LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : kg/jam

Bahan baku : kulit singkong

Produk akhir : bioetanol

Kemurnian bioetanol : 99 %

Densitas bioetanol : 0,789 gram/ml = 789 kg/m3

Jumlah hari operasi : 330 hari

Jumlah jam operasi : 24 jam

Kapasitas produksi : 51000 ton/tahun

: 51000 x x x

: 6446,34 kg/jam

Komposisi kimia bahan baku kulit singkong (Artiyani, 2011) :

Air : 59,4%

Pati : 38,7%

Lemak : 0,2%

Protein : 0,7%

Abu : 1,0%

LA.1 Neraca Massa Pada Bak Pencuci (BP-101)

BP-101Kulit Singkong (95%)

Kotoran (5%)

4

1

Air Kotoran

Air Proses

2

Kulit Singkong

Air Proses

3

Jumlah Produksi Singkong di Lampung Tengah = 2.269.280 ton/tahun

Kandungan Kulit Singkong 8-15%, Sehingga jumlah produksi kulit singkong di

lampung selatan = 15% x 2.269.280 = 340.000 ton/tahun.

Asumsi 90% kulit singkong dimanfaatkan = 90% x 340.000 ton/tahun

= 306.000 ton/tahun

=306.000x x x x

= 38636,3636 kg / jam

Bahan baku kulit singkong : 38636,3636 kg (per jam operasi)

Kulit singkong : FS1 = FS

4 = 95% x 38636,3636 kg = 36704,55 kg

Kotoran : FK1 = FK

4 = 5% x 38636,3636 kg = 1931,82 kg

Perbandingan air proses dengan kulit singkong yaitu 1 : 1 (Fano, 2008)

Air : Fair2 = 1 x 38636,3636 kg = 38636,3636 kg Fair2 = Fair

3 = 38636,3636 kg

KomponenMasuk Keluar

Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4Kulit Singkong 36704,55 - - 36704,55Air Proses - 38636,36 36704,55 1931,82Kotoran 1931,82 - 1931,82 -Sub Total 38636,36 38636,36 38636,36 38636,36Total 77272,73 77272,73

Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Bak Pencuci (BP-101)

LA.2 Neraca Massa Pada Hammer Crusher (HC-101)

Terjadi perubahan bentuk dan penguapan air sebesar 1 % dari air proses yang masuk

FS4 = FS

5 = 38636,36 kg

Kulit Singkong

Air Proses

Kulit Singkong

Air Proses

HC-1014 5

Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Hammer Crusher (HC-101)

KomponenMasuk Keluar Alur 4 Alur 5

Kulit Singkong 36704,55 36704,55Air Proses 1931,82 1912,50Sub Total 38636,36 38617,05Total 38636,36 38617,05

LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor Pemasakan (R-101)

Asumsi :

Asam sulfat yang digunakan pada proses hidrolisa adalah sebesar 0,5 M (Abidin,

dkk., 2014).

Asam sulfat 0,5 M yang ditambahkan adalah sebanyak 100 ml setiap 15 gram

kulit singkong (Abidin, dkk., 2014).

Asam sulfat 0,5 M , volume 100 ml dengan densitas asam sulfat 1,84 gram/ml di

dapat % asam sulfat = 2,66%.

Massa asam sulfat = %asam sulfat x densitas asam sulfat x volume asam sulfat

= 2,66% x 1,84 gram/ml x 100 ml

= 4,89 gram

Perbandingan air proses dengan total jumlah aliran 9 yaitu 1 : 2 (Fauzi, 2011).

Pati yang terkandung dalam kulit singkong adalah sebesar 38,7% (Hikmayatie dan

Yanie, 2008).

FP7 = 38,7% x 38617,05 kg

= 14944,79 kg

R-101Slurry

Asam Sulfat

7

96

10

8

Air Proses

GlukosaAirAsam SulfatSlurry

(C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6

Pati yang masuk pada alur 7 sebanyak 14944,79 kg dengan berat molekul 162

gram/mol, karena yang terkonversi 85%, maka yang bereaksi sebanyak : 0,85 x

14944,79 kg = 12703,07 kg. Untuk perbandingan komposisi massanya :

Massa C6H12O6 = x 180 x n = 14114,53 kg

Massa H2O = x 18 x n = 1411,45 kg

Neraca massa komponen pada aliran masuk :

Slurry : F7 = 38617,05 kg

Asam sulfat : F8 = x 38617,05 kg

= 12600,48 kg

Air proses : F9 = 2 x 38617,05 kg

= 77234,09 kg

Neraca massa total pada aliran masuk = F7 + F8 + F9 = 128451,62 kg

Neraca massa komponen pada aliran keluar :

Slurry : FS10 = (100-38,7)% x 38617,05 kg + (100-85)% x 14944,79 kg

= 23672,25 kg + 2241,72 kg

= 25913,97 kg

Asam Sulfat : FAS10 = F8 = 12600,48 kg

Air proses : FA10 = 77234,09 – 1411,45 kg

= 75822,64 kg

Glukosa : FG10 = 14114,53 kg

Neraca massa total pada aliran keluar = FS10 + FAS

10 + FA10 + FG

10 = 128451,62 kg

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor Pemasakan (R-101)

KomponenMasuk Keluar

Alur 7 Alur 8 Alur 9 Alur 10Slurry 38617,05 - - 25913,97Asam Sulfat - 12600,48 - 12600,48Air Proses - - 77234,09 75822,64Glukosa - - - 14114,53Sub Total 38617,05 12600,48 77234,09 128451,62Total 128451,62 128451,62

H2SO4

LA.4 Neraca Massa Pada Filter Press (F-101)

F10 = F11 + F12

128451,62 = 25913,97 + F12

F12 = 102537,65kg

Efisiensi Filter Press 98%, sehingga FS11 = 98% x 25913,97 = 25395,69

FS12 = 2% x 25913,97 = 518,28

Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Filter Press (F-101)

KomponenMasuk KeluarAlur 10 Alur 11 Alur 12

Glukosa 14114,53 - 14114,53Air 75822,64 - 75822,64Asam Sulfat 12600,48 - 12600,48Slurry 25913,97 25395,69 518,28Sub Total 128451,62 25395,69 103055,93Total 128451,62 128451,62

LA.5 Neraca Massa Pada Reaktor Fermentasi (R-102)

Asumsi :

Saccharomyces cereviceae yang ditambahkan 0,14 gram setiap berat kering

(Prihandana Rama, dkk, 2007).

Glukosa dikonversi menjadi 97% (Ashok Pandey, 2008).

Amonium sulfat yang ditambahkan 0,4% dari total substrat (Fauzi, 2011).

Total substrat = Glukosa + Air

= 14114,53 kg + 75822,64 kg

GlukosaAirAsam SulfatSlurry

1316

F-101GlukosaAirAsam SulfatSlurry

GlukosaAirAsam SulfatSlurry

156

Amonium Sulfat

R-102

AirEtanolGlukosaAsam SulfatSlurry

14Karbon Dioksida

Saccharomyces cereviceae

10 12

11

Slurry

= 89937,17 kg

Berat kering = Glukosa + Asam sulfat

= 14114,53 kg + 12600,48 kg

= 26715,01 kg

Saccharomyces cereviceae = x 26715,01 kg

= 37,4 kg

Amonium sulfat = x 89937,17 kg

= 359,74 kg

Reaksi yang terjadi :

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

Glukosa yang bereaksi = 14114,53 x 0,97

= 13691,09 kg

Glukosa sisa = 14114,53 x 0,03

= 423,44 kg

Etanol yang terbentuk = Glukosa yang bereaksi x n bioetanol x BM etanol

= 13691,09 x 2 x 46

= 6997,67 kg

CO2 yang terbentuk = Glukosa yang bereaksi x n CO2 x BM CO2

= 13691,09 x 2 x 44

= 6693,42 kg

Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Reaktor Fermentasi (R-102)

KomponenMasuk Keluar

Alur 13 Alur 14 Alur 15 Alur CO2 Alur 16Glukosa 14114,53 - - - 423,44Air 75822,64 - - - 75822,64Asam sulfat 12600,48 - - - 12600,48Amonium sulfat - - 359,75 - -Saccharomyces cereviceae

- 37,4 - - -

Saccharomyces cereviceae

Slurry 518,28 - - - 915,43Karbon dioksida - - - 6693,42 -Etanol - - - - 6997,67Sub Total 103055,93 37,4 359,75 6693,42 96759,66Total 103453,08 103453,08

LA.6 Neraca Massa Pada Filter Press (F-102)

F16 = F17 + F18

103453,08 = 13939,35 + F18

F18 = 82820,31 kg

Tabel LA.6 Neraca Massa Pada Filter Press (F-102)

KomponenMasuk KeluarAlur 16 Alur 17 Alur 18

Glukosa 423,44 423,44 -Air 75822,64 - 75822,64Slurry 915,43 915,43 -Asam Sulfat 12600,48 12600,48 -Etanol 6997,67 - 6997,67Sub Total 96759,66 13939,35 82820,31Total 96759,66 96759,66

LA.7 Neraca Massa Pada Menara Distilasi (MD-101)

Asumsi :

Etanol yang terkonversi adalah sebesar 95%.

Etanol yang terkandung dalam produk atas adalah sebesar 96%.

Neraca massa komponen masuk :

FA18 = 75822,64 kg

FE18 = 6997,67 kg

MD-101AirEtanol

AirEtanol

188

20

19

EtanolAir

F-102Air

EtanolGlukosa

Asam SulfatSlurry

AirEtanol

16

18

17

Asam SulfatSlurryGlukosa

Neraca massa komponen keluar :

FE20 = 95% x 6997,67 kg

= 6647,79 kg

F total20 = 6647,79 / 0,96 = 6924,78 kg

FA20 = 6924,78 – 6647,79 = 276,99 kg

FE19 = FE

20 - FE18

= (6997,67 – 6647,79) kg

= 349,88 kg

FA19 = 75822,64 – 276,86 = 75545,65

Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Menara Distilasi (MD-101)

KomponenMasuk KeluarAlur 18 Alur 19 Alur 20

Air 75822,64 75545,65 276,99Etanol 6997,67 349,88 6647,79Sub Total 82820,31 75895,53 6924,78Total 82820,31 82820,31

LA.8 Neraca Massa Pada Mixer (M-101)

Reaksi pembentukan Kalsium hidroksida :CaO + H2O Ca(OH)2

Mol CaO = mol H2O =

Massa CaO yang ditambahkan = mol CaO x BM CaO

= 15,38 x 56

= 861,74 kg

M-101AirEtanol

Kalsium Oksida

21 23

22

EtanolKalsium Hidroksida

Tabel LA.8 Neraca Massa Pada Mixer (M-101)

KomponenMasuk Keluar

Alur 21 Alur 22 Alur 23Air 276,99 - -Etanol 6647,79 - 6647,79Kalsium Oksida - 861,74 -Kalsium Hidroksida - - 1138,73Sub Total 6924,78 861,74 7786,52Total 7786,52 7786,52

LA.9 Neraca Massa Pada Menara Distilasi (MD-102)

Asumsi :

Etanol yang terkonversi adalah sebesar 96%.

Etanol yang terkandung dalam produk atas adalah sebesar 99%.

Neraca massa komponen masuk :

FK23 = 1138,73 kg

FE23 = 6647,79 kg

Neraca massa komponen keluar :

FE24 = 6647,79 – 6381,88 = 265,91 kg

FK24 = FK

24 – FA24

= (1138,73 – 64,46) kg

= 1074,27 kg

FE25 = 96% x 6647,79 kg

= 6381,88 kg

Ftotal25 = 6381,88/0,99 = 6446,34

FA25 = 6446,34 – 6381,88 = 64,46 kg

MD-102Kalsium hidroksidaEtanol

EtanolKalsium Hidroksida

23 25

24

EtanolAir

Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Menara Destilasi (MD-102)

KomponenMasuk KeluarAlur 23 Alur 24 Alur 25

Air - - 64,46Etanol 6647,79 265,91 6381,88Kalsium Hidroksida 1138,73 1074,27 -Sub Total 7786,52 1340,18 6446,34Total 7786,52 7786,52