.J ., 1993. Transport Processes and Unit Operations 3rd

Edition. USA : Prentice-Hall International,Inc.

2. Hugot, E. 1986.Hand Book of Cane Sugar Engineering 3rd

Edition. Amsterdam : The Elvesier

Science Publisher B. V.3. Perry, Robert.2008.Perrys Chemical Engineers Handbook 8th Edition.New York: Mc Graw

Hill

4. Richardson, et. al. 2002. Couldson and Richardsons Chemical Engineering 5th

Edition. GreatBritain : Butterworth Heinemann

5. Singh, R. Paul and Dennis R. Heldman. 2009.Introduction to Food Engineering 4th

Edition.

Oxford : Elsevier inc


20/28



LAMPIRAN A

DATA LITERATUR

A.1 Sifat Fisik Steam

Entalpi uap dan entalpi liquidsteampada rentang tekanan dan temperature evaporator :

Tabel A. 1 Entalpi Uap dan Entalpi Liquid pada Rentang Tekanan dan Temperatur Evaporasi

T (C) P (kg/cm2) Hv (kkal/kg) HL (kkal/kg)

72 0.3463 628.1 71.9

73 0.3613 628.5 72.9

74 0.3769 628.9 73.9

75 0.3931 629.3 74.9

76 0.4098 629.7 75.9

89 0.6882 634.7 89

90 0.7149 635.1 90

91 0.7425 635.5 91

92 0.771 635.9 92

96 0.8942 637.4 96

97 0.9274 637.8 97

101 1.0707 639.3 101

102 1.1092 639.6 102

103 1.1489 640 103.1

104 1.1898 640.3 104.1

120 2 646 120.3

(Sumber : Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot 3

rd

, hlm 1034)

Densitassteam(T=120 C) = 1,129 kg/m3

A.2 Kecepatan Uap yang DirekomendasikanTabel A. 2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan

Triple Quadruple Quintuple

Exhaust steamto 1st

effect 25-30 m/s 25-30 m/s 25-30 m/s

Vapour from 1st

effect 30-35 m/s 30-35 m/s 30-35 m/s

Vapour from 2ndeffect 40-45 m/s 35-40 m/s 30-35 m/s

Vapour from 3

rd

effect 50-60 m/s 40-45 m/s 35-40 m/sVapour from 4th

effect 50-60 m/s 40-45 m/s

Vapour from 5theffect 50-60 m/s

(Sumber : Tabel 32.7 Vapour Velocities Recommended, Hugot, 3 rdedition, hlm 514)


21/28



LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

B.1 Perhitungan Kebutuhan SteamSingle effect evaporator

1. Perhitungan jumlahfeed(umpan) :

F x Xf= P x Xp

F =

2. Perhitungan air yang teruapkan :

F= V+PV = 12.973,125 kg/jam - 6.919 kg/jam = 6.054,125 kg/jam

3. Perhitungan kapasitas panas Cpfdan Cpp :

4. Perhitungan neraca massa dan energi :

Persamaan yang akan digunakan :

Energi masuk :Uap = V1 x Hv1Gula = L1x T1x Cp1

Energi keluar :

Kondensat = V2 x HL2Uap air = V2x Hv2

Gula = L2x T2x Cp2*Asumsi : Tidak terdapat energi panas yang hilang (Qloss)

Energi masuk = Energi Keluar

Steam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 6.054,125 x 631,3) + (6.919x 0,64 x 80)

Ms = 7.146,529 kg/jam

Steameconomy :

== 0,847 kg air teruapkan/kgsteam

B.2 Perhitungan Kebutuhan SteamDouble effect evaporator1.

Distribusi temperature evaporasi :

T = TsteamT vakum = 120 C70 C = 50 C

T1= T2= 25 C

T1= 120 C25 C = 95 C T2= 95 C25 C = 70 C2. Dari hasil perhitungan pada langkah 1 dan 2 bagian B.1, diperoleh data :

F = 12.973,125 kg/jam V= 6.054.125 kg/jam = V1+V2

3. Perhitungan awal L1dan L2*Asumsi : V1=V2= 3.027,063 kg/jam


22/28



F= V1+ L112.973,125 kg/jam = 3.027,063 kg/jam + L1L1= 9.946,063 kg/jamL1= V2+ L29.946,063 kg/jam = 3.027,063 kg/jam + L2L2= 6.919 kg/jam

4. Perhitungan fraksi massa setiap efek x1dan x2

5.

Perhitungan BPR :BPR = (Geankoplis 3rdedition, hlm 504)BPR efek 1 = BPR efek 2 =

Dengan demikian diperoleh hasil sebagai berikut :

Evaporator Fraksi massa gula BPR T saturated T superheated (BPR+T saturated)

Efek 1 0,417 1,824 95 C 96,824 C

Efek 2 0,600 3,307 70 C 73,307 C

6. Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2:

7. Perhitungan neraca massa dan energi evaporatorData-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan menggunakan

interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam;

Hugot 3rd

, hlm 1034)

Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv (kkal/kg) HL(kkal/kg)

Efek 1 0,862 95 637 9596,824 637,73 96,825

Efek 2 0,31770 627,3 69,9

73,307 628,623 73,207

Evaporator efek 1 :



(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 3.027,063 x 637,73) +(9.946,063 x 0,749 x 96,824)

Ms = 4.246,638 kg/jam

Evaporator efek 2 :

Energi masuk = Energi KeluarUap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(3.027,063 x 637,73) + (9.946,063 x 0,749 x 96,824) = (3.027,063 x 69,9) + (V2x 628,623)

+ ((9.946,063V2) x 0,640 x 73,307)V2= 3.392,65 kg/jam V1= 6.054,1253.392,65 = 2.661,475 kg/jam


23/28



8. Dengan menggunakan V1dan V2yang baru diperoleh dilakukan iterasi perhitungan mulai

dari langkah 3

Perhitungan L1dan L2

F= V1+ L112.973,125 kg/jam = 2.661,475 kg/jam + L1L1= 10.311,65 kg/jamL1= V2+ L210.311,65 kg/jam = 3.392,65 kg/jam + L2L2= 6.919 kg/jam

Perhitungan fraksi massa setiap efek x1dan x2

Perhitungan BPR :

BPR efek 1 = BPR efek 2 =



Efek 1 0,417 1,721 95 C 96,721 C

Efek 2 0,600 3,307 70 C 73,307 C Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2:

Perhitungan neraca massa dan energi evaporatorData-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan menggunakan

interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam;

Hugot 3rd, hlm 1034)

Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv (kkal/kg) HL(kkal/kg)

Efek 1 0,86295 637 95

96,721 637,688 96,721

Efek 2 0,31770 627,3 69,9

73,307 628,623 73,207

Evaporator efek 1 :Energi masuk = Energi Keluar


(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 2.661,475x 637,688) +(10.311,65 x 0,758 x 96,721)Ms = 3.868,923 kg/jam


Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(2.661,475x 637,688) + (10.311,65 x 0,758 x 96,721) = (2.661,475x 69,9) + (V2x 628,623)+ ((10.311,65V2) x 0,640 x 73,307)


24/28



V2= 3.065,739 kg/jam V1= 6.054,1253.392,65 = 2.988,386 kg/jam

Steameconomy :


B.3 Perhitungan Kebutuhan SteamTr iple eff ect evaporator1. Distribusi Tekanan menurut Hugot :

Tekanan UBE = 0,5 kg/cm

2

= 1,533 kg/cm2.abs x

= 112,764 cmHg.abs

Tekanan Vakum = 50 cmHg

= 76 cmHg- 50 cmHg = 26 cmHg.abs

Penurunan tekanan (P) = 112,764 cmHg.abs 26 cmHg.abs =86,764 cmHg.abs

Perbandingan distribusi pressure drop tiap evaporator (Tabel 32.23, Distribution of

Pressure Drop between Vessels ; Hugot 3rdedition hlm 579) :

Triple effect =

Tekanan Evaporator 1 =( )

Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot hlm 1034 :

T1 = 101,735 C

Tekanan Evaporator 2 = ( )

Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot hlm 1034 :

T2 = 89,704 C

Tekanan Evaporator 3 = ( ) Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot hlm 1034 :

T3 = 73,446 C

2. Perhitungan air yang teruapkan (F telah diketahui dari perhitungan sebelumnya)

F= (V1+V2+V3)+P(V1+V2+V3) = 12.973,125 kg/jam - 6.919 kg/jam = 6.054,125 kg/jamAsumsi awal : V1=V2=V3 = 2.018, 042 kg/jam

3. Perhitungan awal L1, L2, dan PF= V1+ L112.973,125 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + L1L1= 10.955,083 kg/jam

L1= V2+ L210.955,083 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + L2L2= 8.937,041 kg/jamL2= V3+ P8.937,041 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + PP = 6.919 kg/jam

4. Perhitungan fraksi massa setiap efek x1, x2, dan x3

00


25/28



5. Perhitungan BPR :

BPR efek 1 = BPR efek 2 = BPR efek 3 =



Efek 1 0,379 1,567 101,735 C 103,302 C

Efek 2 0,464 2,168 89,704 C 91,872 C

Efek 3 0,600 3,307 72,446 C 75,753 C

6. Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2, Cp3

7. Perhitungan neraca massa dan energi evaporator

Data-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan

menggunakan interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of DrySaturated Steam; Hugot 3

rd, hlm 1034)

Evaporator P (kg/cm

2

.C) T (

C) Hv (kkal/kg) HL(kkal/kg)

Efek 1 1.099101,735 639,520 101,735

103,302 640,091 103,402

Efek 2 0.70789,704 634,981 89,704

91,872 635,848 91,872

Efek 3 0.35372,446 628,278 72,346

75,753 629,601 75,653

Evaporator efek 1 :



(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 2.018, 042 x 640,091) +(10.955,083 x 0,773 x 103,302)Ms = 3.323,624 kg/jam


Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar


26/28



(2.018,042 x 640,091) + (10.955,083 x 0,773 x 103,302) = (2.018,042 x 89,704) + (V2x

635,848) + ((10.955,083 V2) x 0,722 x 91,873)

V2 = 2.210,331 kg/jam

Evaporator efek 3 :

Energi masuk = Energi KeluarUap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar(2.210,331 x 635,848) + (8.937,041 x 0,722 x 91,872) = (2.210,331x 72,346) + (V3x

629,601) + ((8.937,041-V3) x 0,640 x 75,753)

V3 = 2.417,836 kg/jam

Total uap = 6.054,125 kg/jam

V1 = Total uapV2- V3 = 6.054,125 2.210,3312.417,836 = 1.425, 958 kg/jam

8. Iterasi perhitungan mulai dari langkah ke-4 dengan menggunakan massa uap yang

diperoleh.

Perhitungan L1, L2, dan PF= V1+ L112.973,125 kg/jam = 1.425,958 kg/jam + L1L1= 11.547,167 kg/jamL1= V2+ L211.547,167 kg/jam = 2.210,331 kg/jam + L2L2= 9.336,836 kg/jam

L2= V3+ P9.336,836 kg/jam = 2.417,836 kg/jam + PP = 6.919 kg/jam

Perhitungan fraksi massa setiap efek x1, x2, dan x3

00

Perhitungan BPR :

BPR efek 1 =

BPR efek 2 = BPR efek 3 =



Efek 1 0,359 1,440 101,735 C 103,175 C

Efek 2 0,444 2,016 89,704 C 91,72 C

Efek 3 0,600 3,307 72,446 C 75,753 C

Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2, Cp3


27/28



Perhitungan neraca massa dan energi evaporatorData-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan

menggunakan interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of DrySaturated Steam; Hugot 3

rd, hlm 1034)

Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv HL

Efek 1 1.099101,735 639,520 101,735

103,175 640,052 103,275

Efek 2 0.70789,704 634,981 89,704

91,72 635,788 91,72

Efek 3 0.35372,446 628,278 72,346

75,753 629,601 75,653

Evaporator efek 1 :

Energi masuk = Energi KeluarSteam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 1.425,958 x 640,052) +(11.547,167 x 0,785 x 103,175)

Ms = 2.717,573 kg/jam

Evaporator efek 2 :


Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar(1.425,958 x 640,052) + (11.547,167 x 0,785 x 103,175) = (1.425,958 x 89,704) + (V2x

635,788) + ((11.547,167 V2) x 0,733 x 91,720)

V2 = 1.659,781 kg/jam

Evaporator efek 3 :

Energi masuk = Energi KeluarUap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(1.659,781 x 635,788) + (9.336,836 x 0,733 x 91,72) = (1.659,781x72,346) + (V3x

629,601) + ((9.336,836-V3) x 0,640 x 75,753)V3 = 1.910,529 kg/jam

Total uap = 6.054,125 kg/jam

V1 = Total uapV2- V3 = 6.054,125 1.659,7811.910,529 = 2.483,815 kg/jam

Steameconomy :



28/28


B.4 Perhitungan Heat lossEvaporator

*Asumsi : Suhu lingkungan = 25 C

*Diketahui : diameter evaporator = 0,5 m , tinggi evaporator = 4 m

h = 0,3 x (Tout-Tling)0,25

Q = A x h x T

Maka, dengan perhitungan Microsoft Excel, diperoleh hasil sebagai berikut untuk triple

effect evaporator:

Tout (C) h (btu/hr ft F) Q (W)

35 0,618 661,315

30 0,519 278,048

DeltaHeat loss: 383,267

B.5

Perhitungan Efisiensi Energi evaporator Dengan mengacu pada Tabel A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan, anggap kecepatan

steamyang masuk ke efek pertama adalah 30 m/s.Diketahui : diameter luas penampang pipasteam= 21 cm

Massa jenissteam(T=120 C) = 1,129 kg/m3

Kebutuhansteamaktual = Kecepatan steamx massa jenissteamx luas penampang pipasteam= 30 m/s x 1,129 kg/m3x (3,14 x 0,1052) m2= 1,1725 kg/s

= 4.221,103 kg/jam

Effisiensi energi =

239010162 180673237 analisa performa pre evaporator pabrik gula

Documents