bab ii deskripsi proses sorbitol

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1. Tepung Jagung (Tepung Maizena)

Menurut Suarni (2005) komposisi yang terkandung dalam tepung jagung lokal adalah

sebagai berikut :

- Wujud : Padat, Bubuk berwarna putih

- Air : 9,76 %

- Abu : 0,79 %

- Lemak : 1,86 %

- Protein : 6,97 %

- Serat kasar : 1,06 %

- Karbohidrat : 79,56 %

- pH : 4-5

2.1.2. Hidrogen

- Kenampakan : Gas tidak berwarna

- Densitas : 0.0899 gr/lt

- Specific Gravity : 0.0694

- Specific Volume : 193 cuft/lb (21.1oC)

- Boiling Point : -252oC

- Auto-Ignation Temperature : 580oC

- Komposisi :

Hidrogen = 99.99%

Moisture = < 5 pp

O2 = < 5 ppm

CO = < 1 ppm

(Sumber PT. Aneka Gas, Gresik, Jawa Timur)

2.1.3. Air

Sifat Fisis dan kimia

- Fase : Cair

- pH : 6,8 - 7,5

- Kadar Cl2 : Max 0,5 ppm

- Kesadahan : Max 50 ppm

- Kekeruhan : Max 2 Ntu

( Sumber : Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 1984)

2.1.4. Sorbitol

- Kenampakan = Cair, bening,

- Komposisi

Sorbitol = Minimal 67.4%

Air = Minimal 30%

Glukosa = Maksimal 0.65%

Maltose = Maksimal 1.08%

Maltotriosa = Maksimal 0.87%

pH = 5 - 7

2.2. Spesifikasi Bahan Penunjang

2.2.1. Enzim α-amylase

Sifat Fisika dan kimia

wujud : cair

Warna :clear brown

Spesific gravity :1.15 – 1.25 g/ml

pH stabil : 6,0 – 7,0

pH optimum : 6,0-6,5

pH inaktivasi : 5,0

Suhu maksimum : 900C (untuk liquefaction)

Unsur pendukung : Ca2+ digunakan untuk aktivasi

Toxicity

Tinjuana keamanan : berbahaya bila ditelan atau dihirup

2.2.2. Spesifikasi HCl (32%)

Sifat kimia dan fisika

Kenampakan : cair

Warna : bening hingga kuning terang

Titik didih :830C @ 760 mmHg

Titik leleh : -46.20C

Specific gravity : 1.15 (air=1)

Sifat Thermodinamika

Toxicity

Berbahaya jika terkena kulit atau tertelan

2.2.3. Spesifikasi NaOH

Sifat fisika dan kimia

Bentuk : padatan

Kemurnian : 99% sisanya natrium karbonat

Kenampakan :bening

pH : 14.0

Titik didih : 1020C (5%terlarut)

Titik leleh :-40C (5% solution)

Sifat thermodinamika

Toxicity

2.2.4. Katalis Nikel

Menurut Othmer (1989) kandungan dari nikel adalah sebagai berikut :

- Kenampakan : Bubuk, warna kelabu

- Ukuran : 10 - 60 μm

- Komposisi kimia :

– Ni : 96 %W

– Al : 4 %W(seperti Al2O3)

- Densitas pada fase solid : 8.1 g cm-3

- Densitas partikel : 3.32 g cm-3

- Porosity : 0.59 cm

- Pure Vol : 0.178 cm3g-1

2.1.6. Karbon Aktif

Sifat fisis dan kimia

- Kenampakan : Hitam, tak berbau, granular, bubuk

- Spesific gravity : 0,2- 0,75

- Titik didih : 48270C

- Diameter pori : 10-200

- Ukuran partikel : 0.2-5 mm

- Daya serap : 75-100%

- pH : 8-10

2.3. Konsep Proses

2.3.1. Dasar Reaksi

Bahan baku tepung jagung/maizena mengandung pati sebanyak 79,56 %, untuk dapat

memecah pati menjadi monomer maka dilakukan proses hidrolisis enzimatik pati

mengunakan enzym α-amylase da glukoamylase terlebih dahulu untuk mendapatkan

97-99 % glukosa sebelum proses pembentukan sorbitol dilaksanakan. Reaksi yang

terjadi adalah :

(C6H10O5)n + H2O enzim α-amilase C6H12O6

Pati Glukosa

Reaksi pembentukan sorbitol merupakan reaksi hidrogenasi katalitik glukosa dengan

menggunakan katalis nikel tanpa reaksi samping. Reaksi yang terjadi adalah :

C6H12O6 + H2 katalis Ni C6H14O6 140oC 70 atm

Glukosa Sorbitol

2.3.2. Mekanisme Reaksi

Pada proses produksi sorbitol dari tepung jagung, terdapat 2 mekanisme reaksi yaitu

reaksi hidrolisis pati dan hidrogenasi katalitik. Reaksi pembuatan glukosa dari pati

dengan katalisator enzim dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Pati dengan enzim membentuk zat antara (ES)

E + S K1 ES K2

2. ES dan air bergabung membentuk glukosa

ES + W K3 P

Dimana :

E = enzim ES = enzim substrat

S = substrat P = glukosa

W = air

Mekanisme reaksi hidrogenasi katalitik glukosa menjadi sorbitol dengan katalis nikel

melalui beberapa tahap reaksi, yaitu :

(1) H2 2H+

(2) O O Ni

C H Ni C H

C OH C OH

HO C H + 2Ni* HO C H

H C OH H C OH

H C OH H C OH

CH2OH CH2OH

(3) O Ni OH

Ni C H HO C H

C OH H C OH

HO C H + 2H+ HO C H

H C OH H C OH

H C OH H C OH

CH2OH CH2OH

Tahapan dalam proses hidroenasi katalitik yaitu :

- Tahap ke-1

Pada tahap ini gas H2 membentuk radikal bebas yang terdifusi kedalam gas-liquid

interface.

- Tahap 2

Pada tahap ini difusi dari radikal bebas hidrogen berlanjut dari gas-liquid interface ke

bulk liquid.

- Tahap 3

Pada tahap ini terjadi adsorbs dari bulk liquid ke permukaan katalis Ni

- Tahap 4

Pada tahap ini terjadi reaksi permukaan, yaitu larutan glukosa yang teradsorbsi ke

permukaan katalis bereaksi dengan gas hydrogen membentuk sorbitol.

- Tahap 5

Pada tahap ini produk sorbitol akan terdesorbsi dari permukaan katalis ke dalam bulk

liquid.

2.3.3. Kondisi Operasi

Kondisi operasi pada prose produksi sorbitol dari tepung jagung dibagi 2 yaitu

hidrolisis enzimatis dan hidrogenasi katalitik. Kondisi operasi dimulai dari

pembentukan glukosa dengan hidrolisis menggunakan enzim α-amylase dan

glukoamylase merupakan reaksi heterogen padat-cair serta bersifat endotermis.

Pada reaksi hidrolisis ini, menggunakan 2 reaktor yaitu untuk tahap likuifikasi dan

sakarifikasi. Sebelum masuk tahap likuifikasi dilakukan pencampuran bahan baku,

enzim dan pengaturan pH dalam mixer. Setelah melalui likuifikasi, campuran masuk

ketahap sakarifikasi, dalam tahap ini, campuran ditambahkan enzim glukoamylase dan

HCl sebagai pengatur pH. Setelah terjadi reaksi, produk hasil reaksi hidrolisis

dimasukkan kedalam Rotary Filter untuk memisahkan filtrate dari slurry. Filtrate hasil

pemisahan kemudian dialirkan ke mixing tank kedua untuk persiapan menjalani proses

hidrogenasi katalitik.

Adapun kondisi operasi hidrolisis enzimatisnya sebagai berikut :

a. Perbandingan katalis di dalam mixing tank pertama

Jumlah enzim yang ditambahkan dalam mixer sejumlah 0,5-0,8 kg/ton dari

jumlah tepung jagung dan jumlah enzim yang ditambahkan dalam tangki

sakarifikasi sejumlah 0,8-1 liter/ton.

b. Temperatur dan pH

Reaksi berjalan pada temperature 50oC dan pH 4-4,5.

c. Tekanan

Reaksi berjalan pada tekanan 1 atm.

d. Residence Time

Residence time didalam reactor adalah 60-72 jam.

Reaksi pembentukan sorbitol dari hidrogenasi glukosa dengan katalis nikel

merupakan reaksi heterogen gas-cair-padat dan bersifat eksotermis.

Pada reaksi hidrogenasi katalitik ini dipilih system reactor slurry berpengaduk.

Pencampuran antara glukosa hasil proses hidrolisis enzimatis dan katalis nikel

dilakukan didalam mixer tank kedua yang dilengkapi dengan pengaduk, setelah

glukosa dan katalis nikel tercampur sempurna dimasukkan kedalam reactor yang

dilengkapi dengan pengaduk untuk mencampur reaktan fase cair (glukosa) dengan fase

gas (hidrogen) dan katalis nikel padat, juga sekaligus sebagai tempat terjadinya reaksi.

Gas hydrogen masuk ke dalam reactor dengan dilewatkan distributor. Setelah terjadi

reaksi, produk hasil reaksi dimasukkan kedalam tangki pengendapan, untuk

memisahkan katalisnya.

Adapun kondisi operasi hidrogenasi katalitiknya sebagai berikut :

e. Perbandingan katalis di dalam glukosa

Jumlah katalis yang ditambahkan dalam reactor sejumlah 4% dari jumlah gula.

f. Temperatur

Reaksi berjalan pada temperature 140oC

g. Tekanan

Reaksi berjalan pada tekanan 70 atm

h. Residence Time

Residence time didalam reactor adalah 165 menit

2.3.4. Tinjauan Kinetika dan Termodinamika

Tinjauan Kinetika

Secara umum persamaan laju reaksi hidrolisis yang dikatalisis oleh enzim

dirumuskan oleh Michaelis-Menten sebagai berikut :

V=V maks [ S ]K m+ [ S ]

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa laju reaksi dapat diperbesar dengan

meningkatkan konsentrasi substrat, dalam hal ini adalah konsentrasi pati jagung.

Sedangkan pada proses hidrogenasi katalitik, mencari hubungan pengaruh suhu

terhadap kecepatan reaksi. Model kinetika reaksi hidrogenasi glukosa membentuk

sorbitol yaitu :

-rA = k.CA0.6.CB (Multiphase Reaction Eng. For Fine Chemicals And

pharmaceuticals, Ramachandran P.A, page 63)

Data dari Omni Book, Levenspiel, 1993, diketahui :

Harga k (konstanta kecepatan reaksi) dari reaksi hidrogenasi glukosa membentuk

sorbitol pada suhu 140oC adalah

k = 5,96 . 10-6 molkg ( m3

mol )1.6

Berdasarkan pendekatan dari persamaan Archenius

k = A.e−Ea/RT

Dalam hubungan ini :

k : konstanta kecepatan reaksi

A : factor frekuensi tumbukan

Ea : Energi aktivasi

R : Konstanta gas

T : suhu

Dari persamaan di atas harga A, Ea dan R adalah suatu konstanta, sehingga

harga k hanya dipenuhi oleh suhu. Konstanta kecepatan reaksi (k) akan semakin besar

dengan adanya kenaikkan suhu.

Tinjauan Termodinamika

Reaksi hidrolisis enzimatis pati menjadi glukosa merupakan reaksi endotermis,

yaitu reaksi yang membutuhkan panas. Berdasarkan hukum Van’t Hoff :

d ln kd T

= ∆ H

R T 2

Untuk reaksi endotermis (∆H positif) maka konstanta kesetimbangan (K)

akan meningkat dengan naiknya suhu reaksi. Hal ini mengakibatkan kesetimbangan

bergeser ke kanan (produk) dan konversi meningkat. Sedangkan nilai enthalpy (∆H)

dihitung berdasarkan rumus :

∆ H=∆ H Ro +∆ H 298

o +∆ H Po

Sedangkan reaksi hidrogenasi gllukosa membentuk sorbitol merupakan reaksi

eksotermis dan irreversible. Hal ini dapat dibuktikan dengan meninjau aspek

termodinamikanya.

C6H12O6 + H2 katalis Ni C6H14O6 ∆H= + 58,2 KJ (ullman’s vol. A-25) 140oC 70 atm

Glukosa Sorbitol

Dalam reaksi-reaksi kimia, perubahan energi pada umumnya berlangsung

dalam bentuk perubahan kalor, sehingga dikenal adanya reaksi eksoterm yaitu suatu

reaksi kimia yang menghasilkan kalor serta reaksi endoterm yaitu suatu reaksi kimia

yang membutuhkan kalor.

Jika melihat reaksi hidrogenasi diatas, maka reaksi hidrogenasi glukosa

membentuk sorbitol adalah reaksi eksoterm karena dari reaksi diatas tiap mol dari

glukosa menghasilkan panas sebesar 58,2 kJ.

Untuk mengetahui apakah reaksi merupakan reaksi searah atau dapat balik dapat

dihitung dari harga konstanta keseimbangan (K).

Energi Gibbs (∆Gof) masing-masing komponen pada suhu 298o K adalah

∆Gof C6H12O6 = -102,47 kkal/mol

∆Gof C6H14O6 = -124,21 kkal/mol

∆Gof H2 = 0

Maka ∆Go reaksi = ∆Gof (produk) - ∆Go

f (reaktan)

= -124,21 – (-102,47)

= -21,74 kkal/mol

= -21.740 kal/mol

∆Go = - RT ln K

ln K = - ∆Go/RT

= 21.740/1,987 x (140 + 273)

= 26,5

K = e26,5

= 3,19 x 1011

Karena harga K sangat besar, maka reaksi berjalan ke kanan dan dianggap satu arah.

2.3.5. Perbandingan Mol Reaktan

Perbandingan berat campuran antara tepung jagung dan air yaitu 7:3.

Perbandingan mol antara glukosa dan hidrogen secara stoikiometri adalah 1 : 1 dengan

hydrogen excess 5%.

2.3.6. Konversi

Konversi reaksi hidrolisis enzimatis pati dapat membentuk glukosa hingga 97-

99%. Konversi reaksi antara glukosa dan hydrogen membentuk sorbitol adalah 99%.

2.4. Diagram Alir Proses

2.4.1. Diagram Alir

Terlampir.

2.4.2. Langkah Proses

Secara garis besar, proses pembuatan sorbitol dibagi menjadi 2 proses, yaitu proses

hidrolisis enzimatis pati dan proses hidrogenasi katalitik, keduanya sama-sama

memiliki langkah proses yang hampir sama, yaitu :

1. Penyimpanan bahan baku

2. Penyiapan bahan baku

3. Proses dalam reactor

4. Pemurnian produk

Perbedaan langkah proses berada pada tahap pemurnian produk, pada hidrolisis

enzimatis pati, pemurnian produk cukup dengan filtrasi, pemisahan slurry dan produk

yang berupa filtrate. Sedangkan pada proses hidrogenasi katalitik, pemurnian produk

harus melalui holding tank, filtrasi, ion exchanger dan evaporator. Pada tahap

hidrogenasi katalitik, produk dikontrol kadar airnya.

1. Penyimpanan Bahan Baku

Tahap ini digunakan untuk menyimpan bahan baku sebelum digunakan untuk proses

produksi. Bahan baku tepung jagung disimpan dalam gudang bahan baku pada suhu kamar

dan tekanan atmosferik. Bahan baku tepung jagung disimpan untuk persediaan selama satu

bulan.

Air yang digunakan untuk proses reaksi hidrolisis merupakan air proses dengan suhu

300C dan tekanan atmosferik dari unit utilitas yang dialirkan melalui sistem pemipaan.

Enzim alfa amilase dan glukoamylase disimpan di tempat tertutup, steril, dan kering,

dengan tekanan atmosfir dan suhu 20C, untuk rentan waktu selama tiga tahun.

Katalis nikel yang digunakan untuk proses reaksi hidrogenasi katalitik merupakan

katalis yang berbentuk powder dalam kemasan disimpan di gudang bahan baku. Katalis

diangkut ke area proses dan dimasukkan secara manual kedalam Mixer (M-02). Gas

hydrogen berupa cairan jenuh dengan tekanan 150 atm suhu 30oC. Sebelum masuk unit

proses, disimpan dalam tangki penyimpanan (T-01) pada kondisi 150 atm suhu 30oC.

2. Penyiapan Bahan Baku

Tahap ini ditunjukkan untuk menyiapkan bahan baku tepung jagung dan air agar siap

diumpankan kedalam reactor sesuai dengan kondisioperasi yang telah ditentukan.

Tahap ini meliputi :

a. Tahap pencampuran pati

Pada tahap ini, tepung jagung dan air dicampur dalam tangki pencampuran (MT-01)

hingga menjadi slurry 70% wt pati. Kemudian ditambahkan enzim α-amylase yang

disesuaikan dengan banyaknya slurry yang ada, dosisnya 0,5-0,8 kg/ton DS. pH diatur

6-6,5 dengan penambahan larutan NaOH 5% lama pencampuran pada unit ini ±15-30

menit.

b. Tahap likuifikasi

Pada proses ini, slurry pati hasil pengolahan dari tangki pencampur dipanaskan dalam

rector likuifikasi menggunakan steam hingga suhunya 90oC selama ± 2 jam. Kondisi

proses ini berlanjut sampai tercapai DE antara 15-25, pH 6-6,6 dan tes amilum

negative. Proses ini berlangsung secara kontinyu. Setelah proses ini selesai larutan

dialirkan ke cooler untuk didinginkan hingga suhunya menjadi 50oC dan slurry siap

diumpankan ke reactor sakarifikasi.

c. Tahap sakarifikasi

Pada tahap ini, slurry keluaran reactor likuifikasi ditambahkan enzim glukoamylase

dengan dosis 0,8-1 liter/ton DS. Proses berlangsung secara endotermis sehingga steam

ditambahkan sebagai pemanas dalam proses reaksi. Suhu reaksi 50oC, tekanan 1 atm ,

pH antara 4-4,5 yang diatur dengan larutan HCl dan reaksi berlangsung selama ± 60-72

jam. Proses sakarifikasi selesai bila level DE mencapai 97-99, kemudian slurry produk

siap diumpankan ke tahap pemisahan.

d. Tahap pemisahan

Pada tahap ini, slurry keluaran reactor sakarifikasi dialirkan ke Rotary Vacuum Filter

(RVF) untuk memisahkan filtrate produk dari slurry yang mana glukosa tersebut akan

disaring untuk memisahkan glukosa dari impuritas seperti suspended solid, fiber, air,

protein, dan ash. Filtrat hasil saringan berupa dekstrin selanjutnya akan ditampung ke

dalam mixing tank (MT-02) untuk pencampuran dengan katalis nikel.

e. Tahap pencampuran katalis

Pada saat start up, katalis yang berbentuk powder dalam kemasan disimpan di gudang

bahan baku. Katalis diangkut ke area proses dan dimasukkan secara manual kedalam

Mixer (MT-02). Setelah beberapa saat katalis direcycle dari produk bawah (H-01).

Untuk membentuk slurry dengan kandungan katalis 4% dari berat gula yang terdapat

dalam filtrat glukosa. Didalam mixer (MT-02) terjadi proses pengadukan untuk

mendapatkkan komposisi yang homogeny, setelah itu slurry dipompa (P-02) dan

dilewatkan ke Heat Exchanger (HE-01), sehingga diperoleh larutan slurry yang

mempunyai suhu sama dengan suhu reaksinya, yaitu 140oC. Selanjutnya dengan

menggunakan pompa (p-03) slurry diumpankan ke dalam reactor (R-01) untuk

direaksikan dengan gas H2.

f. Penyiapan Gas H2

Cairan hydrogen jenuuh sebelum dikirim ke reactor dilewatkan Vaporizer (VP-01)

untuk diubah fasenya dari cair jenuh menjadi gas jenuh. Selanjutnya gas hydrogen

diturunkan tekanannya menjadi 70 atm, dengan ekspander (E-01) dimana suhu gas

hydrogen turun menjadi -8,8oC. Selanjutnya gas hydrogen tersebut dipanaskan dalam

pemanas (HE-02) untuk mendapatkan suhu sekitar 139,97oC dengan menggunakan

steam jenuh suhu 180oC keluar dengan kondisi kondensat jenuh. Gas yang telah

dipanaskan ini kemudian dicampur dengan gas hydrogen recycle untuk menjadi umpan

reactor.

3. Proses Dalam Reaktor

Slurry dari mixer (M-02) dimasukkan kedalam reactor (HK-01) dengan menggunakan

pompa (P-05) dan pompa (P-06) dengan tekanan 70 atm. Setelah slurry selesai dimasukkan,

baru gas H2 dengan tekanan 70 atm dimasukkan kedalam reactor dan mixer yang berada

diatas reactor dihidupkan untuk menyempurnakan proses reaksinya. Waktu reaksi yang

dibutuhkan adalah 165 menit, dan selama waktu reaksi ini, gas H2 secara kontinyu

dimasukkan kedalam reactor. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga diperlukan

pendinginan selama reaksi hidrogenasi berlangsung untuk menjaga suhu operasi tetap pada

suhu 140oC, dan tekanan 70 atm. Pendingin yang digunakan adalah air dengan suhu 30oC,

dan suhu air keluar system 50oC. Konversi reaksi yang terjadi adalah 99%. Setelah 165

menit waktu reaksi, produk dikeluarkan dari reactor (HK-01) selanjutnya produk ini

diturunkan tekanannya menjadi 2 atm dengan expander (E-02), setelah itu didinginkan

dalam (HE-03) untuk memperoleh sushu keluar sekitar 85oC dengan memakai pendingin air

yang masuk pada suhu 30oC dan keluar pada suhu 50oC. Selanjutnya produk ini ditampung

dalam holding tank (HT-01), dengan tujuan untuk memisahkan padatan katalis dengan

produk. Produk bawah dari HT-01 yang berupa katalis dan larutan gula dipompa (P-07) ke

M-02 untuk dijadikan fresh feed katalis. Produk atas dari HT-01 dipompa (P-08) ke tangki

DC-01 untuk dimurnikan. Sisa reaktan gas hydrogen yang tekanannya turun sekitar 68 atm.

Kemudian dikompresi dalam Kompresor (K-01) untuk menaikkan tekanannya sampai 70

atm, kemudian direcycle dan dicampur dengan gass hydrogen fresh feed.

4. Pemurnian Produk

a. Pemisahan katalis

Katalis yang terikat dalam produk mentah dipisahkan secara gravitasi dalam tangki

penngendapan (HT-01). Waktu pengendapan 1,37 jam.

b. Penghilangan warna

Warna yang terdapat dalam produk mentah dihilangkan dengan menggunakan karbon

aktif. Karbon aktif yang ditambahkan 0,1% dari berat gula dan dilakukan pengadukan

dalam mixer (DC-01) selama 25 menit dan suhu dijaga 85oC.

c. Pengambilan partikel padat

Partikel padat (karbon aktif) yang terdapat dalam produk mentah dihilangkan dengan

cara filtrasi dalam filter press.

d. Penghilangan ion

Ion yang terkandung dalam produk mentah dimurnikan dengan menggunakan resin

penukar ion dalam kolom ion exchange mixed bed. Ion sulphate akan terambil

semuanya dari produk mentah sorbitol.

e. Penguapan air

Air yang terdapat dalam produk mentah (sorbitol 52%) diuapkan dalam evaporator yang

dioperasikan pada tekanan 0,7 atm, sehingga diperoleh produk dengan konsentrasi 70%.

Pemanas yang digunakan adalah steam jenuh suhu 180oC.

f. Penyimpanan produk

Produk sorbitol disimpan dalam tangki penyimpanan (T-03) pada kondisi suhu 30oC

dan tekanan 1 atm.

2.5. Neraca Massa dan Neraca Panas

2.5.1. Neraca Massa

A. Neraca Massa pada Mixing Tank (MT-01)

Input (kg) Output (kg)

Komponen Arus 1 Fraksi Arus 2 Fraksi 2 Arus 3 Fraksi Arus 4 Fraksi 4

Pati 872,69364 0,7956 872,69364

0,556725

Air 107,05744 0,0976 470,1 0,3 577,15744

0,368191

Fiber 11,62714 0,0106 11,62714 0,007417

Ash 8,66551 0,0079 8,66551 0,005528

Protein 76,45393 0,0697 76,45393 0,048773

Fat 20,40234 0,0186 20,40234 0,013015

Enzim 0,54845 1 0,54845 0,00035

CaCl2 0,000021938

4.10-5 0,000021938

Sub total 1096,9 1 470,1 0,3 0,548471938

1567,548472

1

Total 1567,548472 1567,548472

B. Neraca Massa pada Reaktor Sakarifikasi (R-01)

komponen

Input (kg) Output (kg)Arus 4 Fraksi 4 Arus 5 Fraksi 5 Arus 6 Fraksi 6

Pati 872,69364 0.5567 26,1808092 0,01669H2O 577,15744 0,3681 483,077267

20,3079

Protein 76,45393 0,04877 76,45393 0,0487Fiber 11,62714 0,00741 11,62714 0,0074Ash 8,66551 0,00552 8,66551 0,0055Fat 20,40234 0,01302 20,40234 0,013

Enzim 0,54845 0,00035 1,0969 1 1,64535 0,00104Dextrose 940,593003 0,5996

6CaCl2 0,000021938 0,00002193

81,398.10-

8

Subtotal 1567,548472 1 1,0969 1 1568,645372

1

Total 1568,645372 1568,645372

C. Neraca Massa pada Rotary Vacuum Filter (RVF-01)

komponen Input (kg) Output (kg)Arus 6 Fraksi 6 Arus 7 Fraksi 7 Arus 8 Fraksi 8

Pati 26,1808092 0,01669 26,1808092 0,0167H2O 483,077267

20,3079 28,9949845 0,0184 454 0,2895

Protein 76,45393 0,0487 76,45393 0,0487Fiber 11,62714 0,0074 11,62714 0,0074Ash 8,66551 0,0055 8,66551 0,0055Fat 20,40234 0,013 20,40234 0,013

Enzim 1,64535 0,00104 1,64535 0,00104Dextrose 940,593003

60,5996 940,5930036 0,5996

CaCl2 0,000021938

1,398.10-

80,000021938 1,4.10-8

Subtotal 1568,645372

1 97,5161337 1471,129082

Total 1568,645372 1568,645372

D. Neraca Massa pada Mixing Tank (MT-02)

Input (Kg) Output (Kg)Kompone

nArus 8 Fraksi 8 Arus 9 Fraksi 9 Arus 10 Fraksi 10

H2O 454 0,30797 469,3730687

0,30797

Protein 76,45393 0,05016 76,45393 0,05016Dextrose 940,593003

60,61716

9940,593003

60,6172

CaCl2 0,000021938

1,44.10-8 0,000021938

1,44.10-8

Katalis Nikel

37,62367

0,0247 37,62367 0,024687


37,62367

0,0247 1524,043694

1

Total 1524,043694 1524,043694

E. Neraca Massa pada Reaktor Hidrogenasi Katalitik (R-02)

Input (Kg) Output (Kg)Komponen Arus 10 Fraksi

10Arus 11 Fraksi

11Arus 12 Fraksi

12Arus 13 Fraksi

13

H2O 469,3730687 0,3057 469,3730687 0,30577

Protein 76,45393 0,0498 76,45393 0,0498Dextrose 940,5930036 0,613 9,4059175 0,00613

CaCl2 0,000021938 1,4.10-8 0,000021938 1,43.10-

8

Katalis Nikel

37,62367 0,0245 37,62371701 0,0245

Gas H2 10,9735443 0,00715 0,6271134 0,0004

Sorbitol 941,533517 0,61337Subtotal 1524,043694 10,9735443 0,6271134 1534,390172Total 1535,017239 1535,017239

F. Neraca Massa pada Holding Tank (H-01)


nArus 13 Fraksi

13Arus 14 Fraksi 14 Arus 15 Fraksi

15

H2O 469,3730687

0,3057 18 0.011418694

451,84445

0.29448

Protein 76,45393 0,0498 3 0.001859937

74 0.04796

Dextrose 9,4059175 0,613 0,351008 0.000228823

9 0.0059

CaCl2 0,000021938

1,4.10-8 8,19541.10^-7

5.3367.10-10 2,11.10^-5

1.376.10-8

Katalis Nikel

37,62371701

0,0245 37 0.024275105

0,3762367

0.00024

Sorbitol 941,533517 0,61337

35 0.022905203

906,38414

0.5907


93 1441,39

Total 1534,390172 1534,390172

G. Neraca Massa pada Tangki Decolorifikasi (DC-01)



H2O 451,84445

0.3134 451,852285 0.3134

Protein 74 0.05104 73,600423 0.051Dextrose 9 0.00628 9,0547528 0.00628

CaCl2 2,11.10^-5

1.46.10-8 2,115.10^-5 1.46.10-8

Sorbitol 906,38414

0.6286 906,388841 0,6286

Katalis nikel

0,3762367

0,00026 0,3762367 0,00026

Karbon aktif

0,915128 0.000635 0,915128 0,000635

Subtotal 1441,604 0,915128 1442,519128

Total 1442,519128 1442,519128

H. Neraca Massa pada Filter Press (FP-01)



H2O 451,852285 0.3134 0,2870744 0,00019 451,565524 0,313

Protein 73,600423 0.05104 0,0466966 3,24.10-5 73,55498 0,05

Dextrose 9,0547528 0.00628 0,0057979 3,987.10-

69,049425 0,0063

CaCl2 2,115.10^-5 1.46.10-8 1,341.10^-8 9,3.10-12 2,115.10-5 1,46.10-8

Sorbitol 906,388841 0.6286 0,575089 0,000399

905,812185 0,63

Katalis nikel

0,3762367 0,00026 0,000239751 1,65.10-7 0,37608 0,00026

Karbon aktif

0,915128 0,000635 0,915128 0,00064 0 0

Subtotal 1442,519128 1,83 1440,3582Total 1442,519128 1442,519128

I. Neraca Massa pada Cation Exchanger (CE-01)



H2O 451,565524 0.313 451,565524

0,3135

Protein 73,55498 0.05 73,55498

0,051

Dextrose 9,049425 0.0063 9,049425

0,0063

CaCl2 2,115.10-5 1.46.10-8

Ca2+ 7,599.10-9 5,28.10-12

Cl- 1,347.10^-8

9,37.10-11

Sorbitol 905,812185 0.63 905,812185

0,6288

Katalis nikel

0,37608 0,00026 0,37608 0,000267

Subtotal 1440,3582 0,376 1439,982114

Total 1440,3582 1440,3582

J. Neraca Massa pada Anion Exchanger (AE-01)

Input (Kg) Output (Kg)Komponen Arus 21 Fraksi 21 Arus 22 Fraksi

22Arus 23 Fraksi 23

H2O 451,565524 0,3136 451,565524 0,3136

Protein 73,55498 0,051 73,55498 0,051Dextrose 9,049425 0,0063 9,049425 0,0063

Cl- 1,347.10^-8 9,38.10-

111,347.10^-

89,38.10-

11

Sorbitol 905,812185 0,629 905,812185 0,629Subtotal 1439,982114 1,347.10^-

81439,982114

Total 1439,982114 1439,982114

K. Neraca Massa pada Evaporator (E-01)



H2O 451,565524 0.31359135 177 0,123 274 0,1906

Protein 73,55498 0.051079397

73,55498

0,0511

Dextrose 9,049425 0.006284167

9,049425

0,0063

Sorbitol 905,812185 0.629045087

905,812185

0,629

Subtotal 1439,982114 177 1262,982

Total 1439,982114 1439,982114

2.5.2. Neraca Panas

A. Neraca Panas Pada Tangki Likuifikasi

Komponen Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)

Q298,15 Q1 Qsteam Q2

Pati

Air

CaCl2

-22.080,93

-4.5815,976

0,0000756

26.080,508

302.231,6

0,000378

51.347.360 339.046,6

51.268.729

0,004915

Sub total -67.896,91 26.328.312,1 51.347.360 51.607.775

Total 51.607.775 51.607.775

B. Neraca Panas Pada Cooler

Komponen Input (kJ/mol) Output (kJ/mol)

Q2 Qs Q3

Pati

Air

CaCl2

339.046,6

51.268.729

0,004915

43.912.096 130.402,54

7.565.277

0,00189

Sub total 51.607.775 43.912.096 7.695.679

Total 51.607.775 51.607.775

C. Nereca Panas Pada Reaktor Sakarifikasi

Komponen Input (kJ/jam) Output(kJ/jam)

Q3 ∆H reaksi Qsteam Q4

Pati

Air

Dekstrosa

CaCl2

130.402,54

7.565.277

-

0,00189

38,481

-

-

-

2.399.517,53

-

-

-

3.912,076

6.417.421,7

3.759.232.942

0,00189

Sub total 7.695.679 38,481 2.399.517,53 10.095.235

Total 10.095.235 10.095.235

D. Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter


Q4 Q5 Q6

Pati

Air

Dekstrosa

CaCl2

3.912,076

6.417.421,7

3.759.232.942

0,00189

-

6.152.457,62

3.759.232,9

0.0003675

3.912,079

179.637,74

-

-

Sub total 10.095.235 9.911.690,6 183.549,82

Total 10.095.235 10.095.235

E. Neraca Panas pada Mixer Tank (MT-02)


Q5 Q7 Qsteam Q8

Air

Dekstrosa

CaCl2

Katalis Ni

6.152.457,6

727.832,11

0.0112

- 2,076

99.248.616 62.610.148

43.518.205

0,114

555,169

Sub total 6.880.289,7 2,076 99.248.616 106.128.908

Total 106.128.908 106.128.908

F. Neraca Panas pada Heater-01


Q8 Qsteam Q9

Air

Dekstrosa

CaCl2

Katalis Ni

62.610.148

43.518.205

0.114

555,18

115.776.990,5 130.912.128

90.992.609

0.239

1.160,83

Sub total 106.128.908 115.776.990,5 221.905.898

Total 221.905.898 221.905.898

G. Neraca Panas pada Heat Exchanger-01


Q10 Qsteam Q11

Gas H2 1.578,726 344.097,684 345.676,41

Sub total 1.578,726 344.097,684 345.676,41

Total 345.676,41 345.676,41

H. Neraca Panas pada Expander (EXP-01)

Komponen Q masuk (kJ/jam) Q keluar (kJ/jam)

Q11 Q12

H2 4.456,38 4.456,38

I. Neraca Panas pada Heat Exchanger (HE-02)


Q12 Qsteam Q13

Gas H2 859,909 9.618,09 10.477,994

Total 10.477,994 10.477,994

J. Neraca Panas pada Reaktor Hidrogenasi Katalitik (HK-01)


Q9 Q13 Cw Q15 Q298.15

Glukosa

Air

CaCl2

Katalis Ni

Gas H2

Sorbitol

90.992.609,4

130.912.127,9

0,239

1160,81

-

-

-

-

-

-

10.477,994

-

-

-

-

-

-

-

909.913,7

130.912.171,8

0,24

1160,81

598,8

17.148.607,42

-4.673.479,76

-37.259,66

-0.00086

-

-

-

Sub total 221.905.898,4 -10.477,99 -73.010.521,79 148.972.452,8 -66.675,27

Total 148.905.700,5 148.905.700,5

K. Neraca Panas pada Heat Exchanger -03 (HE-03)


Q15 Qsteam Q16

Glukosa sisa

Air

CaCl2

Katalis Ni

Sorbitol

-795.831,13

-115.269.819

-0,22

-10,59

-1.931.063,1

-

-

-

-

-

-220.105,49

-34.189.772

-0,065

-3,073

-1.053.307,2

Sub total 117.996.724 82.533.535,7 -35.463.188

Total -35.463.188 -35.463.188

L. Neraca Panas pada Evaporator (E-01)


Q16 Qsteam Q17 Q18

Glukosa sisa

Air

Sorbitol

-247.066,45

-42.156.271

-1.118.419,4

-

-

-

-

-283.273,83

-

-71.266,97

-7.055.586

-614.034,17

Sub total -43.521.757 35.497.596,07 -283.273,83 -7.740.887,1

Total -8.024.160,93 -8.024.160,93

M. Neraca Panas pada Heat Exchanger (HE-04)


Q18 Qsteam Q19

Glukosa sisa

Air

Sorbitol

-716.411,15

-7.055.239,5

-614.034,17

-

-

-

-1393,11

-143.714,33

-87719,167

Sub total -8.385.684,82 8.152.831,21 -232.853,61

Total -8.385.684,82 8.385.684,82

bab ii deskripsi proses sorbitol

Documents