peningkatan kinerja ekstraksi ethanol dari broth sintetik menggunakan pelarut alkohol

www.themegallery.com

L/O/G/O

“PENINGKATAN KINERJA EKSTRAKSI ETHANOL

DARI BROTH SINTETIK MENGGUNAKAN PELARUT

ALKOHOL YANG MEMPUNYAI ATOM C LEBIH

TINGGI: EKSPERIMEN DAN PEMODELAN”

Disusun oleh:

Achbarida Praba A Ika Purwantiningsih

2308 100 064 2308 100 072

Pembimbing:

Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja, M. Eng

Ir. Budi Setiawan, MT

Laboratorium Teknologi Biokimia

Jurusan Teknik Kimia


Latar Belakang

“ Menunjukan kinerja dari macam pelarut terhadap kinerja packed coloumn yang dinyatakan sebagai %recovery ekstraksi”

Kinerja Pelarut

1. Dipengaruhi oleh 2 parameter yakni Kde dan 2. Menggunakan pelarut n-amyl alcohol dan

1-dodecanol

Ekstraksi

1. Membantu proses pemisahan kolom distilasi 2. Pemilihan pelarut untuk menunjang fermentasi

ekstraktif

Fermentasi Kontinyu

1.Memperbaiki kelemahan Fermentasi Batch 2. Masih mengandung gula sisa fermentasi


Rumusan Masalah

Penelitian ini dilakukan untuk menunjukkan kinerja

dari beberapa macam pelarut, laju alir pelarut dan macam

packing terhadap proses ekstraksi yang akan menunjang

proses fermentasi ekstraktif secara eksperimen maupun

permodelan yang dinyatakan sebagai %recovery.


Batasan Masalah

Proses berjalan Isothermal

Proses ekstraksi berjalan

steady state

Pressure Drop diabaikan

Pola alir Plug Flow 4

1

2

3


Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mempelajari secara teoritis dan

eksperimen pengaruh jenis, laju alir

pelarut dan jenis packing terhadap

kinerja packed column yang

dinyatakan dengan %recovery

ekstraksi

Tujuan


Relevansi atau Manfaat Tugas Akhir

Manfaat

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat

diperoleh usaha untuk memaksimalkan kinerja

packed coloumn yang dinyatakan sebagai

%recovery ekstraksi sehingga akan

mengurangi beban energi saat proses destilasi

dengan pemilihan pelarut yang tepat.


Proses pemisahan satu atau lebih zat terlarut dari larutan dengan menggunakan pelarut yang mempunyai daya larut lebih besar dibandingkan larutan

Usaha untuk memperluas permukaan perpindahan massa dengan cara mengisi kolom dengan isian (packing) .

Pola aliran pada kolom secara aksial mempengaruhi perubahan konsentrasi dan secara horizontal dianggap sama

Ekstraksi cair-cair


Packing

Syarat pokok untuk packing (isian menara) adalah :

Tidak bereaksi dengan fluida didalam menara.

Tidak korosif, biasanya terbuat dari bahan ceramics, carbon dan plastics.

Kuat, tetapi tidak terlalu berat.

Mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi.

Memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dengan gas/cairan.

Tidak terlalu mahal.

Ukurannya kecil dan tidak lebih besar dari 1/8 diameter kolom.

ball


Packed Column

Persamaan neraca massa makroskopik

dz

Broth (F)

yin

E

xout

y c

y+dy x+dx

F

y

Ekstrak (E)

x

)()()()( yFxEyFxE outin


• Persamaan Neraca Massa mikroskopik

• Untuk

• Adapun untuk menghitung koefisien transfer

massa digunakan persamaan Laddha dan

Degeelasan,1978

0z

F

AyyK

dz

dy od )( *

xSy *

0)( * zAyyKFyFy odzzzzz

rumus.ppt

rumus.ppt


Sehingga didapat:

• Koefisien perpindahan massa overall

• %recovery

5.0)(023.0 cdsd SUk (Laddha dan Degaleesan, 1978)

%100cov% xy

yyeryre

in

outin

dcod kSkK

111 (Treyball, 1981)


Peneliti-peneliti dahulu

• Mengkaji operasi ekstraksi, data karakteristik dan korelasi-korelasi yang ada untuk tipe packing tradisional yang diketahui tidak efisien untuk distilasi, absorpsi, dan stripping juga tidak efisien untuk ekstraksi

Laddha dan Dgaleesan

(1978)

• Melakukan upaya-upaya penghambatan pertumbuhan mikroorganisme oleh etanol yang diproduksi dan mengusulkan proses fermentasi ekstraktif

Minier Gomma (1982)

• Memprediksikan model produktivitas etanol 82,6 gr/L jika feed glukosa 750 gr/L difermentasikan dengan pelarut yang memiliki koefisien distribusi sebesar 0,5 pada laju pelarutan pelarut sebesar 5h-1

Kollerup dan Daugulis (1985)


Peneliti-peneliti terdahulu

• Mengkaji sistem fermentasi ekstraktif menggunakan immobilized yeast cells yang dikembangkan untuk mempelajari produksi etanol dari gula konsentrasi tinggi

Baros, Cabral, dan

Novais(1987)

• Mengkaji karakteristik hidrodinamik dan perpindahan massa pada ekstraksi didalam 10,2 cm packed column untuk berbagai tpe packing seperti ceramic Raschig Ring, metal Pall Rings, dll. Kajian karakteristik hidrodinamik yang penting adalah kajian mengenai batas flooding, pressure drop dan disperse phas holdup.

A. Frank dan James R. Fair

(1988)

• Mengkaji garis besar performa pelarut yang ditunjukkan dari nilai Kde dan alfa yang dipengaruhi oleh cabang dan posisi dari hidroxyl serta solubilitas dari macam-macam pelarut.

Richard D. Offeman dkk

(2008)


Penelit

ian

Penelitian dilakukan secara eksperimen dan permodelan

KD

E

Untuk permodelan,diperlukan nilai koefisien distribusi etanol yang didapat secara eksperimen

% e

rror Perbedaan

hasil eksperimen dan pemodelan dinyatakan dalam % error


Langkah-langkah Simulasi

Eksperimen

Validasi

Data sifat kimia & fisika bahan

Data properties packing

Data parameter Thermodinamika

Estimasi harga kc, kd, Kod dengan korelasi Laddha dan Degaleesan

Permodelan packed column untuk ekstraksi etanol dengan pelarut n-amyl alcohol dan 1-dodecanol menggunakan Metode Euler Modifikasi

Koefisien transfer massa pelarut n-amyl alcohol dan 1-dodecanol

% Recovery ekstraksi


Kondisi Operasi

Suhu

Laju Alir

Broth

Tinggi

Packing

Diameter

Kolom

10% 1 atm

9,6

cm3/menit 35 cm

310,15 K

3 cm

Konsentra

si etanol

di broth

Tekanan

Kondisi

Operasi


Variabel yang dipelajari

• n-amyl alcohol

•1-dodecanol

•Glass Raschig Rings 7 mm

panjang 1 cm

•Ball 6 mm

Macam

Pelarut

Laju Alir

Fasa Pelarut

Tipe

Packing

Variabel Penelitian

• 10-40 cm3/menit


Variabel Penelitian

Variabel

Response

2.

% recovery

ekstraksi

1.

Koefisien

Transfer

Massa fasa

disperse

(kd)


Prosedur Penelitian Pemodelan


a. Pengambilan Data Kesetimbangan

Prosedur

Penelitian

4

Melakukan langkah 1-3

hingga 3 kali

1

Mencampurkan broth

dengan pelarut pada

perbandingan

pelarut:broth sebesar 1:9

3

Menganalisa tiap broth

menggunakan Gas

Chromatography untuk

ekstrak dan rafinat

2

Mengocok campuran

broth dan etanol pada

corong pemisah

5

Membuat grafik

kesetimbangan antara

ekstrak dan rafinat


a. Penentuan koefisien perpindahan massa fasa kontinyu

Menentukan Sauter Mean Drop diameter

Menentukan Slip Velocity untuk aju alir fasa terdipersi rendah

Menentukan Tortuosity factor

Menentukan kecepatan superficial fasa kontinyu pada saat flooding 4

1

2

3

Menentukan kecepatan interstitial fasa kontinyu

Menentukan Slip Velocity l untuk aju alir fasa terdipersi tinggi

5

6

b. Perhitungan %Recovery


Perhitungan %Recovery

b. Penentuan koefisien perpindahan massa fasa Terdispersi

Menentukan

bilangan

Schmidt

untuk fasa

terdispersi

Menentukan

teta untuk

menentukan

penggunaan

rumus kd


Perhitungan %Recovery

Menentukan kecepatan superficial fasa kontinyu pada saat flooding

c. Menghitung nilai koefisien perpindahan massa overall

dengan menyubstitusi kedua koefisien tersebut

d. Menentukan nilai distribusi aksial konsentrasi solute dalam

fasa kontinyu maupun fasa terdispersi dengan menggunakan

neraca massa mikroskopik

e. Memprediksi berapa banyak solute yang

terekstrak (yakni dalam %recovery)


Prosedur Penelitian Eksperiment


1. Mengalirkan larutan n-amyl alcohol dan

broth ke dalam packed column secara

Counter-current dengan laju alir yang telah

ditentukan dengan raschig ring packing

2. Menampung hasil ekstrak yang keluar

dari packed column

4. Mengulangi langkah 1-3 dengan

menggunakan pelarut 1-dodecanol

3. Menganalisa kadar etanol hasil ekstrak

dengan metode GC

Eksperiment 5. Menghitung % recovery etanol

6. Mengulangi langkah 1-5 dengan ball

packing


Validasi Perhitungan

Validasi

Setelah dilakukan perhitungan secara teoritis menentukan

%recovery ethanol, maka perlu dilakukan eksperimen untuk

mengukur perbedaan nilai yang didapat secara teoritis

dengan aktual yang disajikan dalam bentuk %error


Set-Up Peralatan

1

2

5

7

8

6

3

4

../ekstraksi/Ekstraksi Raschig.3GP


HASIL DAN

PEMBAHASAN

hasilpembahasan.ppt

hasilpembahasan.ppt


Eksperimen Kesetimbangan

y = 0,9092x

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8

Ek

str

ak

Rafinat

Gambar 1 Grafik Kesetimbangan Broth

dengan Pelarut n-amyl alcohol

y = 0,8154x

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10

Ekstr

ak

Rafinat

Gambar 2 Grafik Kesetimbangan Broth

dengan Pelarut 1-dodecanol


Perbandingan Hasil Eksperimen dan Permodelan

Ekstraksi Menggunakan Packing Raschig Rings

0

0,0005

0,001

0,0015

0,002

0,0025

0,003

0 10 20 30 40 50

Kd

LD (cm3/menit)

Kd Eksperimen

Kd Permodelan

%error rata-

rata= 1,04%

Gambar 3 Grafik perbandingan hubungan antara LD (Liquid Disperse)

terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut 1-dodecanol

dengan raschig ring packing

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0 20 40 60

Kd

LD (cm3/menit)

Kd Eksperimen

Kd Permodelanl

%error

rata-rata=

5,36%


terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut n-amyl alcohol





0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

%re

co

ve

ry

LD (cm3/menit)

%recovery eksperimen

%recovery permodelan

%eror rata-

rata= 10,5%

Gambar 5 Grafik perbandingan hubungan antara LD (Liquid Disperse) terhadap

%recovery secara Eksperimen dan Permodelan pelarut 1-dodecanol dengan raschig

ring packing


0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

%re

co

very

LD (cm3/menit)



%eror rata-rata= 10,10%




%recovery secara Eksperimen dan Permodelan pelarut n-amyl alcoholdengan raschig

ring packing



Ekstraksi Menggunakan Ball Packing


terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut 1-dodecanol



terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut n-amyl alcohol


0

0,0005

0,001

0,0015

0,002

0,0025

0,003

0 10 20 30 40 50

Kd

LD (cm3/menit)

Kd Permodelan

Kd Eksperimen

% error rata-

rata = 3,81%

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0 20 40 60

Kd

LD (cm3/menit)

Kd Permodelan

Kd Eksperimen

% error rata-

rata = 0,84%


0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

%re

co

very

LD (cm3/menit)

%Recovery Permodelan

% Recovery Eksperimen

%eror rata-rata= 15,14%


Ekstraksi Menggunakan Packing Ball


%recovery secara Eksperimen dan Permodelan pelarut 1-dodecanol dengan raschig ring

packing


0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

%re

co

ve

ry

LD (cm3/menit)



%eror rata-rata10,8%


Ekstraksi Menggunakan Ball Packing

Gambar 10 Grafik perbandingan hubungan antara LD (Liquid Disperse) terhadap %recovery

secara Eksperimen dan Permodelan pelarut n-amyl alcoholdengan raschig ring packing


Perbandingan Eksperimen Ekstraksi Menggunakan

Ball Packing dengan Glass Raschig Rings

Gambar 11 Grafik perbandingan hubungan antara LD (Liquid

Disperse) terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut 1-

dodecanol dengan raschig ring packing


Disperse) terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut n-

amyl alcohol dengan raschig ring packing

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60

%R

Eeco

very

LD (cm3/menit)

%Recovery Raschig Ring Packing

%Recovery Ball Packing

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60

%R

Eeco

very

LD (cm3/menit)

%RecoveryRaschig Rings Packing

%Recovery Ball Packing


Perbandingan Permodelan Ekstraksi Menggunakan

Ball Packing dengan Glass Raschig Rings


Disperse) terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut 1-

dodecanol dengan raschig ring packing


Disperse) terhadap kd secara Eksperimen dan Permodelan Pelarut n-

amyl alcohol dengan raschig ring packing

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60

%R

eco

very

LD (cm3/menit)

%recovery glass raschig rings

%recovery ball packing

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

%R

eco

very

LD (cm3/menit)

%recovery glass raschig rings

%recovery ball packing


Kesimpulan

1. Waktu steady state yang dibutuhkan untuk eksperimen proses ekstraksi adalah 7 menit

2. Kelarutan etanol terhadap n-amyl alcohol lebih besar dibanding pada 1-dodecanol, yakni

0,9092 pada n-amyl alcohol dan 0,8154 pada 1-dodecanol.

3. Semakin tinggi laju alir pelarut, maka semakin tinggi nilai koefisien transfer etanol

4. Koefisien transfer massa etanol (kd) pada pelarut n-amyl alcohol lebih besar dibandingkan

dengan pelarut 1-dodecanol

Raschig Rings

•1-dodecanol eksperimen = 0,0023486-0,0023538

•1-dodecanol permodelan = 0,0023494-0,0024155

•n-amyl alcohol eksperimen = 0,0060456-0,0060509

•n-amyl alcohol permodelan = 0,0060537-0,0061821

Ball Packing

•1-dodecanol eksperimen = 0,0026327-0,0032864

•1-dodecanol permodelan = 0,0026421-0,0027282

•n-amyl alcohol eksperimen = 0,0067048-0,006766

•n-amyl alcohol permodelan = 0,0067111-0,0068827

5. Semakin tinggi laju alir pelarut, semakin tinggi pula %recovery etanol baik pada

eksperimen maupun pada permodelan


6. Persen recovery etanol menggunakan pelarut n-amyl alcohol lebih besar dibanding pada

pelarut 1-dodecanol

Raschig Rings

•1-dodecanol eksperimen = 76,36%-86,437%

•1-dodecanol permodelan = 78,779%-99,097%

•n-amyl alcohol eksperimen = 82,413%-90,033%

•n-amyl alcohol permodelan = 90,579%-99,997%

Ball Packing

•1-dodecanol eksperimen = 61,775%-84,802%

•1-dodecanol permodelan = 74,683%-96,505%

•n-amyl alcohol eksperimen = 81,192%-88,543%

•n-amyl alcohol permodelan = 87,952%-99,934%

7. Persen recovery etanol menggunakan Raschig Rings packinglebih besar dibanding dengan

menggunakan Ball packing

8. Hasil perbandingan antara hasil eksperimen dan permodelan didapatkan

Raschig Rings Ball Packing

•%error rata-rata 1-dodecanol =10,5% 15,14%

•%error rata-rata n-amyl alcohol =10,107% 10,8%


Saran

1. Melakukan analisa GC langsung setelah eksperimen dilakukan untuk

mencegah pelarut maupun etanol banyak yang menguap sehingga

menyebabkan ketidakvalidan data yang dihasilkan.

2. Melakukan eksperimen maupun permodelan ekstraksi etanol dengan

pelarut 1-octanol

3. Melakukan proses ekstraksi secara eksperimen dan permodelan dengan

meninjau selektivitas pelarut.


L/O/G/O

Thank You!


• Fermentasi Ekstraktif

• Ekstraksi cair-cair dalam packed column

• Macam Pelarut

• Packed Column

• Packing

• Bahan dan Alat

• Rencana Jadwal Penelitian

• Perbandingan void dan a

• Perhitungan broth

• Error

fermentasi eksraktif.pptx

ekstraksi cair-cair di dalam packed column.pptx



Macam Pelarut.pptx

Packed Tower.pptx

Packing.pptx

bahan dan alat.pptx

Rencana Jadwal Penelitian.pptx

perbandingan void dan a.ppt

hitungan broth.ppt

error.ppt

peningkatan kinerja ekstraksi ethanol dari broth sintetik menggunakan pelarut alkohol

Documents