PRA RANCANGAN PABRIKPEMBUATAN ANTIOKSIDAN (LIKOPEN) DARI BUAH TOMAT DENGAN MENGGUNAKAN SOLVENT CAMPURAN N- HEKSANA, ASETON, ETANOL DENGAN PROSES EKSTRAKSI DENGAN KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

OLEH :WILMAR JEFRISON PASARIBUNIM. 110425007

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SUMATERA UTARAMEDAN2014

LEMBAR PENGESAHANPRA RANCANGAN PABRIKPEMBUATAN ANTIOKSIDAN (LIKOPEN) DARI BUAH TOMAT DENGAN MENGGUNAKAN SOLVENT CAMPURAN n - HEKSAN, ASETON, ETANOL DENGAN PROSES EKSTRAKSI DENGAN KAPASITAS 25.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia Oleh : WILMAR JEFRISON PASARIBUNIM : 110425007Telah Diperiksa/Disetujui:

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Pembangunan sektor industri merupakan bagian dari usaha pembangunan ekonomi jangka panjang dan diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih kokoh, yaitu struktur ekonomi dengan titik berat industri yang maju dan didukung oleh sektor pertanian yang tangguh.Pada saat ini pemerintah menghimbau masyarakat dan pengusaha untuk meningkatkan ekspor non migas sebagai sumber devisa negara. Industri rumah tangga dan usaha kecil menengah diharapkan memberikan kontribusi yang besar dalam persaingan ekonomi yang saat ini sedang mengalami krisis. Terutama industri kecil produsen makanan dan minuman yang tidak berproduksi lagi ditengah badai krisis ekonomi yang menimpa bangsa ini. Sebagai sebuah negara berkembang, pertumbuhan disegala sektor tentulah menjadi sebuah keharusan.Salah satu industri pangan yang perlu diperhatikan adalah industri likopen yang mulai dari saat kemunculannya sampai saat ini masih memiliki konsumen terus meningkat. Dan salah satu hasil pertanian yang cukup menjanjikan untuk industri ini adalah buah tomat, selain karena kuantitasnya yang cukup melimpah, juga karena buah tomat ini sendiri belum sama sekali termanfaatkan di sektor industri, khususnya industri lycopen dari buah tomat . Dengan kondisi ekonomi Indonesia yang sangat terbuka, ditambah lagi dengan dibukanya pasar bebas Asia Tenggara atau yang lebih akrab kita dengar dengan AFTA (ASEAN Free Trade Area) tentu saja membuka peluang yang sangat besar di sektor industri untuk terus berkembang dengan pesat. Kondisi yang seperti ini tentu juga sangat menjanjikan bagi industri pangan , untuk mengekspor produk olahan pangan khususnya likopen dari buah tomat.

Produksi buah tomat di Indonesia semakin meningkat, hal ini dapat diketahui berdasarkan data dari badan pusat statistik seperti tabel dibawah ini : Tabel 1.1 Data produksi Tomat Indonesia.Tahun Produksi (ton)

2006629 744

2007635 474

2008725 973

2009853 061

2010891 616

2011893 504

2012954 046

Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia Tahun 2012

Kebutuhan likopen di dunia semakin meningkat, hal ini dapat diketahui berdasarkan data dari badan pusat statistik seperti tabel dibawah ini : Tabel 1.2 data kebutuhan likopen Tahun kebutuhan (ton)

2006219,756

2007265 474

2008325 739

2009353 610

2010491 166

2011493 145

2012554 460

Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia Tahun 2012

Dari data diatas maka diperlukan pembuatan pabrik antioksidan (likopen) dari buah tomat supaya nilai ekonomi buah tomat meningkat1.2 Perumusan MasalahPerancangan pabrik likopen ini menggunakan bahan baku utama tomat , yang mana tomat diperoleh dari budidaya dan hasil pertanian indonesia khususnya didaerah Sumatera Utara yang terus mengalami peningkatan. Apalagi permintaan likopen dari buah tomat di perdagangan dunia sangat tinggi, sehingga terbuka kemungkinan untuk mengekspor produk ini keluar negeri. Dengan terpenuhinya kebutuhan likopen di Indonesia, maka akan berdampak pada berkurangnya pengeluaran negara, meningkatnya perekonomian nasional dan meningkatnya kesejahteraan masyarakat.1.3 Tujuan PerancanganTujuan perancangan pabrik pembuatan likopen dari buah tomat adalah untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia, utilitas dan bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek ekonomi dalam pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan likopen dari buah tomat.Tujuan lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.1.4 Manfaat PerancanganManfaat atau kontribusi yang diberikan oleh pabrik pembuatan likopen dari buah tomat adalah seperti berikut ini.1. Manfaat bagi pemerintah.a. Untuk memenuhi kebutuhan likopen di bidang kesehatan.b. Menambah pendapatan bagi daerah/Negara, misalnya dari pajak, ekspor, bea cukai, dan lain sebagainya.2. Manfaat bagi perguruan tinggi.a. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan selanjutnya tentang proses pembuatan likopen.b. Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang di dapat dalam perkuliahan.3. Manfaat bagi masyarakat.a. Meningkatkan kesempatan kerja, yang berarti menurunkan jumlah pengangguran di Indonesia.b. Membuka pemikiran masyarakat terhadap perkembangan sains dan teknologi. BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Likopen Lycopene atau yang sering disebut sebagai -carotene adalah suatu karotenoid pigmen merah terang, suatu fitokimia yang banyak ditemukan dalam buah tomat dan buah-buahan lain yang berwarna merah. Pada penelitian makanan dan phytonutrien yang terbaru, lycopene merupakan objek paling populer. Karotenoid ini telah dipelajari secara ekstensif dan ternyata merupakan sebuah antioksidan yang sangat kuat dan memiliki kemampuan anti-kanker. Nama lycopene diambil dari penggolongan buah tomat, yaitu Lycopersicon esculantum. (Di Mascio P, Kaiser, dan Sies,1989).

Gambar 2.1 bentuk molekul lycopeneLikopen salah satu antioksidan alami yang sangat kuat ternyata terkandung di dalam buah tomat dengan kadar 30-100 ppm (Bombardelli, 1999). Likopen memiliki kemampuan untuk mencegah penyakit kanker. Saat ini telah dikembangkan pula ekstrak buah tomat yang digunakan sebagai treatment tekanan darah tinggi. Selain digunakan sebagai sayur, tomat juga digunakan dalam seni kuliner, seperti tomato paste, tomato pure, tomato pie, gazpacho (Andalussia), Pa amb tomquet (Spanyol), dan pizza (Italy).

Tabel 2.1 Kandungan Likopen Dari Olahan TomatBahanKandungan likopen (mg/100g)

Pasta tomat42,2

Saus spaghetti21,9

Sambal 19,5

Saus tomat 15,9

Jus tomat 12,8

Sup tomat7,2

Saus seafood17,0

Pink grapefruit4,0

Tomat mentah 8,8

Sumber : Tsang (2005) ; Arab dan Steck (2000)Secara struktural, lycopene terbentuk dari delapan unit isoprena. Banyaknya ikatan ganda pada lycopene menyebabkan elektron untuk menuju ke transisi yang lebih tinggi membutuhkan banyak energi sehingga likopen dapat menyerap sinar yang memiliki panjang gelombang tinggi (sinar tampak) dan mengakibatkan warnanya menjadi merah terang. Jika lycopene dioksidasi, ikatan ganda antarkarbon akan patah membentuk molekul yang lebih kecil yang ujungnya berupa C=O. Meskipun ikatan C=O merupakan ikatan yang bersifat kromophorik (menyerap cahaya), tetapi molekul ini tidak mampu menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang tinggi sehingga lycopene yang teroksidasi akan menghasilkan zat yang berwarna pucat atau tidak berwarna. Elektron dalam ikatan rangkap akan menyerap energi dalam jumlah besar untuk menjadi ikatan jenuh, sehingga energi dari radikal bebas yang merupakan sumber penyakit dan penuaan dini dapat dinetralisir oleh lycopene (Di Mascio P, Kaiser, dan Sies,1989).Lycopene merupakan suatu antioksidan yangt sangat kuat. Kemampuannya mengendalikan singlet oxygen (oksigen dalam bentuk radikal bebas) 100 kali lebih efisien daripada vitamin E atau 12500 kali dari pada gluthation. Singlet oxygen merupakan prooksidan yang terbentuk akibat radiasi sinar ultra violet dan dapat menyebabkan penuaan dan kerusakan kulit. Selain sebagai anti skin aging, lycopene juga memiliki manfaat untuk mencegah penyakit cardiovascular, kencing manis, osteoporosis, infertility, dan kanker (kanker kolon, payudara, endometrial, paru-paru, pankreas, dan terutama kanker prostat). Ini semua diakibatkan banyaknya ikatan rangkap dalam molekulnya (Di Mascio P., Kaiser., dan Sies.,1989). 2.2 Sifat Fisik Dan Kimiawi Likopen Likopen mempunyai rumus molekul C40H56 dengan berat molekul 536,85 dan titik cair 172C 175C. Bentuk kristal seperti jarum, panjang, dalam bentuk tepung berwarna kecoklatan. Dapat mengalami degradasi melalui proses isomerisasi dan oksidasi karena cahaya, oksigen, suhu tinggi, teknik pengeringan, proses pengelupasan, penyimpanan dan asam. Likopen lebih mudah larut dalam kloroform, benzena, heksana, dan pelarut organik lainnya. Degradasi likopen dapat melalui proses isomerisasi dan oksidasi karena cahaya, oksigen, suhu tinggi, teknik pengeringan, proses pengelupasan, penyimpanan dan asam. Studi lain menyatakan bahwa bioavaibilitas likopen dipengaruhi dosis konsumsi dan adanya karotenoid lain seperti misalnya -karoten (Johnson dkk.,1997). 2.3 Peranan Likopen Dalam Pencegahan PenyakitMenurut College Park, MD (2003), likopen juga mampu memberikan proteksi terhadap katarak melalui sifat antioksidannya, dimana terdapat penurunan insiden katarak senilis pada tikus yang diberikan likopen. Dan likopen juga mampu menurunkan terjadinya resiko degenerasi makular, penyakit yang berhubungan dengan usia yang dapat mengakibatkan kebutaan.Menurut Arab & Steck (2000), likopen juga bermanfaat untuk mencegah penyakit jantung. Likopen ternyata menghambat sintesis kolesterol dan meningkatkan degradasi LDL. Bukti yang ada memperlihatkan bahwa ketebalan tunika intima dan resiko MCI dapat berkurang pada orang dengan konsentrasi likopen yang tinggi pada jaringan adiposanya. Sebuah studi dari John Hopkins University, Baltimore, menunjukkan level likopen yang rendah dalam darah, beresiko untuk terjadinya kematian akibat penyakit jantung koroner. Dalam penelitian lain dinyatakan bahwa level likopen yang rendah di dalam darah berhubungan dengan meningkatnya ketebalan pembuluh darah sebesar 18%. Likopen juga dilaporkan dapat mengatasi kanker lambung yang disebabkan oleh infeksi Helicobacter pylori. Kehadiran likopen sangat bermanfaat untuk menghambat oksidasi yang disebabkan oleh bakteri tersebut. 2.4 Tomat Tomat (Lycopersicum esculentum) merupakan salah satu produk hortikultura yang berpotensi, menyehatkan dan mempunyai prospek pasar yang cukup menjanjikan. Tomat segar maupun olahan, memiliki komposisi zat gizi yang cukup lengkap dan baik. Buah tomat terdiri dari 5-10% berat kering tanpa air dan satu persen kulit dan biji. Jika buah tomat dikeringkan, sekitar 50% dari berat keringnya terdiri dari gula-gula pereduksi (terutama glukosa dan fruktosa), sisanya asam-asam organik, mineral, pigmen, vitamin dan lipid. Tomat yang oleh para ahli botani disebut sebagai Lycopersicum esculentum Mill, Tomat termasuk tanaman setahun (annual) yang berarti umurnya hanya untuk satu kali periode panen. Tanaman ini berbentuk perdu atau semak dengan panjang bisa mencapai 2 meter. Secara taksonomi, tanaman tomat (http://id.wikipedia.org/wiki/Tomat ) digolongkan sebagai berikut : Kingdom : Plantae Subkingdom : Trachebionta Divisio : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Subkelas : Asteridae Ordo : Solanales Famili : Solanaceae Genus : Solanum Species : Solanum Lycopersicum Nama binomial : lycopersicon esculentum L. Tomat sebagai salah satu komoditas pertanian sangat bermanfaat bagi tubuh, karena mengandung vitamin dan mineral yang diperlukan untuk pertumbuhan dan kesehatan. Buah tomat juga mengandung zat pembangun jaringan tubuh manusia dan zat yang dapat meningkatkan energi untuk bergerak dan berpikir, yaitu karbohidrat, protein, lemak dan kalori. Selain memiliki rasa yang enak, buah tomat juga merupakan sumber vitamin A dan C yang sangat baik (Wener, 2000). Berikut ini adalah tabel kandungan gizi yang terkandung dalam buah tomat.Tabel 2. 2 Kandungan Gizi Buah Tomat Segar Tiap 180 Gram Bahan Nutrien Jumlah Kebutuhan per hari (%) Kepadatan nutrisi

Vitamin C 34,38 mg 57,3 27,3

Vitamin A 1121,40 IU 22,4 10,7

Vitamin K 14,22 mcg 18,8 8,5

molybdenum 9,00 mcg 12,0 5,7

Kalium 399,6 mg 11,4 5,4

Mangan 0,19 mg 9,5 4,5

Serat 1,98 g 7,9 3,8

Kromium 9,00 mcg 7,5 3,6

Vitamin B1 (thiamine) 0,11 mg 7,3 3,5

Vitamin B6 (pyridoxine) 0,14 mg 7,0 3,3

Folat 27,00 mcg 6,8 3,2

Tembaga 0,13 mg 6,5 3,1

Vitamin B3 (niacin) 1,13 mg 5,6 2,7

Vitamin B2 (riboflavin) 0,09 mg 5,3 2,5

Magnesium 19,80 mg 5,0 2,4

Besi 0,81 mg 4,5 2,1

Vitamin B5 (as. pantotenat) 0,44 mg 4,4 2,1

Phosphor 43,20 mg 4,3 2,1

Vitamin E 0,68 mg 3,4 1,6

Tryptophan 0,01 g 3,1 1,5

Protein 1,53 g 3,1 1,5

(Sumber : Winarno, F. G., 1991)

2.5 Solven Yang Digunakan Untuk memperoleh hasil sebaik baiknnya dalam ekstraksi, kita tidak dapat menggunakan sembarang solven. Namun solven tersebut harus dipilh dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Mempunyai keemampuan melarutkan solute tetapi sedikit atau tidak sama sekali melarutkan diluent. 2. Mempunyai perbedaan titik didih yang cukup besar dengan solute. 3. Tidak beeraksi dengan solute maupun diluen. 4. Mempunyai keemurnian tinggi. 5. Tidak beracun. 6. Tidak meninggalkan bau. 7. Mudah direcovery. 8. Mempunyai perbedaan densitas yang tinggi dengan diluen. Solven yang digunakan pada pembuatan likopen dari buah tomat adalah etanol, aseton, dan heksan.1. N - Heksana Heksana adalah sebuah senyawa hidrokarbon alkana dengan rumus kimia C6H14 (isomer utama n-heksana memiliki rumus CH3(CH2)4CH3. Awalan heks- merujuk pada enam karbon atom yang terdapat pada heksana dan akhiran -ana berasal dari alkana, yang merujuk pada ikatan tunggal yang menghubungkan atom-atom karbon tersebut. N Hexana merupakan jenis pelarut non polar. Karakteristik N heksana : 1. Nama lain : Caproyl Hydride, Hexyl Hydride 2. Rumus molekul : CH3(CH2)4CH3 3. Berat molekul : 86,17 kg/mol 4. Melting point: - 940C 5. Spesific gravity : 0,659 6. Kelarutan dalam 100 bagian air : 0,014 ( 150C ) 2. Aseton Aseton, juga dikenal sebagai propanon, dimetil keton, 2-propanon, propan-2-on, dimetilformaldehida, dan -ketopropana, adalah senyawa berbentuk cairan yang tidak berwarna dan mudah terbakar. Karakteristik aseton : 1. Rumus molekul : CH3COCH3 2. Berat molekul : 50,1 kg/mol 3. Melting point : - 94,60C 4. Spesifik gravity: 0,7863 ( 250C)

3. Etanol Etanol (disebut juga etil-alkohol atau alkohol saja), adalah alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karena sifatnya yang tidak beracun bahan ini banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan industri makanan dan minuman. Etanol merupakan jenis pelarut polar. Karakteristik etanol : 1. Rumus molekul : C2H5OH 2. Berat Molekul : 46,07 kg/mol 3. Sepesifik grafity : 0,7894. Melting point : - 1120C 5. Boiling point : 78,40C 6. Density : 0,7991 gr/cc 7. Temperatur kritis : 243,10C 8. Tekanan kritis : 63,1 atm 2.6 Deskripsi Proses Bahan baku bersumber dari lahan pertanian yang ada di Sumatera Utara dan dari pulau jawa. Bahan baku yang masuk di sortir di dalam gudang (G-01) lalu dikirim dengan menggunakan conveyer (J-01) ke dalam bak perendaman (Bp01), tomat direndam dengan air proses pada temperatur 650C, lalu tomat di kirim ke bak pencuci (Bp-02) dengan menggunakan elevator (J-02), tomat dicuci dengan air proses pada temperatur 650C. Setalah tomat dicuci lalu dikirim ke crusher (C) dengan menggunakan conveyer (J-03) untuk di belender lalu dikirim menggunakan conveyer (J-04) ke heater (H) dengan temperatur 980C dan dipompakan ke filter press ( Fp- 01), residunya di pompakan ke tangki (T - 01) dengan temperatur 980C, sedangkan filtratnya di pompakan ke evaporator(E) dengan temperatur 700C, lalu di pompakan ke tangki penyimpanan (T 02) dengan temperatur 700C.Solven yang digunakan dalam perancangan pabrik likopen adalah etanol, aseton. Di pompakan ke tangki pencampur (M-01), setelah solven tercampur dipompakan ke esktraktor. Pada tangki ekstraktor (M-02), dimana tangki ekstraktor ini di desain dalam bentuk mixer untuk mencampur bubur tomat dan solven (etanol,aseton,N-heksan) yang sudah homogen. Setelah bubur tomat sudah tercampur dengan solven lalu lalu diekstrak likopennya dan dipompakan ke filter press (Fp) untuk meyaring dan memisahkan solven, dimana solven yang sudah dipisahkan dipompakan ke tangki Ekstraktor (M-03). Sedangkan likopen dari ekstrak tomat dikirim ke tangki dryer (D) dengan menggunakan conveyer (J-05), pada dryer menggunakan udara panas untuk mengeringkan likopen. Sedangkan udaranya diisap menggunakan blower (JB) dan dikirim ke cyclone (FG) untuk dipisahkan udara yang bercampur produk, Setelah dipisahkan udaranya dibuang ke udara bebas, sedangkan produk nya dikembalikan lagi ke dryer. Likopen dikirim ke crusher untuk menghaluskan dengan menggunakan screw conveyer lalu dikirim ke gudang produk (G-02) melalui conveyer (J-06). Pada gudang produk, likopen sudah dikemas dan siap dijual. BAB IIINERACA MASSAKapasitas produksi = 25.000 ton / tahunDasar Perhitungan= 1 jam operasiSatuan massa= Kilogram1 tahun operasi= 300 hari1 hari operasi= 24 jamKapasitas produksi dalam 1 jam operasi :

3.1 Bak perendaman Tabel 3.1 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar bak perendamanKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 1Alur 2

Tomat34723472

Air69446944

Sub total1041610416

Total10416

3.2 Bak pencuci Tabel 3.2 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar bak pencuciKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 2Alur 3

Tomat34723472

Air34723472

Sub total69446944

Total6944

3.3 Crusher Tabel 3.3 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar CrusherKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 3Alur 4

Tomat34723472

Total3472

3.4 HeaterTabel 3.4 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar HeaterKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 4Alur 5

Tomat34723472

Steam1,09861,0986

Sub total3473,09863473,0986

Total3473,0986

3.5 Filter press - 01Tabel 3.5 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Filter press - 01KomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 5Alur 6Alur 7

Tomat3472--

Filtrate2777,6

Residu694,4

Sub total34723472

Total3472

3.6 EvaporatorTabel 3.6 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar EvaporatorKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 6Alur 8

Pasta2777,62777,6

Air (liquid)0,24220,2422

Sub total2777,84222777,8422

Total2777,8422

3.7 Tangki penyimpanan (T - 02)Tabel 3.7 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki penyimpananKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 8Alur 9

Pasta2777,62777,6

Air (liquid)0,24220,2422

Sub total2777,84222777,8422

Total2777,8422

3.8 Mixer Solvent Tabel 3.8 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki Mixer Solvent KomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 10Alur 11Alur 12

Etanol10002000

Aseton1000

Total20002000

3.9 Ekstraktor Tabel 3.9 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki EkstraktorKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 9Alur 12Alur 13

Pasta1111,042311,04

Solvent1200

Sub total2311,042311,04

Total2311,04

3.10 Tangki Filter press-02Tabel 3.10 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki Filter pressKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 13Alur 14Alur 15

Ekstrak tomat2311,04--

Filtrat1848,832

Residu462,208

Sub total2311,042311,04

Total2311,04

3.11 Tangki Filter press - 03Tabel 3.11 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki Filter pressKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 15Alur 17Alur 16

Ekstrak tomat462,208--

Filtrat369,7664

Residu92,4416

Sub total462,208462,208

Total462,208

3.12 Tangki mixer (M 03)Tabel 3.12 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki mixerKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 14Alur 17Alur 18

Filtrat -011848,8322218,5984

Filtrat - 02369,7664

Total2218,59842218,5984

3.13 Crusher 02Tabel 3.13 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar CrusherKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 18Alur 19

Tomat2218,59842218,5984

Total2218,5984

3.14 Dryer Tabel 3.14 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar DryerKomposisiMasuk (kg/jam)Keluar (kg/jam)

Alur 18Alur 20

Pasta tomat2218,59842218,5984

Udara panas1,17251,1725

Sub total2219,77092219,7709

Total2219,7709

BAB IVNERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 Jam operasiSatuan energi : kjSuhu referensi : 250CKapasitas produksi : 25.000 ton / tahun4.1 Bak Perendaman Tabel 4.1 Neraca Panas Bak Perendaman Komposisi Panas masuk (Kj)Panas keluar (Kj)

Tomat 347210763,2

Air 69446944

Steam 5947,54--

Total 12888,0612888,06

4.2 Bak Pencuci Tabel 4.2 Neraca Panas Bak Pencuci Komposisi Panas masuk (Kj)Panas keluar (Kj)

Tomat 347210763,2

Air 34723472

Steam 7009,97--

Total 11825,6311825,63

4.3 Heater Tabel 4.3 Neraca Panas Heater Komposisi Panas masuk (Kj)Panas keluar (Kj)

Pasta tomat 34723472

Panas yang dibutuhkan 466,2473466,2473

Steam1,0986

Air (liquid)1,0986

Total 3939,34593939,3459

4.4. Evaporator (T- 01) Tabel 4.4 Neraca Panas evaporator Komposisi Panas masuk (Kj)Panas keluar (Kj)

Pasta tomat 2777,62777,6

Air 1,09861,0986

Panas yang dibutuhkan 109,7396109,7396

Steam0,2422

Air (liquid)0,2422

Total2888,68042888,6804

4.5 Dryer Tabel 4.5 Neraca Panas Dryer Komposisi Panas masuk (Kj)Panas keluar (Kj)

Pasta tomat 2218,59842218,5984

Air (liquid)0,24220,2422

Panas yang dibutuhkan 493,4346493,4346

Udara panas1,1725

Air (liquid)1,1725

Total2713,44772713,4477

BAB VSPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang (G -01)Fungsi : Menyimpan persediaan bahan baku selama 7 hari Bentuk : Prisma tegak segi empatBahan konstruksi : Dinding stainless stell dan atap sengKondisi ruang : Tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 280CLaju alir bahan baku : 3472 kg / jamDensitas tomat : 1002 (MSDS tomat)Tinggi gudang : 6 m Panjang gudang : 15,2595 m Lebar gudang : 7,6297 mWaku operasi : 7 hari = 168 jamFaktor kelonggaran : 20 %5.2 Bak Perendaman (Bp - 01)Fungsi : Merendam tomat dengan menggunakan air panas Bentuk : Persegi panjang Bahan konstruksi : Dinding stainless steel Laju bahan baku : 3472 kg/jam Laju umpan air panas : 6944 kg/jam Densitas tomat : 1002 kg /m3Densitas air panas : 998,23 kg / m3 (perry,1973)Volume : 12,5055 m3Tinggi bak (t) : 3,3348 m3Panjang bak (p) : 8,337 m3Lebar bak (l) : 5,0022 m3Bahan konstruksi : Stainless StellFaktor kelonggaran : 20 %5.3 Bucket Elevator (J -01)Fungsi : Mengangkut tomat dari bak perendaman ke bak pencucian Bahan konstruksi: Stainless steel Laju alir masuk : 3472 kg/jam Laju bahan : 4166,4 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %Untuk kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam dipilih bucket elevator dengan spesifikasi (Perry, 1997)Ukuran bucket : (6 x 4 x 41/4)Jarak tiap bucket : 12 inElevator center : 25 ftKecepatan putar : 43 rpmKecepatan bucket : 225 ft/menDaya head shaft : 1 Hp

Diameter tail shaft :

Diameter head shaft : Pully head : 20 inPully tail : 14 inLebar head : 7 inEffisiensi motor : 80%Daya tambah : 0,02 Hp/ftDaya P : 1,5 HP5.4 Bak Pencucian (Bp-02)Fungsi : Tempat mencuci tomat dengan menggunakan air panas Bentuk : Persegi panjang Bahan konstruksi : Dinding stainless steel Laju bahan baku : 3472 kg/jam Laju umpan air panas : 3472 kg/jam Densitas tomat : 1002 kg /m3Densitas air panas : 998,23 kg / m3 (perry,1973)Volume tomat : 3,4650 m3/jam Volume air panas : 3,4781 m3/jam Volume total : 8,3317 m3Tinggi bak (t) : 1,3014 m3Panjang bak (p) : 3,2535 m3Lebar bak (l) : 1,9521 m3Bahan konstruksi : Stainless StellFaktor kelonggaran : 20 %5.5 Bucket Elevator (J -02)Fungsi : Mengangkut tomat dari bak perendaman ke bak pencucian Bahan konstruksi: Stainless steel Laju alir masuk : 3472 kg/jam Laju bahan : 4166,4 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %Untuk kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam dipilih bucket elevator dengan spesifikasi (Perry, 1997)Ukuran bucket : (6 x 4 x 41/4)Jarak tiap bucket : 12 inElevator center : 25 ftKecepatan putar : 43 rpmKecepatan bucket : 225 ft/menDaya head shaft : 1 Hp

Diameter tail shaft :

Diameter head shaft : Pully head : 20 inPully tail : 14 inLebar head : 7 inEffisiensi motor : 80%Daya tambah : 0,02 Hp/ftDaya P : 1,5 HP5.6 Crusher (C)Fungsi : Untuk menghancurkan tomatBahan konstruksi : Stainless steel Faktor kelonggaran : 20 % Laju bahan masuk : 3472 kg/jam = 1,2x 3472 kg/jam = 4166,4 kg/jamDiameter : 1,5 mBall change : 0,83 m Panjang : 1,84 m Daya : 5,3640 HP = 6 HP 5.7 Screw Conveyor (J-03)Fungsi : Untuk mengangkut bubur tomat ke heaterJenis: Horizontal screw conveyor Bahan konstruksi: Mounted sectional spiral flightsJumlah: 1 unitUntuk kapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dipilih Screw Conveyor dengan spesifikasi (tabel 21-6, Perry, 1997)Diameter tingkat : 9 inDiameter pipa : 2.5 inPusat gantungan : 10 ftKecepatan motor : 40 putaran/menit (40 rpm)Diameter bagian umpan : 6 inPanjang : 15 ftDaya : 1/2 hp5.8 Heater (H)Fungsi : Menaikkan temperatur tomat sebelum dimasukkan ke dalam ekstraktorJenis : 2-4 Shell and Tube ExchangerDipakai : 3/4 in OD Tube 10 BWG, panjang = 15 ft, 8 passBahan konstruksi : Comersial steelDiameter dalam : 0,482 inJumlah tube : 18 buah

Tube pitch : in Luas perpindahan panas : 0,0377 ft25.9 Pompa Heater (P- 101)Fungsi : Untuk mengalirkan tomat ke evaporator Tipe : Pompa centrifugal Bahan : Carbon steel Kondisi operasi : 200C,1 atmKapasitas : 3,1508 m3/jamDiameter dalam (ID): 2,375 in Diameter luar (OD): 2,067 inPanjang pipa : 12,5786 ftDaya pompa : 1/10 Hp

5.10 Filter Press (Fp)Fungsi : Memisahkan Serat dari pasta tomatJenis : Plate and frame filter pressBahan konstruksi : Carbon steel SA-36Temperatur operasi : 70C Kapasitas : 0,6301 m3/jamTebal cake : 6 cmUkuran frame : 1 m2Jumlah plate : 90 buah Media filter : filter bag5.11 Pompa Filter Press (P -102)Fungsi : Untuk mengalirkan tomat ke evaporator Tipe : Pompa centrifugal Bahan : Carbon steel Kondisi operasi : 200C,1 atmKapasitas : 2,3944 m3/jamDiameter dalam (ID): 1,610in Diameter luar (OD): 1,900 inPanjang pipa : 26,9969 ftDaya pompa : 1 Hp5.12 Pompa Tangki penampungan (P- 103)Fungsi : Untuk mengalirkan pasta tomat ke tangki PenyimpananTipe : Pompa centrifugal Jumlah : 2 buah Bahan: Carbon steel Kapasitas : 0,5986 m3/jamDiameter dalam (ID): 1,049 in Diameter luar (OD): 1,315 in Panjang pipa : 25,9834 ft Daya pompa : 1/10 Hp5.13 Tangki Penyimpanan (T 0 1)Fungsi : Tempat penyimpanan serat tomatBentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : stainless steel SA 285 grade AJenis sambungan : Single welded butt jointKapasitas : 0,5986 m3/jam Diameter : 4,4506 mTinggi : 7,0319 mKetebalan tangki : in

5.14 EvaporatorFungsi : Menaikkan temperatur tomat sebelum dimasukkan ke dalam ekstraktorJenis : Single Effect Evaporator

Dipakai : in OD Tube 18 BWG, panjang = 17 ft, 8 passBahan konstruksi : Comersial steelDiameter dalam : 1,15 inJumlah tube : 5 buah

Tube pitch : in Luas perpindahan panas : 0,1475 ft2Diameter : 2,9707 ftTinggi : 21,25 ftTebal : 3/16 in5.15 Pompa Evaporator (P- 104)Fungsi : Untuk mengalirkan pasta tomat ke tangki mixerTipe : Pompa centrifugal Jumlah : 2 buah Bahan: Carbon steel Kapasitas : 2,3944 m3/jamDiameter dalam (ID): 1,610 in Diameter luar (OD): 1,900 in Panjang pipa : 26,9969 ft Daya pompa : 1/10 Hp5.16 Tangki Penampungan (T 02)Fungsi : Tempat penampungan pasta tomat sebelum dialirkan ke ekstraktor Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : stainless steel SA 285 grade AJenis sambungan : Single welded butt jointKapasitas : 2,3944 m3/jam Diameter : 7,0324 mTinggi : 11,1111 mKetebalan tangki : in

5.17 Pompa Penampungan (P - 105)Fungsi : Untuk mengalirkan pasta tomat ke tangki EkstraktorTipe : Pompa centrifugal Jumlah : 2 buah Bahan: Carbon steel Kapasitas : 0,9577 m3/jamDiameter dalam (ID): 1,049 in Diameter luar (OD): 1,315 in Panjang pipa : 30,8249 ft Daya pompa : 1/10 Hp5.18 Tangki Penyimpanan Etanol (T-201)Fungsi : Tempat menyimpan etanol selama 30 hariBentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel, SA-283, Grade CJenis sambungan : Single welded butt jointKapasitas : 6,3371 m3/jam Diameter : 15,6732 mTinggi : 24,7636 m Ketebalan tangki : 1 in5.19 Pompa Etanol (P 201)Fungsi: Untuk mengalirkan etanol menuju reaktorTipe: pompa centrifugal Bahan : Cormensial steel Kapasitas : 1,2674 m3/jamDiameter dalam (ID): 0,824 in Panjang pipa : 25,0149 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.20 Tangki Penyimpanan Aseton (T 202)Fungsi : Tempat menyimpan Aseton selama 30 hari Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel, SA-212, Grade BJenis sambungan : Double welded butt joints Kapasitas : 6,3211 m3/jam Diameter : 15,6610 mTinggi : 24,7443 mKetebalan tangki : in5.21 Pompa Aseton (P 202)Fungsi: Memompa larutan aseton ke tangki mixerTipe: Centrifugal pumpBahan konstruksi: Commercial steelKapasitas : 1,2642 m3/jamDiameter dalam (ID): 0,824 in Diameter luar (OD): 1,050 in Panjang pipa : 25,0148 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.22. Tangki mixer ( M- 01)Fungsi: Mencampurkan etanol, aseton.Jenis : Tangki berpengadukBentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidalJumlah: 1 unitBahan konstruksi : Carbon steel SA-113 grade CKapasitas : 1,2658 m3/jam Diameter : 7,1628 mTinggi : 13,1079 mKetebalan tangki : inJenis pengaduk : Turbin enam daun terbuka Sekat (baffle) : 4 buah Daya motor : 2 Hp5.23 Pompa mixer (P - 203)Fungsi : Memompa larutan solvent menuju tangki ekstraktorJenis : Pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelKapasitas : 0,7594 m3/jam Diameter dalam (ID): 1,049 in Diameter luar (OD): 1,315 inPanjang pipa : 25,2195 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.24 Ekstraktor (M -02)Fungsi: Ekstraksi pasta tomat dengan solvent campuran Jenis : Tangki berpengadukBentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidalBahan konstruksi : Carbon steel SA-299 Kapasitas : 0,8434 m3/jam Diameter : 4,9838 mTinggi : 9,1203 mKetebalan tangki : inJenis pengaduk : Turbin enam daun terbuka Sekat (baffle) : 4 buah Daya motor : 1 Hp

5.25 Pompa ekstraktor (P - 301)Fungsi : Memompa ekstrak pasta menuju filter pressJenis : Pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelKapasitas : 0,8434 m3/jam Diameter dalam (ID) : 1,049 in Diameter luar (OD) : 1,315 in Panjang pipa : 25,8539 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.26. Filter Press (Fp)Fungsi : Memisahkan likopen dari larutannyaJenis : Plate and frame filter pressBahan konstruksi : Carbon steel SA-36Temperatur operasi : 70C Kapasitas : 0,8434 m3/jamFiltrat : 0,6747 m3/jamResidu : 0,1686 m3/jamTebal cake : 6 cmUkuran frame : 1 m2Jumlah plate : 8 buah Media filter : filter bag

5.27. Pompa Filtrat likopen (P -302)Fungsi : Memompa filtrate likopen menuju tangki mixerJenis : Pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelKapasitas : 0,6747 m3/jam Diameter dalam (ID) : 1,049 in Diameter luar (OD) : 1,315 in Panjang pipa : 25,5533 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.28. Pompa Residu likopen (P -303)Fungsi : Memompa residu likopen menuju filter press Jenis : Pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelKapasitas : 0,1686 m3/jam Diameter dalam (ID) : 0,622 in Diameter luar (OD) : 0,0840 in Panjang pipa : 25,4203 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.29. Filter Press (Fp)Fungsi : Memisahkan likopen dari larutannyaJenis : Plate and frame filter pressBahan konstruksi : Carbon steel SA-36Temperatur operasi : 70C Kapasitas : 0,1686 m3/jamFiltrat : 0,1349 m3/jamResidu : 0,0337 m3/jamTebal cake : 6 cmUkuran frame : 1 m2Jumlah plate : 8 buah Media filter : filter bag5.30 Pompa Filtrat likopen (P -304)Fungsi : Memompa filtrate likopen menuju tangki mixerJenis : Pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelKapasitas : 0,1349 m3/jam Diameter dalam (ID) : 0,622 in Diameter luar (OD) : 0,0840 in Panjang pipa : 25,2772 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.31 Tangki mixer (M- 03)Fungsi: Mencampurkan filtrate likopen sebelum dipompakan ke dryerJenis : Tangki berpengadukBentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidalJumlah: 1 unitBahan konstruksi : Carbon steel SA-113 grade CKapasitas : 0,8097 m3/jam Diameter : 4,9171 mTinggi : 8,9983 mKetebalan tangki : inJenis pengaduk : Turbin enam daun terbuka Sekat (baffle) : 4 buah Daya motor : 2 Hp

5.32 Pompa mixer (P - 306)Fungsi : Memompa filtrate likopen menuju dryerJenis : Pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelKapasitas : 0,8097 m3/jam Diameter dalam (ID): 1,049 in Diameter luar (OD): 1,315 inPanjang pipa : 25,6201 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.33 Rotary Dryer (D)Fungsi: Mengeringkan padatan likopen Tipe : Rotary dryerBentuk: Direct fired rotary dryerJenis sambungan: Double welded butt jointsVolume = 0,0559 m3Diameter rotary dryer = 0,3151 mPanjang rotary dryer = 0,5981 mPutaran rotary dryer = 24,2567 rpmDaya motor = 0,0744 hp

5.34 Blower (JB-101)Fungsi : Menghisap udara yang ada di Rotary Dryer untuk dimasukkan ke CycloneJenis : Rotary Compressor Type Helical ScrewBahan : Commercial SteelSpesifikasinya adalah sebagai berikut: 1. Features (male x female)= 4 x 62. Max Displacement= 20.000 ft3/menit3. Diameter maksimum= 25 in4. Diameter minimum= 4 in

5. Kecepatan maksimum= 0,30 Mach6. Kecepatan normal= 0,24 Mach7. Maksimum L/d, Tekanan rendah= 1,628. Maksimum L/d, Tekanan tinggi= 1,009. Efisiensi volumetric= 710. Faktor X untuk displacement= 0,061211. Efisiensi Normal overall = 7512. Normal Mach = 90 %13. Daya= 100 Hp

5.35 Cyclone (FG-101)Fungsi : Memisahkan Likopen yang terbawa udara untuk dikembalikan ke prosesJenis : Cyclone (N S)Bahan : Commercial SteelJumlah : 2 buahSpesifikasinya adalah sebagai berikut: 1. Lc= 0,000012 m2. Zc= 0,00021 m3. Jc= 0,000031 m4. Dc= 0,000083 m5. DE= 0,000062 m6. Hc= 0,000073 m7. Bc= 1,93x10-9 m 8. Ukuran Maksimum Umpan = 300 m 5 m 9. Lebar diameter maksimum= 0,01 1,2 m10. Kapasitas = 2 m3/menit11. Jumlah= 6 unit12. Daya tiap unit yang digunakan= 35 400 kN/m2 atau 7,5 Hp 5.36 Screw Conveyor (J -04)Fungsi : Untuk mengangkut likopen ke Crusher Jenis: Horizontal screw conveyor Bahan konstruksi: Mounted sectional spiral flightsKapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dengan spesifikasi (tabel 21-6, Perry, 1997)Diameter tingkat : 9 inDiameter pipa : 2.1/2 inPusat gantungan : 10 ftKecepatan motor : 40 putaran/menit (40 rpm)Diameter bagian umpan : 6 inPanjang : 15 ftDaya : 1/2 hp5.37 Crusher (C)Fungsi : Untuk menghancurkan likopenBahan konstruksi : Stainless steel Faktor kelonggaran : 20 % Laju bahan masuk : 2662,3180 kg/jamDiameter : 1,5 mBall change : 0,83 m Panjang : 1,84 m Daya : 5,3640 HP = 6 HP 5.38 Screw Conveyor (J -05)Fungsi : Untuk mengangkut likopen ke gudangJenis: Horizontal screw conveyor Bahan konstruksi: Mounted sectional spiral flightsKapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dengan spesifikasi (tabel 21-6, Perry, 1997)Diameter tingkat : 9 inDiameter pipa : 2.1/2 inPusat gantungan : 10 ftKecepatan motor : 40 putaran/menit (40 rpm)Diameter bagian umpan : 6 inPanjang : 15 ftDaya : 1/2 hp5.39 Gudang (G-02)Fungsi : Menyimpan Produk selama 14 hari Bentuk : Prisma tegak segi empatBahan konstruksi : Dinding stainless stell dan atap sengKondisi ruang : Tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 280CLaju alir lycopone : 3464,8002 kg/jam Densitas lycopone: 3399 kg/m3Tinggi gudang : 6 m Panjang gudang : 10,4319 mLebar gudang : 5,2159 m Waku operasi : 14 hari = 336 jamFaktor kelonggaran : 20 %5.40 Pompa recyle solvent (P - 305)Fungsi: Memompa larutan recyle solvent dari filter press ke tangki pemurnianTipe: Centrifugal pumpBahan konstruksi : Commercial steelKapasitas : 0,0337 m3/jam Diameter dalam (ID) : 0,364 in Diameter luar (OD) : 0,540 in Panjang pipa : 25,2536 ftDaya pompa : 1/10 Hp5.41 Tangki pemurnian (M -04)Fungsi: Sebagai tempat pengendapan residu likopen Jenis : Tangki berpengadukBentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidalBahan konstruksi : Carbon steel SA-113 grade CKapasitas : 0,0337 m3/jam Diameter : 1,7228 mTinggi : 2,7220 mKetebalan tangki : in BAB VIINSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA6.1 InstrumentasiInstrumentasi adalah merupakan suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakain instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrument tersebut maka semua operasi peralatan yang ada dipabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan (Perry dkk, 1999).Fungsi instrumentasi adalah sebagai petunjuk (indicator), pencatat (recorder), pengontrol (regulator) dan memberi tanda bahaya (alarm). Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanis atau tenaga listrik dan pengontrolnya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomis dan system peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat alat tersebut dipasang diatas papan instrument dekat peralatan proses (control manual) atau disatukan di dalam ruang kontrol pusat (control room) yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (control otomatis) (Timmerhaus, 2004).Variabel variabel proses yang biasanya dikontrol / diukur oleh instrumen adalah (Considine, 1985):1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir dan level cairan2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, kondukstifitas, pH humiditas, titik embun komposisi kimia, kandungan kelembaban dan variabel lainnya.

VI - 1Instrumentasi pada dasarnya terdiri dari (Considine, 1985): 1. Elemen elemen perasa / elemen- elemen utama (sencing elemen/ primary element) yaitu elemen yang menujukkan adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.2. Elemen pengukur (measuring element) yaitu elemen yang menerima output dari elemen primer dan melakukan pengukuran, dalam hal ini termasuk alat alat penunjuk (indikator) maupun alat alat pencatat (recorder)3. Elemen pengontrol (controlling element) yaitu elemen yang mengadakan harga harga perubahan dari variabel yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur untuk mengatur sumber tenaga sesuai mekanis maupun tenaga listik.4. Elemen pengontrol terakhir (Final control element) yaitu elemen yang sebenarnya mengubah input ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam range yang diizinkan.

Faktor faktor yang perlu diperhatikan dalam instrument instrument adalah (Timmerhause, 2004) : 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran2. Level instrument3. Ketelitian yang dibutuhkan4. Bahan konstruksinya5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi prosesInstrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine, 1985):1. Untuk variabel temperatur :A. Temperature Controller (TC)Adalah alat / instrument yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan / dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.B. Temperature Indicator (TI)Adalah alat / instrument yang digunakan hanya sebagai alat penunjuk suhu.C. Temperature Indicator Controller (TIC) Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Temperature Controlle (TC) dan Temperature Indicator (TI)2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan :A. Level Controller (LC)Adalah alat / instrument yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.

B. Level Indicator (LI)Adalah alat / instrument yang digunakan hanya sebagai alat penunjuk ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja.C. Level Indicator Controller (LIC) Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Level Controller (LC) Level Indicator (LI)3. Untuk variabel tekanan :A. Pressure Controller (PC)Adalah alat / instrument yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap / gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.B. Pressure Indicator (PI) Adalah alat / instrument yang digunakan hanya sebagai alat penunjuk tekanan atau penunjuk sinyal.C. Pressure Indicator Control (PIC)Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Pressure Controller (PC) dan Pressure Indicator (PI).4. Untuk variabel aliran cairan:A. Flow Controller (FC)Adalah alat / instrument yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.B. Flow Indicator (FI)Adalah alat / instrument yang bisa digunakan hanya untuk menunjukkan kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya.

C. Flow Indicator Controller (FIC)Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Flow Controller (FC) dan Flow Indicator (FI)

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan LikopenNo.N a m a A l a tJenis Instrumen

1.Tangki Level Indicator (LI)

2.Mixer Level Controller (LC)Temperature Indicator (TI)

3.Heater Temperature Controller (TC)Pressure Recorder (PR)

4.Ekstraktor Temperature Indicator (TI) Pressure Indicator (PI) Level Controller (LC)

5.EvaporatorTemperature Controller (TC)Pressure Recorder (PR)

6.CrusherLevel Indicator (LI)

7.DryerTemperature Controller (TC)Pressure Controller (PC)

8. PompaFlow Controller (FC)

9.BlowerFlow Controller (FC)Pressure Recorder (PR)

10 Filter PressFlow Controller (FC)

Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat

6.2 Keselamatan KerjaKeselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, sehingga aspek ini harus diperhatikan secara serius. Keselamatan kerja merupakan suatu cara untuk mencegah terjadinya kecelakaan maupun cacat pada saat bekerja disuatu pabrik / perusahaaan. Keselamatan kerja merupakan jaminan perlindungan bagi keselamatan karyawan dari bahaya cacat jasmani dan kematian. Kecelakaan dapat disebabkan oleh mesin, bahan baku, produk, serta keadaan tempat kerja, sehingga harus mendapat perhatian yang serius dan dikendalikan dengan baik oleh pihak perusahaan.Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha menjamin keselamatan kerja. Usaha usaha yang dapat dilakukan antara lain (Bancero, 1955) :1. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan.2. Membuat peraturan tentang tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi pada karyawan yang tidak disiplin.3. Membekali karyawan dengan keterampilan peralatan secara benar dan cara cara mengatasi kecelakaan kerja. Hal hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin keselamatan kerja antara lain (Bancero, 1955):1. Menanamkan kesadaran dan keselamatan kerja bagi seluruh karyawan.2. Pada proses yang rawan dipasang papan peringatan.3. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara / ventilasi yang baik.4. Menempatkan peralatan keselamatan dan pencegarahan kebakaran di daerah yang rawan akan kecelakaan atau kebakaran.5. Pemasangan alarm tanda (bahaya), sehingga bila terjadi bahaya dapat segera diketahui.6. Penyediaan poliklinik dengan sarana yang memadai untuk pertolongan pertama. 6.2.1 Pencegahan Terhadap Bahaya Kebakaran dan PeledakanUntuk pencegahan bahaya kebakaran dan peledakan dapat dilakukan hal hal berikut (Bancero, 1955) : 1. Bahan bahan yang mudah terbakar / meledak harus disimpan di tempat yang aman dan dikontrol secara teratur.2. Untuk semua sistem yang menangani gas bertekanan tinggi yang mudah terbakar perlu dilengkapi dengan katup katup pengamanan.3. Disediakan alat deteksi dan sistem alarm yang sensitif.4. Penyediaan peralatan pemadam kebakaran yang dilengkapi dengan pompa pompa hidran pada tiap jarak tertentu.5. Pemakaian peralatan peralatan yang dilengkapi dengan pengamanan pencegah kebakaran.Sesuai dengan peraturan pemerintah tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja No.Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas :a. smoke detector, adalah yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi asap dalam jumlah tertentu.b. Gas detektor , adalah detektor yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas gas yang mudah terbakar.2. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi yang memberi isyarat adanya kebakaran. Alarm ini berupa :a. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang berupa bunyi khusus (audible alarm)b. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh andangan mata secara jelas (visible alarm)3. Panel indikator kebakaran, merupakan suatu komponen dari suatu sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak diruang operator.Rancangan pabrik ini juga dilengkapi juga dengan sprinkler, yaitu sistem yang bekerja secara otomatis dengan memancarkan air bertekanan ke segala arah untuk memadamkan kebakaran atau setidak tidaknya mencegah meluasnya kebakaran. Adapun sistem pemadaman kebakaran yang tidak kalah pentingnya pada perancangan pabrik dalam penanggulangannya bahaya kebakaran adalah fasilitas fire station, markas mobil pemadaman kebakaran untuk berjaga jaga apabila suatu waktu terjadi kebakaran.

6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri Adapun peralatan perlindungan diri ini meliputi (Bancero, 1995):1. Pakaian kerja masker, sarung tangan, dan sepatu pengamanan bagi karyawan yang bekerja berhubungan dengan bahan kimia, misalnya pekerja labolatorium.2. Helm, sepatu pengamanan, dan pelindung mata bagi karyawan yang bekerja di semua bagian unit proses. Penutup telinga bagi karyawan bagian ketel, kamar listrik (genset), dan lain lain.6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik Menjaga keselamatan pekerja terhadap listrik dapat dilakukan dengan (Bancero, 1955) :1. Setiap instalasi dan peralatan listrik harus diamankan dengan pemutus arus listrik otomatis. 2. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi.3. Kabel kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat alat yang pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.4. Tangki destilasi dan tangki penyimpanan hasil produksi yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan.5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.

6.2.4 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis (Bancero, 1955) :1. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan baik apabila ada perbaikan atau pembongkaran.2. Alat alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat, untuk mencegah kemungkinan jauh atau terguling.3. Peralatan yang berbahaya, seperti reaktor harus diberi pagar pengamanan.4. Ruang gerak karyawan harus cukup lapang dan tidak menghambat

6.2.5 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan (Bancero, 1955) :1. Menyediakan poliklinik yang memadai di lokasi pabrik.2. Setiap karyawan diwajibkan untuk mamakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik.3. Karyawan diharuskan memakai sarung karet serta penutup hidung dan mulut saat menangani bahan bahan kimia yang berbahaya.4. Bahan bahan kimia yang selama pembuatan, pengelolaan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat.

BAB VIIUTILITAS

Untuk menunjang kelancaran jalannya proses produksi dalam suatu pabrik, utilitas harus mendapatkan perhatian yang besar. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan likopen adalah sebagai berikut:1. Kebutuhan uap (steam)2. Kebutuhan air3. Kebutuhan bahan kimia4. Kebutuhan bahan bakar5. Kebutuhan listrik6. Unit pengolahan limbah7.1 Kebutuhan Uap (Steam)Kebutuhan steam pada pabrik pembuatan likopen berasal dari heater, evaporator dan dryer. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan likopen dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)AlatKebutuhan uap (kg/jam)

Heater1,0986

Evaporator0,2422

Dryer1,1725

Total2,5133

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 % dan faktor kebocoran 10 % (Perry, 1999). Jadi adalah :Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 2,5133 kg/jam = 3,2673 kg/jam.Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga :Kondensat yang digunakan kembali = 80 % x 3,2673 kg/jam = 2,6138 kg/jamKebutuhan tambahan untuk ketel uap = 20 % x 3,2673 kg/jam = 0,6534 kg/jam7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan lycopen adalah sebagai berikut: Air untuk umpan ketel uap = 0,6534 kg/jam Air Proses Bak perendaman dan bak pencucian = 10416 kg/jam

Air untuk berbagai kebutuhanPerhitungan kebutuhan air domestik:Menurut Metcalf et.al. (1991) kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40-100 liter/hari.

Diambil 100 liter/hari = 4,16 4 liter/jamair = 1000 kg/m3 = 1 kg/literJumlah karyawan = 204 orangMaka total air kantor = 4 204 = 816 liter/jam 1 kg/liter = 816 kg/jamTabel 7.2 Diperkirakan pemakaian air untuk berbagai kebutuhanKebutuhanJumlah air (kg/jam)

Kantor816

Laboratorium50

Kantin dan tempat ibadah100

Poliklinik30

Total996

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 0,6534 + 10416 + 996 = 11412,6534 kg/jamSumber air untuk pabrik pembuatan likopen ini adalah dari air Sungai Deli, Provinsi Sumatera Utara. Adapun kualitas air Sungai Deli dapat dilihat pada tabel 7.3.

Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai DeliNoAnalisaSatuanHasil

1.2.3.4.5.

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.I. FISIKABau Kekeruhan RasaWarnaSuhu

II. KIMIATotal kesadahan dalam CaCO3KloridaNO3-NZat organik dalam KMnO4 (COD)SO4-SulfidaFosfat (PO43-)Cr+2NO3*)NO2*)Hardness (CaCO3)pHFe2+Mn2+Zn2+Ca2+Mg2+CO2 bebasCu2+

NTU

TCUC

mg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lTidak berbau50,16Tidak berasa15025

1501,30,2655-0,245---136,650,0160,001212151320,0032

*) Analisa tidak bisa dilakukan, alat dan bahan kimia tidak tersediaSumber: Bappedal 10 April 2013

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont,1991) :1. Screening2. Klarifikasi3. Filtrasi4. Demineralisasi5. Deaerasi7.2.1 ScreeningTahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan screening adalah (Degremont, 1991) : Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas. Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai. Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

7.2.2 KlarifikasiKlarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Pada bak clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) : Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi :M3+ + 3H2O M(OH)3 + 3H+ Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) : Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43- 2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 4Al(OH)3 + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanent menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991)CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3 CaCl4 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3 Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004).Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :Total kebutuhan air= 11412,6534 kg/jamPemakaian larutan alum= 50 ppmPemakaian larutan soda abu= 0,54 x 50 = 27 ppmLarutan alum yang dibutuhkan= 50.10-6 x 11412,6534 = 0,5706 kg/jamLarutan abu soda yang dibutuhkan= 27.10-6 x 11412,6534 = 0,3081 kg/jam7.2.3 FiltrasiFiltrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984).Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam : pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura,1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan likopen menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut :1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm).2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan anterasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm)(Metcalf & Eddy, 1991).Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 :Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 996 kg/jamKaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %Kebutuhan klorin= 2 ppm dari berat airTotal kebutuhan kaporit= (2.10-6 x 996 ) / 0,7 = 0,0028 kg/jam

7.2.4 DemineralisasiAir untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas :7.2.4.1 Penukar Kation (Cation Exchanger)Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang terlarut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi adalah :Na2R + Ca2+ CaR + 2Na+Na2R + Mg2+ MgR + 2 Na+Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi:Ca2+R2 + 2 H2SO4 CaSO4 + 2H+R Mg2+R2 + 2 H2SO4 MgSO4 + 2H+R Perhitungan Kesadahan Kation :Air sungai Deli mengandung kation Fe2+, Mn2+, Ca2+, Mg2+, Zn+2, dan Cu2+ masing-masing 5 ppm, 0,016 ppm, 12 ppm, 15 ppm, 0,0012 ppm, dan 0,0032 ppm (Tabel 7.3). 1 gr/gal = 17,1 ppmTotal kesadahan kation = 5 + 0,016 + 12 + 15 + 0,0012 + 0,0032 = 32,0204 ppm / 17,1 = 1,8725 gr/galJumlah air yang diolah = 0,6534 kg/jam

= = 0,1729 gal/jamKesadahan air = 1,8725 gr/gal 0,1729 gal/jam 24 jam/hari = 7,7707 kg/hari

Perhitungan ukuran Cation Exchanger :Air yang diolah adalah air umpan ketel uap.Jumlah air yang diolah = 0,1729 gal/jam = 0,0028 gal/menitDari Tabel 12.4, Nalco, 1988 diperoleh:Diameter penukar kation= 2 ft Luas penampang penukar kation= 3,14 ft2Jumlah penukar kation= 1 unitVolume Resin yang DiperlukanTotal kesadahan air = 7,7707 kg/hariDari Tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh:Kapasitas resin= 25 kg/ft3Kebutuhan regenerant = 10 lb H2SO4 /ft3 resin

Kebutuhan resin = = 0,3108 ft3 / hari

Tinggi resin = = 0,0989 ftTinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988)Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft 3,14 ft2 = 7,854 ft3

Waktu regenerasi = = 25,2679 hari = 606,4318 jam

Kebutuhan regenerant H2SO4 = 7,7707 kg/hari = 3,1082 lb/hari = 20,5575 kg/hari

7.2.4.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi:2ROH + SO42- R2SO4 + 2OH- ROH + Cl- RCl + OH-Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:R2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2ROHRCl + NaOH NaCl + ROHPerhitungan Kesadahan AnionAir sungai Deli mengandung Anion Cl-, SO42-, CO32-, PO43-, dan NO3- masing-masing 1,3 ppm, 5 ppm, 13 ppm, 0,245 ppm, dan 0,2 ppm (Tabel 7.4).1 gr/gal = 17,1 ppmTotal kesadahan anion = 1,3 + 5 + 13 + 0,245 + 0,2= 19,745 ppm / 17,1= 1,155 gr/galJumlah air yang diolah = 0,6534 kg/jam

= = 0,1729 gal/jam

Kesadahan air = 1,155 gr/gal 0,1729 gal/jam 24 jam/hari = 4,7931 kg/hari

Perhitungan Ukuran Anion Exchanger :Jumlah air yang diolah = 0,1729 gal/jam = 0,0028 gal/menitDari Tabel 12.3 , Nalco, 1988, diperoleh:Diameter penukar anion= 2 ft Luas penampang penukar kation= 3,14 ft2Jumlah penukar kation= 1 unitVolume resin yang diperlukanTotal kesadahan air= 4,7931 kg/hariDari Tabel 12.7, Nalco, 1988, diperoleh :Kapasitas resin= 12 kg/ft3Kebutuhan regenerant= 5 lb NaOH/ft3 resin

Kebutuhan resin = = 0,3994 ft3/hari

Tinggi resin = = 0,1272 ftTinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Nalco, 1988)Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft2 = 7,85 ft3

Waktu regenerasi = = 19,6532 hari = 471,6780 jam

Kebutuhan regenerant NaOH = 4,7931 kg/hari x = 1,9971 lb/hari = 4,4028 kg/hari

7.2.5 DeaeratorDeaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam dearator.7.3 Kebutuhan Bahan KimiaKebutuhan bahan kimia pada utilitas pabrik pembuatan likopen adalah sebagai berikut:1. Al2(SO4)3= 0,5705 kg/jam2. Na2CO3= 0,3081 kg/jam3. Kaporit= 0,0028 kg/jam4. H2SO4= 0,8565 kg/jam 5. NaOH= 0,1834 kg/jam7.4 Kebutuhan ListrikPerincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut :1. Unit Proses= 40 hp2. Unit Utilitas= 20 hp3. Ruang kontrol dan laboratorium= 30 hp4. Penerangan dan kantor= 30 hp5. Bengkel= 50 hpTotal kebutuhan listrik = 170 hp x 0,7457 kW/hp = 126,769 kWUntuk cadangan diambil 20 %, maka:Listrik yang dibutuhkan = 1,2 x 186,425 kW = 152,1228

Efisiensi generator 80 %, maka :Daya output generator = 152,1228/0,8 = 190,1535 kWGenerator digunakan sebanyak 2 buah generator diesel type AC : 400 V, 1000 kW 50 Hz, 3 phase, dimana 1 buah beroperasi dan 1 buah standby.7.5 Kebutuhan Bahan BakarBahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang tinggi.

1) Keperluan Bahan Bakar GeneratorNilai bahan bakar solar= 19.860 Btu/lbm(Perry, 1999)Densitas bahan bakar solar= 0,89 kg/LDaya output generator= 190,1535 kWDaya generator yang dihasilkan= 190,1535 kW (0,9478 Btu/det)/kW = 180,2274 Btu/det 3600 det/jam= 648818,9543 Btu/jam Jumlah bahan bakar = (648818,9543 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm)= 32,6696 lbm/jam 0,45359 kg/lbm= 14,8186 kg/jam Kebutuhan solar = (14,8186 kg/jam) / (0,89 kg/ltr) = 16,6501 ltr/jam Kebutuhan total solar untuk 2 generator = 33,3002 ltr/jam

2) Keperluan Bahan bakar ketel uapUap yang dihasilkan ketel uap = 0,6534 kg/jamPanas laten saturated steam (120C) = 500,305 kJ/kg

Panas yang dibutuhkan ketel Efisiensi ketel uap = 75 %

Panas yang harus disuplai ketel Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lb (Perry, 1999)Jumlah bahan bakar = (413,1193 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm) = 0,0208 lbm/jam 0,45359 kg/lbm = 0,0094 kg/jamKebutuhan solar= (0,0094 kg/jam) / (0,89 kg/ltr)= 0,0106 ltr/jam Total kebutuhan solar = 33,3002 ltr/jam + 0,0106 ltr/jam = 33,3108 ltr/jam

7.6 Unit Pengolahan LimbahLimbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.

Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan likopen ini meliputi:1. Limbah proses akibat zat-zat yang terbuang, bocor atau tumpah seperti, larutan Etanol, Aseton, N Heksana dan air sisa.2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.3. Limbah domestikLimbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair.4. Limbah laboratoriumLimbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses.5. Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 30 mg/l) (Perry, 1999).

Perhitungan untuk Sistem Pengolahan LimbahDiperkirakan jumlah air buangan pabrik :Pencucian peralatan pabrik dan limbah proses diperkirakan 200 liter/jamLimbah domestik dan kantorDiperkirakan air buangan tiap orang untuk :Domestik = 10 ltr/hari (Metcalf & Eddy, 1991)Kantor= 20 ltr/hari (Metcalf & Eddy, 1991)Karyawan = 204 orang Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor= 204 x (20 + 10) ltr/hari x 1 hari / 24 jam = 255 liter/jamLaboratorium = 30 liter/jamClarifier = 103,3979 liter/ jamSand filter = 56,5462 liter /jamTotal air buangan = 0,4449 m3/jam7.6.1 Bak Penampungan Fungsi: Tempat menampung air buangan sementaraLaju volumetrik air buangan= 0,4449 m3/jamWaktu penampungan air buangan= 15 hariVolume air buangan = 0,4449 x 15 x 24 = 160,164 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak = = 177,96 m3Jika digunakan 8 bak penampungan maka : 1/8 . 177,96 m3 = 22,245 m3Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:panjang bak (p)= 1,5 x lebar bak (l)tinggi bak (t)= lebar bak (l)Volume bak= p x l x t22,245 m3= 1,5l x l x l l = 2,4348 m

Jadi, panjang bak= 3,6523 m Lebar bak= 2,4348 m Tinggi bak= 2,4348 m Luas bak= 21,6517 m2

7.6.2 Bak Pengendapan AwalFungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapanLaju volumetrik air buangan = 0,4449 m3/jam = 0,0185 m3/hariWaktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari (Perry, 1997)Volume bak (V) = 0,0185 m3/hari x 0,083 hari = 0,0015 m3

Bak terisi 90 maka volume bak = = 0,0017 m3Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:panjang bak (p)= 2 x lebar bak (l)tinggi bak (t)= lebar bak (l)Volume bak= p x l x t0,0017 m3 = 2l x l x l l = 0,0971 mJadi, Panjang bak= 0,1943 m Lebar bak= 0,0971 m Tinggi bak= 0,0971 m Luas bak= 0,0018 m27.6.3 Bak NetralisasiAir buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 9. Untuk menetralkan limbah diinjeksikan larutan asam sulfat 98 % (H2SO4). Kebutuhan asam sulfat untuk menetralkan air limbah dengan pH = 10 adalah 4,9.10-3 gr H2SO4 / 1 liter air limbah.

Kebutuhan H2SO4 = = 0,0021 kg/jam

Laju alir larutan 98% H2SO4 = =0,0022 kg/jamDensitas larutan 98% H2SO4 = 1826 kg/m3 (Perry, 1997)

Volume 98% H2SO4 = = 1,21 x 10-6 m3/jamLaju alir limbah = 0,615 m3/jamDiasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hariVolume limbah = (0,4449+0,00000121) 1 24 = 10,6776 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak = = 11,8640 m3Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:panjang bak, p= 2 lebar bak (l)tinggi bak, t= 1,5 x (l)Volume bak= p l t11,8640 m3= 2l l 1,5 l = 1,5741 mJadi, panjang bak= 3,1483 m Lebar bak= 1,5741 m Tinggi bak= 2,3611 m Luas bak= 11,7012 m2

7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.Data: Laju volumetrik (Q) air buangan = 0,4449 m3/jam = 117,5292 gal/hariBOD5 (So)= 783 mg/l Efisiensi (E)= 95 % Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD5 Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,025 hari-1 Mixed Liquor Suspended Solid = 441 mg/l Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 353 mg/l Direncanakan :Waktu tinggal sel (c) = 10 hari1. Penentuan BOD Effluent (S)

95 = 783 S x 100 783 S = 39,15 mg/l

2. Penentuan Volume aerator (Vr)

Vr = 19329,5865 gal = 73,1710 m33. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 14,57 m Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 1,5 : 1 Jadi, lebar = 1,5 x 14,57 m = 21,855 mDirencanakan digunakan 5 bak aerasi Maka : Volume 1 bak = 1/5 . 73,1710 m3= 14,6342 m3 V = p x l x t 14,6342 m3 = p x 21,855 m x 14,57 m p = 0,0459 mFaktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut:Panjang= 0,0459 mLebar= 21,855 mTinggi= (14,57 + 0,5)m = 15,07 m

4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr)

Asumsi:Qe = Q = 117,5292 gal/hariXe = 0,001 X = 0,001 x 353 mg/l = 0,353 mg/lXr = 0,999 X = 0,999 x 353 mg/l = 352,647 mg/lPx = Qw x Xr Px = Yobs .Q.(So S)

= 0,64Px = (0,64).( 117,5292 gal/hari).(78339,15)mg/l = 55951,4210 gal.mg/l.hariNeraca massa pada tangki sedimentasi : Akumulasi = jumlah massa masuk jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X Qe Xe Qw Xr 0 = QX + QrX Q(0,001X) - Px

= 275,9142 gal/hari = 1,0444 m3/hari

5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator ()

= 70,0564 hari6. Penentuan Daya yang DibutuhkanType aerator yang digunakan adalah surface aerator.Kedalaman air = 14,57 m, dari Tabel 10-11, Metcalf & Eddy, 1991 diperoleh daya aeratornya 50 hp.

7.6.5 Tangki SedimentasiFungsi: Mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke tangki aerasiLaju volumetrik air buangan = (117,5292 + 275,9142) gal/hari = 393,4434 gal/hari = 1,4893 m3/hariDiperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari (Perry, 1999)Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari (Perry, 1999)Volume tangki (V) = 1,4893 m3/hari x 0,083 hari = 0,1236 m3Luas tangki (A) = (1,4893 m3/hari) / (33 m3/m2 hari) = 0,0451 m2 A = D2 D = (4A/)1/2 = (4 x 0,0451 / 3,14 )1/2 = 0,2397 mKedalaman tangki, H = V/A = 0,1236 / 0,2397 = 0,5154 m.7.6.6 Luas area pengolahan limbah Tabel 7.4 Jumlah luas area pengolahan limbahNoUnitLuas area (m2)

1Bak Penampungan21,6517

2Bak Pengendapan awal0,0018

3Bak Netralisasi11.7012

Total33,3547

Luas area pengolahan limbah diambil 120 % dari total, maka :Luas area pengolahan limbah = 120 % x 33,3547 m2 = 40,0256 m2

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1 Screening (SC)Fungsi: Menyaring partikel-partikel padat yang besar Jenis: bar screenJumlah: 1 Bahan konstruksi : Stainless SteelUkuran screening : Panjang= 2 m Lebar= 2 mUkuran bar : Lebar= 5 mm Tebal= 20 mmBar clear spacing : 20 mmSlope : 30 Jumlah bar : 50 buah

7.7.2 Pompa Screening (PU-01)Fungsi: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan Jenis: Pompa sentrifugal Jumlah: 1 Bahan konstruksi : Commercial Steel Kapasitas: 11,4328 m3/jamPanjang pipa : 25,6070 ftDaya motor: hp7.7.3 Bak Sedimentasi (BS)Fungsi: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.Jumlah: 1 unitJenis : Grift Chamber SedimentationAliran: Horizontal sepanjang bak sedimentasiBahan kontruksi: Beton kedap airKondisi operasi: Temperatur 28C dan tekanan 1 atmPanjang: 6,9282 mLebar : 4,1569 mTinggi: 2,7712 m7.7.4 Pompa Sedimentasi (PU-02)Fungsi: Memompa air dari bak pengendapan ke bak clarifierJenis: Pompa sentrifugalJumlah: 1 Bahan konstruksi : Commercial SteelKapasitas: 11,4328 m3/jamPanjang pipa : 25,6070 ftDaya motor: hp

7.7.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)Fungsi: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datarBahan konstruksi: Carbon Steel SA283 grade CKondisi pelarutan: Temperatur 28C dan tekanan 1 atmJumlah: 1 unitKapasitas: 1,2054 m3Diameter: 1,1520 mTinggi: 1,44 mJenis pengaduk: flat 6 blade turbin impellerJumlah baffle: 4 buahDaya motor: 1/10 hp

7.7.6 Pompa Alum (PU-03)Fungsi: Memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke flash mixingJenis: Pompa injeksiBahan konstruksi : Commercial SteelJumlah: 1 unitKapasitas : 4,18 x10-4 m3/jamPanjang pipa : 12,00240 ftDaya motor: 1/10 hp

7.7.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02)Fungsi: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datarBahan konstruksi: Carbon Steel SA283 grade CKondisi pelarutan: temperatur 28C dan tekanan 1 atmJumlah: 1 unitKapasitas: 0,6686 m3Diameter: 0,9484 mTinggi: 1,1855 m Jenis pengaduk: flat 6 blade turbin impellerJumlah baffle: 4 buahDaya motor: 1/10 hp7.7.8 Pompa Soda Abu (PU-04)Fungsi: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke Flash mixingJenis: Pompa injeksiBahan konstruksi : Commercial SteelJumlah: 1 unitKapasitas: 2,32 x10 -4 m3/jamPanjang pipa : 12,000410 ftDaya motor: 1/10 hp

7.7.9 Tangki flash mixing (TP-03)Fungsi : Mencampur air dengan alum dan soda abu sebelum masuk ke ClarifierBentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datarBahan konstruksi: Carbon Steel SA283 grade CKondisi pelarutan: temperatur 28C dan tekanan 1 atmJumlah: 1 unitKapasitas : 0,0031 m3/sDiameter: 0,75 mTinggi: 2,25 mTebal dinding: inJenis pengaduk: 4 Blade turbin 45 Jumlah baffle: 4 buahDaya motor: 1/10 hp

7.7.10 Pompa Flash Mixing (PU-05)Fungsi: memompa air dari tangki pecampur ke ClarifierJenis: pompa sentrifugalBahan konstruksi : commercial steelJumlah: 1 unit Kapasitas: 11,4328 m3/jam Panjang pipa : 25,6070 ft Daya motor: hp7.7.11 Clarifier (CL)Fungsi: Memisahkan endapan yang terbentuk dari penambahan alum dan soda abuTipe: External Solid Recirculation ClarifierBentuk: Circular desainBahan konstruksi: Carbon steel SA-283, Grade CKondisi operasi: temperatur 28C dan tekanan 1 atmJumlah: 5 unitKapasitas air: 2,2865 m3Diameter: 1,4230 mTinggi: 1,7787 mKedalaman air: 10 mTorka putaran: 15,1869 ft-lbSlope lantai: = 14,04 ( 0 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

(McCabe,1999) KT = 6,3 (McCabe,1999)11) Daya motor

Efisiensi motor penggerak = 80

Daya motor penggerak = Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp.D.8 Pompa Larutan Soda Abu (PU-04)Fungsi : Untuk mengalirkan soda abu ke Flash mixing Tipe: Pompa injeksiJumlah: 1 buahBahan konnstruksi: Carbon steelKondisi operasi: 30oC.1atmPerhitungan:

Laju alir bahan masuk= 0,3081 kg/jam= 1,88 x10 lb/detik

Densitas campuran;= 1327 kg/m3 = 82,8463 lb/ft3

Viskositas, = 0,5489 cp = 2,04 x 10-4 lbm/ft detik1)

Laju alir volumetrik; Q = == 2,27 x10-6 ft3/detik2) Diameter optimum, Di,opt = 0,133 Q0,4 0,2 (Peters &Timmerhaus,2004) IDop = 0,133 (2,27 x10 -6 )0,4 (82,8463)0,2 = 0,0017 inDipilih pipa 1/8 in schedule 40 geankoplis sebagai berikut :Diameter Luar; OD= 0,4051 inDiameter dalam; ID= 0,269 in = 0,0224 ftLuas penampang; A= 0,00040 ft23)

Kecepatan laju alir; v= = = 0,0056 ft/detik4) Bilangan Reynold, NRe

= 50,9423 < 2100 aliran laminer f =16 /NRe = 16/50,9423 = 0,3140 (Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997) 5) Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

2 elbow 90

1 check valve

Pipa lurus 15 ft

1 Sharp edge exit Total friction loss: F = 4,10 x10-4 ft.lbf/lbm 6) Tinggi pemompaan, z = 12 ft.lbf/lbmDari persamaan Bernoulli:

(Geankoplis, 1997) dimana : v1 = v2 ; v2 = 0 ; P1 = P2 ; P = 0

7) Tenaga pompa,

Digunakan pompa standar 1/10 HpD.9 Flash Mixing (TPU-03)Fungsi : Mencampur air dengan alum dan soda abu sebelum masuk ke ClarifierBentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datarBahan konstruksi: Carbon Steel SA283 grade CLaju Aliran : Air, Q = 0,0031 m3/s Alum, Q = 1,16 x 10-7 m3/sSoda abu, Q= 6,44 x 10-8 m3/sTotal laju aliran (Q) = 0,0031 m3/s 1) Desain : Digunakan tangki dengan diameter 0,75 m; tinggi larutan dalam tangki 1,5 m :

Waktu pencampuran = = 213,6592 s (antara 1 1 det; desain diterima) (Kawamura, 1991)Volume air, Va = (3,14).(0,75)2.(1,5)/4 = 0,662 m3Volume tangki, Vt = 1,5 Va = 0,993 m3

Tinggi tangki, H = 2) Perhitungan daya flash mixer :G x t = 1000; dengan G = kecepatan gradien (Kawamura, 1991)G x 1,12 = 1000 ; G = 892,857G = (P/v)0,5P = G2..v = (892,857/s)2(2,34.10-3 N.s/m2)(0,0070 m/s) = 13,0580 J/s = 0,0175 HpEfisiensi 80% ; daya motor penggerak = 0,0175 /(0,8) = 0,0218 HpDigunakan daya mixer 1/10 hp.3) Jenis impeller yang disarankan : 4 blade turbin 45 (Kawamura, 1991)Jumlah baffle : 4 buahDa/Dt = 1/3 ; Da = 0,75/3 = 0,25 m (McCabe,1999)W/Da = 1/6 ; W = 0,25/6 = 0,042 mE/Da = 1; E = Da = 0,042 mJ/Dt = 1/12; J = 1/12(0,75) = 0,0625 mL/Da = ; L = (0,25) = 0,0625 m4) Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + Dimana Po= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph 5) Ketebalan silinder

ts =

ts = Digunakan silinder dengan ketebalan in,Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.D.10 Pompa Flash Mixing (PU-05)Fungsi: Memompa air dari tangki pecampur ke Clarifier Jenis: Pompa sentrifugalJumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steelKondisi operasi : Temperatur= 30CLaju Aliran = 11412,6534 kg/jam = 6,9890 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3

Viskositas, = 0,8007 cp = 5,38 x10-4 lbm/ft.s1) Debit air/laju alir volumetrik, 2) Diameter optimum, Di,opt = 3,9 Q0,45 0,13 (Peters et.al., 2004) = 3,9 (0,1121)0,45 (62,3208)0,13 = 2,4932 inUkuran spesifikasi pipa : Ukuran pipa nominal= 3 inSchedule pipa= 40Diameter dalam (ID)= 3,068 in = 0,2556 ft = 0,0779 mDiameter luar (OD)= 3,500 in Luas penampang dalam (At) = 0,05130 ft2 3) Kecepatan linier,4) Bilangan Reynold,

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6 x 10-5 (Geankoplis, 2003) Pada NRe = 64696,8164 dan /D = 0,000046 m/0,0779 m = 0,0005 ; f = 0,0070 (Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)5) Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

2 elbow 90

1 check valve

Pipa lurus 40 ft

1 Sharp edge exit Total friction loss: F = 0,6070 ft.lbf/lbm

6) Tinggi pemompaan, z = 25 ft.lbf/lbmDari persamaan Bernoulli:

(Geankoplis, 1997) dimana : v1 = v2 ; v2 = 0 ; P1 = P2 ; P = 0

7) Tenaga pompa,

Digunakan pompa standar 1/2 Hp

D. 11 Clarifier (CL)Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abuTipe : External Solid Recirculation ClarifierBentuk: Circular desainJumlah: 5 unitBahan konstruksi: Carbon steel SA-283, Grade CLaju Aliran = 11412,6534 kg/jam = 6,9890 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3Perhitungan:Untuk clarifier tipe upflow (radial)( Metcalf & Eddy, 1984) :Kedalaman air = 5-10 mSettling time = 1-3 jamDipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jamDiameter dan Tinggi clarifier

Volume cairan, V = Volume cairan tiap tangki= 1/5 . 11,4328 m3= 2,2865 m3

Volume tangki; Vt=

2,2865 m3= 2,2865 m3= 0,785 Dt31) Diameter tangki; Dt= 1,4230 m = 4,6687 ft2) Jari jari tangki, R= = 0,7115 m = 28,0117 in3) Tinggi tangki; Hs= 1,4230 m = 4,6687 ft4) Tinggi elipsoidal; He= x 1,4230 m = 0,3557 m5) Tinggi tangki total; HT = 1,4230 m + 0,3557 m = 1,7787 m6) Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + Dimana Po= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph 7) Ketebalan silinder

ts =

ts = Digunakan silinder dengan ketebalan in,Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama8) Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukanuntuk pemutaran (turnable drive) : (Azad, 1976)T, ft-lb = 0,25 D2 LFFaktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft T = 0,25 (1,4230)2.30T = 15,1869 ft-lb9) Daya ClarifierP = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)P = 0,006 (1,4230)2 = 0,0121 kW = 0,0090 Hp

Desain slope area : (Azad,1976)Slope untuk area antara pusat dengan radius ( 0 < D1 < 2,9) m :Slope = dy/dx = 3/12 ; = 14,04Slope untuk area antara radius dengan batas tangki ( 2,9 < D2 < 5,8) m :Slope = dy/dx = 1/12 ; = 7,13

2 1 0 < D1 < 2,91 = 14,042,9 < D2 < 5,82 = 7,13

Gambar LD.2 Penampang Bawah Klarifier Beserta Besar SlopenyaPada tangki klarifikasi diasumsikan padatan yang terflokulasi 0,5% dari total bahan masuk dan dikeluarkan melalui bagian bawah klarifikasi.Maka flok yang keluar= 0,0090 x 11412,6534= 103,3979 kg/jamAir yang keluar dari klarifier= 11412,6534 - 103,3979= 11309,2554 kg/jam

D.12 Pompa Clarifier (PU- 06)Fungsi: Memompa air dari clarifier ke unit sand filterJenis: Pompa sentrifugalJumlah: 5Bahan konstruksi : commercial steelKondisi operasi : Temperatur = 30CLaju Aliran = 11309,2554 kg/jam = 6,9257 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3

Viskositas, = 0,8007 cp = 5,38 x10-4 lbm/ft.s1) Debit air/laju alir volumetrik, 2) Diameter optimum, Di,opt = 3,9 Q0,45 0,13 (Peters et.al., 2004) = 3,9 (0,0222)0,45 (62,3208)0,13 = 1,2035 inUkuran spesifikasi pipa :

Ukuran pipa nominal= inSchedule pipa= 40Diameter dalam (ID)= 1,610 in = 0,1341 ft = 0,0408 m Diameter luar (OD)= 1,900 in Luas penampang dalam (At) = 0,01414 ft2 3) Kecepatan linier,4) Bilangan Reynold,

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6 x 10-5 (Geankoplis, 2003). Pada NRe = 24388,1677 dan /D = 0,000046 m/0,0408 m = 0,001 f = 0,01 (Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)5) Instalasi pipa :

1 Sharp edge entrance

2 elbow 90

1 check valve

Pipa lurus 30 ft

1 Sharp edge exit Total friction loss: F = 0,6252 ft.lbf/lbm 6) Tinggi pemompaan, z = 25 ft.lbf/lbmDari persamaan Bernoulli:

(Geankoplis, 1997) dimana : v1 = v2 ; v2 = 0 ; P1 = P2 ; P = 0

7) Tenaga pompa,

Digunakan pompa standar 1/10 HpD.13 Tangki Sand Filter (SF)Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifierJumlah : 1 buahTipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup elipsoidalBahan : Carbon steel (Brownell & Young,1959)Kondisi operasi : Temperatur = 30oC.1atmPerhitungan :Laju Aliran = 11309,2554 kg/jam = 6,9257 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3Kebutuhan= 1 jamFaktor keamanan= 40% ( ruang untuk pasir)

Volume tangki =

Diambil tinggi silinder; Hs Dt

Volume tangki; Vt=

254,0557 m3= 254,0557 m3= 1,0467 Dt31) Diameter tangki; Dt= 6,1247 m 2) Jari jari tangki, R= = 3,0623 m = 120,5648 in3) Tinggi tangki; Hs= x 6,1247 m = 8,1662 m = 26,7918 ft4) Tinggi tutup; He= 2 x x 6,1247 m= 3,0623 m5) Tinggi tangki total; HT= 6,1247 m + 3,0623 m = 9,1870 m6) Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po + Dimana Po= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph = Faktor keamanan ; Fk = 20%Tekanan disain; Pd = 1,2 x 25,8662 Psi = 31,0347 Psi7) Tebal silinder

ts =

ts = Digunakan silinder dengan ketebalan 1/2 in8) Pada sand Filter diasumsikan padatan yang tertinggal pada filter 0,5% dari total bahan masuk Maka padatan tertinggal= 0,005 x 11309,2554 = 56,5462 kg/jamAir yang keluar dari Filter= 11309,2554 56,5462 = 11252,7091 kg/jam

D.14 Pompa Tangki Sand Filter (PU- 07)Fungsi: Mengalirkan air dari Sand Filter ke menara air Tipe: Pompa sentrifugalJumlah: 1 buahBahan konnstruksi: Carbon steelKondisi operasi: 30oC.1atmPerhitungan:Laju Aliran = 11252,7091 kg/jam = 6,8911 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3

Viskositas, = 0,8007 cp = 5,38 x10-4 lbm/ft.s1)

Laju alir volumetrik; Q = =2) Diameter optimum,= 3,9 (Q)0,45 ()0,13 (Peters&Timmerhaus,2004)IDop= 3,9 (0,1105)0,45 (62,3208)0,13= 2,4767 inDipilih pipa 3 in schedule 40 dengan data data sebagai berikut: Diameter Luar; OD= 3,500 inDiameter dalam; ID= 3,068 in = 0,2556 ft = 0,0779 mLuas penampang; A= 0,05130 ft23) Kecepatan laju alir V = 4) Bilangan Reynold,

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6 x 10-5 (Geankoplis, 2003). Pada NRe = 63775,8868 dan /D = 0,000046 m/0,0779 m = 0,001 f = 0,0070 (Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)5) Instalasi pipa :

1 Sharp edge entrance

3 elbow 90

1 check valve

Pipa lurus 70 ft

1 Sharp edge exit Total friction loss: F = 0,8806 ft.lbf/lbm 6) Tinggi pemompaan, z = 25 ft.lbf/lbmDari persamaan Bernoulli:

(Geankoplis) dimana : v1 = v2 ; v2 = 0 ; P1 = P2 ; P = 0

7) Tenaga pompa,

Digunakan pompa standar HpD.15 Menara Air (MA)Fungsi:Menampung air sementara sebelum didistribusikanJumlah:3 buahTipe: Tangki berbentuk silinder, bagian bawah dan tutup datar Bahan: Carbon steel SA-283 grade C Kondisi operasi: 30oC.1atmPerhitungan Laju Aliran = 11252,7091 kg/jam = 6,8911 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3Kebutuhan= 6 jamFaktor keamanan= 20%

Volume tangkiDiambil tinggi silinder; Hs/ Dt = 1

Volume tangki; Vt=

81,1631 m3= 81,1631 m3= 0,942 Dt3Diameter tangki; Dt= 4,3516 m = 14,2768 ft1) Jari jari tangki, R= = 2,1758 m = 85,6612 in2) Tinggi tangki; Hs= x 4,3516 m = 5,2219 m = 17,1320 ft3) Tinggi tutup; He= x 4,3516 m= 1,0879 m4) Tinggi tangki total; HT = 4,3516 m + 1,0879 m = 5,4395 m5) Tekanan hidrostatis bahan.Dimana Po= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph = Po +

Ph = Faktor keamanan ; Fk = 20%Tekanan disain; Pd = 1,2 x 21,6816 Psi = 26,0179 Psi6) Tebal silinder

ts =

ts = Digunakan silinder dengan ketebalan inD. 16 Pompa Air Utilitas Ke air domestik (PU-16)Fungsi : Memompa air dari menara air ke kebutuhan air domestikJenis: pompa sentrifugalJumlah: 1Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : Temperatur= 28CLaju Aliran = 996 kg/jam = 0,6099 lb/detik

Densitas ;= 998,23 kg/m3 = 62,3208 lb/ft3

Viskositas, = 0,8007 cp = 5,38 x10-4 lbm/ft.s1)

Laju alir volumetrik; Q = =2) Diameter optimum,= 3,9