LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN DENGAN PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA Evaporasi

LAPORAN PRAKTIKUM

PROSES PEMISAHAN DENGAN PERPINDAHAN

PANAS DAN MASSA SECARA SIMULTAN

EVAPORASI

Kelompok XII : Ayu Maulina Sugianto NRP. 2313 030 031

Zandhika Alfi Pratama NRP. 2313 030 035

Shinta Rahayuningtyas C. W. NRP. 2313 030 082

Tanggal Percobaan 23 Oktober 2015

Dosen Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Danawati Hari P., M. Pd.

Asisten Laboratorium Irma Nur Hanifah F.P.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Evaporasi adalah suatu proses dimana molekul yang berada dalam fasa cair berubah menjadi

fasa gas secara spontan. Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan larutan yang mengandung zat

yang sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut yang mudah menguap (volatile solvent)

dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Pelarut yang ditemui dalam sebagian besar sistem

larutan adalah air. Umumnya, dalam evaporasi, larutan pekat merupakan produk yang diinginkan,

sedangkan uapnya diembunkan dan dibuang. Prinsip kerja pemekatan larutan dengan evaporasi

didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar antara zat-zat yang yang terlarut dengan

pelarutnya (Novianto, 2009).

Evaporator adalah alat untuk melakukan proses evaporasi, merupakan salah alat penukar

panas yang menghasilkan perpindahan panas dari satu fluida ke fluida lainnya, dimana antara

fluida yang satu dengan lainnya terpisah oleh suatu dinding atau sekat yang dilalui oleh panas

(Sularso, 2011).

Aplikasi dari evaporasi pun sangat bermacam-macam. Hampir seluruh proses di industri

menggunakan prinsip evaporasi sebagai salah satu proses yang ditempuh untuk menghasilkan

suatu produk, seperti halnya pada pabrik PT. Badak LNG, Pabrik Gula Gondang Baru Klaten, PT

Cheil Jedang Indonesia Pasuruan, dsb (Frayekti, 2012).

Kebanyakan orang mengenal evaporator sebagai salah satu alat yang digunakan dalam

industry gula pasir. Evaporator digunakan dalam proses penguapan sebelum proses kristalisasi

gula. Penguapan dilakukan untuk mengentalkan jus tebu menjadi sirup dengan cara menguapkan

air menggunakan uap panas(steam). Cairan gula jenuh yang dibutuhkan untuk proses kristalisasi

adalah memiliki kandungan gula hingga 80%. Sehingga penggunaan multiple effect evaporator

yang dipanaskan dengan steam adalah cara terbaik utuk mendapatkan kondisi tersebut (Setyawan,

2013).

I.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari percobaan evaporasi adalah:

1. Bagaimana menghitung perpindahan massa dan panas pada proses evaporasi falling film?

2. Bagaimana pengaruh flowrate aliran 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam

pada aliran co-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film

evaporator?

3. Bagaimana pengaruh flowrate aliran 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam pada

aliran counter-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film

evaporator?

I.3 Tujuan Percobaan

Tujuan Percobaan dari praktikum evaporator adalah:

1. Menghitung perpindahan massa dan panas pada proses evaporasi falling film.

2. Untuk mengetahui pengaruh flowrate aliran 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279

L/Jam pada aliran co-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film

evaporator.

`Bab I Pendahuluan

Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Panas dan Massa Secara Simultan D3 Teknik Kimia FTI-ITS

Surabaya

I-2

3. Untuk mengetahui pengaruh flowrate aliran 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240

L/Jam pada aliran counter-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi

falling film evaporator.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Definisi Evaporasi

Menurut Novianto (2009), evaporasi adalah suatu proses dimana molekul yang berada

dalam fasa cair berubah menjadi fasa gas secara spontan. Tujuan dari evaporasi adalah

memekatkan larutan yang mengandung zat yang sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut

yang mudah menguap (volatile solvent) dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Pelarut

yang ditemui dalam sebagian besar sistem larutan adalah air. Umumnya, dalam evaporasi, larutan

pekat merupakan produk yang diinginkan, sedangkan uapnya diembunkan dan dibuang. Prinsip

kerja pemekatan larutan dengan evaporasi didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar

antara zat-zat yang yang terlarut dengan pelarutnya.

II.1.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Evaporasi

Menurut Khairunnisa (2014), proses evaporasi yang terjadi dipengaruhi oleh beberapa

beberapa sifat penting dari zat cair yang dievaporasikan, yaitu:

1. Konsentrasi

Walaupun cairan encer diumpankan ke dalam evaporator mungkin cukup encer sehingga

beberapa sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika konsentrasinya meningkat, larutan itu

akan makin bersifat individual. Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan dengan

kandungan zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh, atau jika tidak, menjadi terlalu

lamban sehingga tidak dapat melakukan perpindahan kalor yang memadai. Jika zat cair

jenuh dididihkan terus, maka akan terjadi pembentukan kristal, dan kristal ini harus

dipisahakan karena bisa menyebabkan tabung evaporator tersumbat. Titik didih larutanpun

dapat meningkat dengan sangat bila kandungan zat padatnya bertambah, sehingga suhu

didih larutan jenuh mungkin jauh lebih tinggi dari titik didih air pada tekanan yang sama.

2. Pembentukan Busa

Beberapa bahan tertentu, lebih-lebih zat-zat organik, membusa ( foam ) pada waktu

diuapkan. Busa yang stabil akan ikut keluar evaporator bersama uap, dan menyebabkan

banyaknya bahan yang terbawa-ikut. Dalam hal-hal yang ekstrem, keseluruhan massa zat

cair itu mungkin meluap ke dalam saluran uap keluar dan terbuang.

3. Kepekaan Terhadap Suhu

Beberapa bahan kimia berharga, bahan kimia farmasi dan bahan makanan dapat rusak bila

dipanaskan pada suhu sedang selama waktu yang singkat saja. Dalam mengkonsentrasikan

bahan-bahan seperti itu diperlukan teknik khusus untuk mengurangi suhu zat cair dan

menurunkan waktu pemanasan.

4. Kerak

Beberapa larutan tertentu menyebabkan kerak pada permukaan pemanasan. Hal ini

menyebabkan koefisien menyeluruh makin lama makin berkurang, sampai akhirnya

operasi evaporator terpaksa dihentikan untuk membersihkannya. Bila kerak itu keras dan

tak dapat larut, pembersihan itu tidak mudah dan memakan biaya.

5. Bahan Konstruksi

Bab II Tinjauan Pustaka


Surabaya

II-2

Bilamana mungkin, evaporator itu dibuat dari baja. Akan tetapi, banyak larutan yang

merusak bahan-bahan besi, atau menjadi terkontaminasi oleh bahan itu. Karena itu

digunakan juga bahan-bahan kondtruksi khusus, seperti tembaga, nikel, baja tahan karat,

aluminium, grafit tak tembus dan timbal. Oleh karena bahan-bahan ini relatif mahal, maka

laju perpindahan kalor harus harus tinggi agar dapat menurunkan biaya pokok peralatan.

II.1.3 Tipe Evaporator

Menurut Coulson (1993), jenis-jenis evaporator adalah:

1. Direct heated evaporator

Jenis ini menggunakan tenaga surya dan unit pembakaran terendam. pembakaran terendam

pada evaporator dapat digunakan untuk aplikasi di mana kontaminasi larutan oleh produk

pembakaran dapat diterima.

2. Long tube evaporator

Dalam jenis ini cairan mengalir sebagai film tipis pada dinding yang panjang, vertikal,

pemanasan, tabung. Kedua falling film dan meningkatnya jenis film yang dapat digunakan.

Jenis ini digunakan unit kapasitas tinggi; cocok untuk larutan viskositas rendah

3. Forced circulations evaporator

Jenis ini Liquid dipompa ke tube. Cocok digunakan dengan bahan yang cenderung tidak tahan

transfer panas pada permukaan, dan di mana kristalisasi dapat terjadi pada evaporator.

4. Agitated thin-film evaporator

Jenis ini terdapat lapisan untuk memisahkan larutan pada permukaan panas oleh mekanik.

Film evapporators berguna untuk bahan baku yang sangat kental untuk mendapatkan produk

yang berupa padatan.

5. Short tube evaporator

Biasanya digunakan pada pabrik gula. Evaporator ini baik digunakan untuk liquid yang

bening, produk berupa kristal jika menggunakan propeller, dan cairan yang relatif nonkorosif.

II.1.4 Metode Operasi Evaporator

Menurut Perry (1990), Evaporator diklasifikasikan menjadi 4 yaitu:

a. Media pemanas dipisahkan dari penguapan cairan oleh permukaan pemanas tabung

b. Media pemanas dibatasi oleh kumparan, jaket, double wall, flat plate, dll

c. Media pemanas dibawa ke dalam kontak langsung dengan penguapan cairan

d. Pemanasan dengan radiasi tenaga surya

Untuk mencapai tingkat efisiensi dan steam yang tinggi, maka dalam penggunaannya

evaporator dioperasikan dalam berbagai metoda operasi adalah sebagai berikut:

1. Operasi Forward feed

Feed ditambahkan ke tahap pertama dan mengalir ke tahap berikutnya dalam arah yang sama

sebagai aliran uap. Suhu didih menurun dari stage ke stage dan pengaturan ini demikian

digunakan ketika produk terkonsentrasi dikenakan dekomposisi pada suhu yang lebih tinggi.

Sistem ini memiliki keuntungan yaitu merancang sistem tanpa pompa untuk mentransfer larutan

dari tahap satu ke tahap berikutnya.

2. Operasi Backward feed

Feed masuk melalui tahap terakhir dan satge pendingin dan meninggalkan tahap pertama

sebagai produk terkonsentrasi. Metode ini digunakan ketika produk terkonsentrasi sangat



Surabaya

II-3

viskos. Suhu tinggi pada tahap awal mengurangi viskositas dan memberikan lebih tinggi

koefisien perpindahan panas.

Gambar II.1 Backward Feed

3. Operasi Paralel feed

Feed ditambahkan ke setiap tahap, dan produk ditarik dari setiap tahap. Uap dari setiap

tahap masih digunakan untuk memanaskan tahap berikutnya. Susunan ini digunakan terutama

ketika umpan hampir jenuh, terutama ketika produknya berupa kristal.

Gambar 2.2 Paralel Feed

II.1.5 Metode Perhitungan Perpindahan Massa dan Panas Single Effect Evaporator

Menurut Geankoplis (1997), persamaan-persamaan ataupun rumus-rumus untuk

perhitungan kapasitas pada single effect evaporator diturunkan dai persamaan dan rumus dasar

perpindahan panas dan massa sebagai berikut :

..................................................................(1)

Dimana :

Q : jumlah panas yang berpindah dalam evaporator (W atau btu/h)

U : koefisien perpindahan panas overall (W/m2 K atau btu/h.ft3.oF)

A : luas penampang perpindahan panas (m2 atau ft2)

T : beda suhu antara steam jenuh dan cairan yang mendidih dalam

evaporator (K atau oC atau oF)

Untuk menyelesaikan persamaan diatas, dibuat neraca massa dan panas evaporator yang

digambarkan seperti pada flow diagram berikut :

q = U A T



Surabaya

II-4

TS, hS

Feed

TF, XF ,hF

S (Steam)

TS , HS

L

T1, XL, hL

P1

T1

V

T1, yv,Hv

S (Condensate)

Gambar II.7 Single Effect Evaporator

Dimana :

F : Feed (kg/h atau lbm/h)

Tf : Suhu masuk feed (K atau oC atau oF)

Xf : Fraksi massa zat terlarut dalam feed

hf : Entalpi dari feed (J/kg atau btu/lbm)

L : Produk (concentration liquid) (kg/h atau lbm/h)

T1 : Suhu liquid dalam evaporator = suhu produk = suhu uap hasil evaporasi (K atau

oC atau oF)

xL : Fraksi massa zat terlarut dalam produk

hL : Entalpi dari produk (J/kg atau btu/lbm)

V : Uap hasil evaporasi (kg/h atau lbm/h)

yV : Fraksi massa zat terlarut dalam uap hasil evaporasi (yV = 0)

HV : Entalpi uap hasil evaporasi (J/kg atau btu/lbm)

S : Steam jenuh masuk = kondensat keluar (kg/h atau lbm/h)

TS : Suhu steam jenuh masuk = suhu kondensat keluar (isoterm)

(K atau oC atau oF)

HS : Entalpi steam masuk (J/kg atau btu/lbm)

HS : Entalpi kondensat keluar (J/kg atau btu/lbm)

Dari steam yang masuk dan kondensat yang keluar (isotermal), ini berarti panas yang dipakai

untuk penguapan hanya diambil dari panas laten (panas pengembunan) dari steam tersebut yang

berarti :

............................................................. (2) = Hs hs

F

S (Steam)



Surabaya

II-5

suhu uap keluar dan suhu produk serta suhu liquid dalam evaporator adalah sama, karena uap (V)

dan liquid (L) berada dalam kesetimbangan. Neraca massa untuk proses diatas (anggap steady

state) dapat dituiskan :

........................................... (3)

Sehingga neraca massa totalnya:

(4)

Dan neraca komponen (solute) nya :

(5)

(karena yV=0, maka V. yV=0)

Sedangkan neraca energinya dapat ditulis :

.................................................(6)

Asumsi steady state maka akumulasi = 0, sehingga persamaan diatas dapat ditulis:

..........................................(7)

Dalam evaporator neraca energi dapat ditulis dengan persamaan dibawah ini:

............................................(8)

Substitus persamaan (2) ke persamaan (7) di dapat :

...........................................................(9)

Dan panas yang berpindah dalam evaporator adalah :

................................................... (10)

Pada persamaan-persamaan diatas, panas laten steam () pada suhu steam jenuh Ts mudah di dapat

dari tabel. Tetapi entalpi dari feed dan produk sulit dicari karena memang sering datanya tidak

tersedia. Untuk itu maka kadang-kadang perlu dilakukan aproksimasi untuk dapat menyelesaikan

perhitungan diatas.

II.1.6 Aliran Co Current dan Counter Current pada Evaporator Falling film

Menurut Puri (2011), falling film evaporator adalah suatu jenis alat untuk meningkatkan

konsentrasi suatu larutan dengan mekanisme evaporasi. Alat ini telah lama digunakan misalnya

pada produksi pupuk organik, proses desalinasi, industri kertas, dan bubur kertas, industri bahan

pangan dan bahan biologi, dan lain-lain. Peningkatan konsentrasinya dilakukan dengan penguapan

pelarutnya yang umumnya air. Proses ini ini sering digunakan untuk penguapan larutan kental,

larutan sensitif terhadap panas, larutan yang mudah terdekomposisi, dan penguapan perbedaan

temperatur rendah.

Rate of mass in = Rate of mass out

F = L + V

F.xF = L xL

Input-output = akumulasi

Total energi masuk = Total energi keluar

F. hF + S.Hs = L.hL + V.HV + S.hs

F.hF + S. = L.hL + V.Hv

q = S (Hs - hs) = S.



Surabaya

II-6

Falling film evaporator memiliki waktu tertahan yang pendek, dan menggunakang ravitasi

untuk mengalirkan liquida yang melalui pipa. Pada saat sekarang ini falling filmevaporator sangat

meningkat penggunaanya di dalam proses industri kimia untuk memekatkan fluida terutama fluida

yang sensitive terhadap panas (misalnya sari buah dan susu, karena waktu tertahan pendek cairan

tidak mengalami pemanasan berlebih selama mengalir melalui evaporator).

Menurut Coulson (1993), sebuah evaporator falling film dengan film cairan bergerak ke

bawah, beroperasi dengan cara yang sama. Falling film evaporator adalah jenis yang paling

sederhana dan paling sering digunakan film evaporator dimana cairan mengalir di bawah gaya

gravitasi sebagai lapisan tipis pada bagian dalam tabung vertikal dipanaskan dan uap yang

dihasilkan biasanya mengalir co-current ini dengan cairan dalam pusat tabung. Sebuah stage

evaporator lengkap terdiri dari evaporator, separator untuk memisahkan uap dari cairan sisa, dan

kondensor. Apabila rasio penguapan tinggi diperlukan, bagian dari cairan pekat didaur ulang

kembali ke inlet evaporator untuk memastikan bahwa tabung yang cukup dibasahi. Sebuah bagian

penting dari setiap film evaporator jatuh adalah sistem distribusi cairan karena umpan cair tidak

hanya harus merata ke semua tabung, tetapi juga membentuk film terus menerus dari lingkar dalam

tabung.

Keuntungan dari falling film evaporator meliputi:

a. koefisien perpindahan panas yang tinggi, 2000-5000 W/m2K untuk air dan 500-1000

W/m2K untuk organik

b. waktu tinggal yang pendek pada permukaan yang dipanaskan, 5-10 s tanpa resirkulasi

c. tetes tekanan rendah, 0,2-0,5 kN / m2

d. suitablity untuk operasi vakum

e. rasio penguapan yang tinggi, c. 70 persen tanpa dan 95 persen dengan resirkulasi

f. jangkauan operasional yang luas, hingga 400 persen dari throughput minimum

g. kerentanan rendah untuk fouling

h. biaya minimum operasi



Surabaya

II-7

II.2 Aplikasi Industri

Evaporator PT. Cheil Jedang Indonesia Pasuruan

Evaporator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sebagian atau keseluruhan

pelarut dari sebuah larutan cair menjadi uap sehingga dihasilkan produk yang lebih pekat. Pada

dasarnya semua jenis evaporator memiliki prinsip kerja yang sama. Diantaranya yaitu pemekatan

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

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

mempengaruhi tinggi rendahnya titik didih cairan murni. Begitu pula pada titik didih cairan

dipengaruhi oleh tekanan dan kadar air pada zat yang tidak mudah menguap seperti gula. Pada

efek awal diperlukan adanya pemanasan suhu yang lebih tinggi. Dan kenaikan titik didih adalah

perbedaan titik didih larutan dan titik didih cairan murni (Anonim, 2013).

PT Cheil Jedang Indonesia Pasuruan. Perusahaan ini merupakan pabrik pengolahan bahan

penyedap rasa seperti Monosodium Glutamat (MSG). Pabrik ini menggunakan aplikasi evaporator

pada bagian produksi MSG khususnya bagian Refinery (Pemurnian). Proses Refinery terdiri dari

3 bagian yaitu, (Kristina,2006):

1. Refinery 1 atau proses H4 yaitu mengolah Broth hasil akhir fermentasi sampai menjadi

NLO (Neutrolized Liquid Zero)

2. Refinery II atau proses H5 yaitu mulai NLO (Neutrolized Liquid Zero) sampai menjadi

MSG

3. Packing yaitu proses pengemasan MSG sampai pengiriman ke gudang penyimpanan

(warehousing)

Dalam proses refinery (pemurnian), evaporator yang digunakan adalah evaporator 4 effect

dan evaporator 3 effect. Pada evaporator 4 effect, evaporator ini digunakan untuk mendapatkan

asam glutamate #1 GML yang berasal dari SDC 1 (Super Decanter 1). Spesifikasi evaporator ini

antara lain adalah bertipe falling film multi turbular dan berkondisi operasi vakum 110 bar dengan

suhu produk 60-65o C. Peralatan pendukung yang ada adalah pompa vakum untuk menurunkan

tekanan uap jenuh air sehingga liquid dapat mendidih pada suhu lebih rendah jika dibandingkan

dengan menggunkan tekanan atmosfer. Selain itu juga terdapat surface condenser media cooling

water untuk kondensasi vapor. Evaporasi yang dilakukan pada proses ini bertujuan untuk

meningkatkan konsentrasi liquid dan meningkatkan SG. Untuk evaporator 3 effect digunakan

untuk mendapatkan asam glutamate dari #2 GML yang merupakan hasil dari SDC 2. Evaporator

ini bertipe falling film multi turbular dan beroperasi dalam kondisi vakum 80 bar. Apabila kadar

Ca2+ lebih tinggi dari standar (0,3 g/L) maka pada kedua evaporator ini ditambahkan Hexa Meta

Phospat (HMP) untuk mengikat Ca2+ yang dapat menimbulkan kerak pada evaporator serta dapat

menyebabkan kristal berbentuk rapuh (Kristina, 2006).

Hasil akhir dari proses fermentasi adalah Thin Broth (TB) yang mengandung asam

glutamat (GA). Sebelum kandungan GA tersebut tidak mudah patah. Kristal berbentuk prisma

segitiga dan umumnya kristal berukuran besar (dapat dilihat di mikroskop). Campuran dipisahkan

antara Glutamic Mother (GM1) dan kristalnya Glutamic Acid I (GA I) dengan menggunakan SDC

I (Super Decanter). Prinsip kerja SDC dengan gaya sentrifugal untuk memisahkan kristal dengan

GM nya. GM I ditrasfer ke unit pembuatan pupuk organik cair. GM I mempunyai kandungan GA

yang sedikit, yaitu < 2%, sehingga tidak dapat digunakan untuk proses lebih lanjut. Selain itu GM

I banyak mengandung unsur nitrogen, phosphat dan kalium sehingga GM I dapat diolah menjadi



Surabaya

II-8

pupuk. SDC I yang digunakan mempunyai kualitas alat yang bagus sehingga dapat memisahkan

campuran dengan lebih sempurna dari pada SDC II, III dan IV. Larutan kristal -GA I ditambah

dengan GM III hasil penyaringan pada SDC III untuk pengenceran.

Quadraple Effect Evaporator

Pengenceran diperlukan karena -GA I hasil pemisahan SDC I berwujud cairan pekat

sehingga ditambah dengan GM III agar lebih mudah dipisahkan di SDC II. Kemudian larutan

masuk ke SDC II dan dipisahkan antara larutan -GA II dan larutan GM II. Kristal -GA II

ditambah dengan GM IV hasil dari pemisahan di SDC IV karena GM IV masih mengandung

banyak kristal . Larutan kristal GA II kemudian dimasukkan ke tangki transform dan

dipanaskan dengan steam hingga mencapai suhu 90oC.

Pada pemanasan ini Kristal -GA mengalami transisi/perubahan bentuk menjadi

kristal -GA. Kristal diubah menjadi bentuk karena kristal akan cenderung larut kembali

pada GM nya. Selanjutnya larutan yang mengandung -GA dimasukkan ke tangki cooling. Pada

tangki ini larutan mengalami pendinginan dengan cara mengalirkan air sehingga diperoleh

temperatur larutan 50oC. Selanjutnya larutan dipompa ke tangki growing. Pada tangki growing

larutan mengalami pendinginan dengan air chiller melalui jaket pendingin sampai suhu 20oC.

Pendinginan ini berfungsi untuk memperkuat kristal -GA. Selanjutnya larutan kristal -GA

dipompa ke SDC III. GM II kemudian masuk ke evaporator 2 efek yang menghasilkan CML

(Concentrate Mother Liquor) dan selanjutnya diolah di unit hidrolisa. Larutan kristal -GA II yang

masuk ke SDC III di pisahkan antara GM III dan -GA III. GM III dipompa ke -GA I karena

masih mengandung kristal untuk diproses ulang. GA III di SDC IV dipisahkan antara -GA IV

dan GM IV. GM IV dipompa ke -GA II. Larutan kristal -GA IV dipompa masuk ke MSG liquid

tank dan ditambah dengan NaOH hingga diperoleh pH 6,5 dan kekentalan 27oBe serta dipanaskan

dengan steam sampai suhu larutan 50-55oC. Hasil dari proses ini disebut sirup MSG cair yang

berwarna coklat tua yang kemudian dialirkan ke unit refining.

Sumber: Satuan Operasi Dan Proses Aplikasi Evaporasi (2013)

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

Percobaan evaporator ini menggunakan variabel arah aliran dan konsentrasi larutan

yang terdiri dari :

1. Flowrate pada aliran Co-Current :

a. 216 L/Jam

b. 225 L/Jam

c. 245,88 L/Jam

d. 279 L/Jam

2. Flowrate pada aliran Counter Current :

a. 192 L/Jam

b. 219 L/Jam

c. 234 L/Jam

d. 240 L/Jam

3. Konsentrasi Asam Sitrat : 0,15%

III.2 Alat dan Bahan yang digunakan

Adapun alat dan bahan yang digunakan untuk menunjang jalannya percobaan

adalah sebagai berikut:

III.2.1 Bahan yang digunakan

1. Asam Sitrat 0,15 %

2. Aquades

3. Larutan NaOH 0,1 N

4. Indikator PP

III.2.2 Alat Yang Digunakan

1. Beaker glass

2. Buret dan Statif

3. Gelas arloji

4. Gelas Ukur

5. Pipet Tetes

6. Seperangkat alat Evaporasi

7. Termometer

8. Timbangan Elektrik

9. Piknometer

III.3 Prosedur Percobaan

III.3.1 Tahap Persiapan

III.3.1.1 Membuat Larutan Asam Sitrat 0,15 % dalam 95 L

1. Menimbang 142,5 gram Asam Sitrat padatan menggunakan gelas arloji.

2. Melarutkan didalam sedikit aquades ke dalam beaker glass sambil

diaduk, lalu diencerkan dengan aquades sampai dengan 95 L

Bab III Metodologi Percobaan


Surabaya

III-2

III.3.1.2 Larutan NaOH 0,1 N dalam 1000 ml

1. Mengambil 4 gram NaOH diencerkan dengan air murni sampai 1000

ml.

III.3.1.3 Membuat Larutan Phenolpethalen

1. Mengambil etanol 96% sebanyak 73 ml

2. Melarutkan etanol dengan air dalam labu ukur hingga mencapai batas

ukur 100 ml

3. Mengocoknya hingga homogen

4. Kemudian menimbang 1 gram PP, melarutkan PP ke dalam labu ukur

yang telah berisi aquades dan mengocoknya hingga homogen

III.3.2 Tahap Kalibrasi

1. Memasukan larutan asam sitrat 0,15 % kedalam drum hingga mencapai

bagian.

2. Mengisi tangki overflow dengan membuka valve V1 dan membuka V2 bagian.

3. Mengatur flow rate feed dengan membuka penuh valve V3

4. Mengukur flow rate produk valve V7 hingga konstan

5. Mencatat T1,T2,T3,T4,T5 dan TC1, TC2 di bagian kontroler

6. Melakukan analisa pada produk.

III.3.3 Tahap Percobaan pada Aliran Co Current

1. Memanaskan larutan asam sitrat 0,15 % di dalam drum hingga mendekati titik

didih.

2. Membuka penuh valve V1 dan V2 bagian

3. Membuka penuh valve V4

4. Mengatur bukaan V3 sesuai variabel yaitu 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88

L/Jam; 279 L/Jam

5. Mengukur flow rate di V7 dan mecatat suhu di kontroler

6. Melakukan analisa pada produk

III.3.4 Tahap Percobaan pada Aliran Counter Current

1. Memanaskan larutan asam sitrat 0,15 % di dalam drum hingga mendekati titik

didih

2. Membuka penuh valve V1 dan V2 bagian

3. Mengatur bukaan V3 sesuai variabel yaitu 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam;

240 L/Jam

4. Menutup valve V4

5. Mengukur flow rate di V7 dan mecatat suhu di kontroler

6. Melakukan analisa pada produk

III.3.5 Tahap Analisa

III.3.5.1 Mengukur Densitas

1. Menimbang piknometer kosong sebagai W0

2. Menimbang piknometer + asam sitrat sebagai W1

III.3.5.2 Analisa pada produk

1. Menambahkan 1 tetes hingga 2 tetes phenopthalein pada sampel produk V7

2. Menitrasi sampel dengan larutan NaOH 0,1 N.



Surabaya

III-3

3. Mencatat volume hasil titrasi dan melakukan perhitungan konsentrasi asam

sitrat sisa.

III.4 Diagram Alir Percobaan

Menimbang 142,5 gram asam sitrat padatan menggunakan gelas arloji.

Melarutkan di dalam sedikit aquades di dalam beaker glass sambil diaduk, lalu

mengencerkan dengan aquades sampai dengan 95 L

Mengukur flow rate produk valve V7

Mulai

Menimbang 4 gram NaOH diencerkan dengan air murni sampai 1000 ml

Memasukan larutan asam sitrat 0,15% ke dalam drum hingga bagian

Mengisi tangki overflow dengan membuka valve V1 dan membuka V2

bagian dan mengatur flow rate feed dengan membuka penuh valve V4

Mencatat T1,T2,T3,T4,T5 dan TC1, TC2 pada kontroler

Melakukan Analisa

Memasukan larutan asam sitrat 0,15 % ke dalam drum hingga bagian dan

memanaskan hingga mendekati titik didih

Membuka penuh valve V1 dan V2 bagian

A



Surabaya

III-4

Mengatur bukaan V3 sesuai variabel yaitu 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88

L/Jam; 279 L/Jam untuk aliran co current. Dan variabel 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam untuk aliran counter current.

Mengukur flow rate produk V7 dan mencatat suhu pada kontroler

Melakukan Analisa

Mencatat volume hasil titrasi dan melakukan perhitungan konsentrasi asam

sitrat sisa

Analisa produk dengan menambahkan 1-2 tetes phenolphthalein pada sampel

produk V9

Menitrasi sampel dengan larutan NaOH 0,1 N

Selesai

A

Mengukur densitas dengan menimbang piknometer kosong sebagai W0

Menimbang piknometer + asam sitrat sebagai W1

Menutup valve V4



Surabaya

III-5

III.5 Gambar Alat Percobaan

Keterangan :

T1 = Suhu dinding tengah falling film

T2 = Suhu udara keluar

T3 = Suhu dinding atas

T4 = Suhu liquid feed falling film

T5 = Suhu liquid valve (output product)

Tc1 = Suhu controller Heater 1

Tc2 = Suhu controller Heater 2

A = Tangki Umpan

B = Tangki Overflow

C = Tangki Konsentrat

D = Heater

E = Kompresor

V1 = Valve aliran feed menuju tangki Overflow

V2 = Valve bypass

V3 = Valve feed keluar menuju evaporator

V4 = Valve udara panas (pengatur aliran udara co atau counter current)

V5 = Valve udara keluar

V6, V7 = Valve concentrated liquid (output product)

T1 T2 T3 T4 T5

TC2

T4

C

E

D

A

B

V7

V6

V1

V2 V3

V4

V5

udara

masuk

TC

2

T2

T3

T1

T5

TC

1 TC1

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Percobaan

Dari percobaan evaporasi yang telah kami lakukan maka didapatkan hasil sebagai berikut :

Tabel IV.1 Hasil Pecobaan pada Aliran Co Current

Flowrate

(L/jam) C1(N)

Vtitrasi (ml) C2(N)

T(C) TC1

(C)

TC2

(C)

(gr/ml) V1 V2 Vrata2 T1 T2 T3 T4 T5

216 0,0078 2,4 2,9 2,65 0,0265 85 77 67 51 54 117 88,4

0,96

225 0,0078 2,6 2,9 2,75 0,0275 74 72 55 52 56 101 87,1 0,98

245,88 0,0078 2,4 3,2 2,8 0,028 77 72 67 51 59 122 88 0,975

279 0,0078 3,1 2,7 2,9 0,029 76 69 57 51 59 109 82 0,976

Tabel IV.2 Hasil Pecobaan pada Aliran Counter Current

Flowrate

(L/Jam) C1(N)

Vtitrasi (ml) C2(N)

T(C) TC1

(C)

TC2

(C)

(gr/ml) V1 V2 Vrata2 T1 T2 T3 T4 T5

191,999 0,0078 1,8 1,9 1,85 0,0185 55 97 75 67 55 117 86,5

0,975

218,999 0,0078 1,8 2 1,9 0,019 60 92 73 68 57 110 83,1 0,975

234 0,0078 2 2 2 0,02 61 84 72 67 56 112 89,4 0,974

240,001 0,0078 2,1 2,1 2,1 0,021 60 85 72 64 56 109 79,4 0,975

Keterangan :

T1 = Suhu dinding tengah falling film

T2 = Suhu udara keluar

T3 = Suhu dinding atas

T4 = Suhu liquid feed falling film

T5 = Suhu liquid valve (output product)

C1 = Konsentrasi awal asam sitrat

C2 = Konsentrasi akhir asam sitrat

Neraca Massa overall:

F = L + V

Neraca Massa Asam Sitrat:

xF.F = xL.L + yv.V

Bab IV Hasil Percobaan dan Pembahasan


Surabaya

IV-2

Tabel IV.3 Hasil Perhitungan Neraca Massa dengan Aliran Co-current

Flowrate

(L/Jam)

F

(Kg)

L

(Kg)

V

(Kg)

216 732,67 207,36 525,31

225 792,00 220,5 571,50

245,88 881,23 239,733 641,50

279 1035,65 272,304 763,34

Tabel IV.4 Hasil Perhitungan Neraca Massa dengan Aliran Counter-Current

Flowrate

(L/Jam)

F

(Kg)

L

(Kg)

V

(Kg)

192 454,65 187,2 267,45

218,999 532,61 213,524 319,08

234 599,04 227,916 371,12

240,001 645,12 234,001 411,12

Perhitungan Neraca Panas:

F.Cpf. T + S.CpS.T = V.Hv + L.Cpl.T

Tabel IV.5 Hasil Perhitungan Neraca Panas dengan Aliran Co-current

Variabel

(L/Jam) Komponen Input (kJ) Output (kJ)

216

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

88145,06

-

1324478,12

26503,42

1386119,76

-

TOTAL 1412623,18 1412623,18

225

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

97261,16

-

1435189,46

29291,32

1503159,30

-

TOTAL 1532450,62 1532450,62

245.88

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

106017,99

-

1614919,35

33661,62

1687275,72

-

TOTAL 1720937,34 1720937,34

279

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

124594,98

-

1917494,37

38235,02

2003854,330

-

TOTAL 2042089,35 2042089,35



Surabaya

IV-3

Tabel IV.6 Hasil Perhitungan Neraca Panas dengan Aliran Counter-Current

Variabel


191,999

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

73222,76

-

665624,56

24396,57

714450,75

-

TOTAL 738847,32 738847,32

218,999

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

87481,32

-

791230,37

28902,59

849809,10

-

TOTAL 878711,69 878711,69

234

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

96476,54

-

917375,02

30276,47

983575,09

-

TOTAL 1013851,56 1013851,56

240,001

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

98781,23

-

1022558,17

31084,82

1090254,58

-

TOTAL 1121339,40 1121339,40

IV.3 Pembahasan

Tujuan percobaan evaporasi ini adalah menghitung perpindahan massa dan panas pada

proses evaporasi falling film, untuk mengetahui pengaruh flowrate 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88

L/Jam; 279 L/Jam pada aliran co-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film evaporator dan untuk mengetahui pengaruh flowrate aliran 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam;

240 L/Jam pada aliran counter-current dengan konsentrasi akhir pada proses evaporasi falling film evaporator.

Prosedur yang dilakukan adalah dengan tahap persiapan, yaitu menyalakan alat evaporator sampai

keadaan steady state, membuat larutan asam sitrat 0,15% sebanyak 75 gram dalam volume larutan

50 L dengan cara menimbang 142,5 gram asam sitrat padatan menggunakan gelas arloji kemudian

melarutkannya dengan menggunakan aquades. Kemudian membuat larutan NaOH 0,1 N dan

larutan indikator PP. Setelah itu mulai tahap percobaan dengan variabel flowrate pada co-current

yaitu 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam. Sedangkan variabel flowrate pada aliran

counter-current yaitu 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam. Tahap pertama yaitu

memasukan larutan asam sitrat 0,15% ke dalam drum hingga bagian kemudian memanaskannya

hingga mendekati titik didih lalu membuka penuh valve V1 dan V2 bagian dan mengatur bukaan

V3 sesuai dengan variabel yaitu 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam untuk aliran co current dan variabel 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam untuk aliran counter current.

Kemudian menutup penuh valve V4, mengukur flow rate produk V7 dan mencatat suhu pada

kontroler. Kemudian melakukan analisa dengan mengukur densitas dari larutan yang dihasilkan

menggunakan piknometer, menitrasi larutan yang keluar dari alat evaporator dengan larutan NaOH

0,1 N dan mencatat volume hasil titrasi dan melakukan perhitungan konsentrasi asam sitrat sisa.



Surabaya

IV-4

IV.3.1 Aliran Co-Current

Dapat didapatkan hasil flowrate dan konsentrasi akhir pada Tabel IV.1 untuk aliran co-

current sehingga dibuat grafik hubungan flowrate dengan konsentrasi akhir dari larutan asam sitrat

sebagai berikut :

Grafik IV.1 Hubungan antara Flowrate Asam Sitrat dengan Konsentrasi Akhir Asam Sitrat

pada Aliran Co-Current

Dari grafik IV.1 pada arah aliran co-current dengan variabel flowrate 216 L/Jam; 225

L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam didapatkan konsentrasi akhir sebesar 0,0265 N; 0,0275 N; 0,028

N; dan 0,029 N. Hasil konsentrasi paling besar yang didapatkan pada aliran co-current adalah

0,029 N pada flowrate 279 L/Jam. Dari grafik tersebut menunjukkan nilai flowrate yang semakin

meningkat, sehingga dapat diketahui bahwa hubungan flowrate dengan konsentrasi akhir adalah

berbanding lurus. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara

flowrate dengan konsentrasi berbanding lurus hal tersebut terjadi karena adanya proses

perpindahan masa uap air ke udara yang menyebabkan konsentrasi nira semakin meningkat dari

semula (Triwulandari, 2010).

Hasil perhitungan neraca massa yang dilakukan pada arah aliran co-current dengan

variabel flowrate 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam diperoleh nilai komponen yang

masuk berupa feed (F) yang terdiri dari asam sitrat sebesar 732,67 Kg; 792,00 Kg; 881,23 Kg;

1035,65 Kg. Sedangkan komponen yang keluar berupa liquid (L) yang terdiri dari asam sitrat

sebesar 207,36 Kg; 220,5 Kg; 239,733 Kg; 272,304 Kg, serta vapour (V) sebesar 525,31 Kg;

571,50 Kg; 641,50 Kg; 763,34 Kg.

Hasil perhitungan neraca energi pada aliran co-current dengan flowrate 216 L/Jam dengan

komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 88145,06 kJ dan steam (S) sebesar

1324478,12 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L) sebesar

2706,277 kJ dan vapour (V) sebesar 121496,265 kJ. Untuk flowrate 87 L/jam dengan komponen

yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 31992,207 kJ dan steam (S) sebesar



0.026

0.0265

0.027

0.0275

0.028

0.0285

0.029

0.0295

200 220 240 260 280 300Kon

sen

trasi

Ak

hir

Asa

m S

itra

t (N

)

Flowrate (l/jam)

Hubungan Flowrate dengan Konsentrasi Akhir

Co Current



Surabaya

IV-5



29291,32 kJ dan vapour (V) sebesar 1503159,30 kJ. Untuk flowrate 245,88 L/jam dengan






38235,02 kJ dan vapour (V) sebesar 2003854,330 kJ.

IV.3.1 Aliran Counter-Current

Dapat didapatkan hasil flowrate dan konsentrasi akhir pada Tabel IV.2 untuk aliran

counter-current sehingga dibuat grafik hubungan flowrate dengan konsentrasi akhir dari larutan

asam sitrat sebagai berikut :


pada Aliran Counter-Current

Dari Grafik IV.2 pada arah aliran counter-current dengan variabel flowrate 192 L/Jam;

219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam didapatkan konsentrasi akhir sebesar 0,0185 N; 0,019 N; 0,02

N; 0,021 N. Hasil konsentrasi paling besar yang didapatkan pada aliran counter current adalah

0,021 N pada flowrate 240 L/Jam. Dari grafik tersebut menunjukkan nilai flowrate yang semakin

meningkat, sehingga dapat diketahui bahwa hubungan flowrate dengan konsentrasi akhir adalah

berbanding lurus. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara

flowrate dengan konsentrasi berbanding lurus hal tersebut terjadi karena adanya proses

0.018

0.0185

0.019

0.0195

0.02

0.0205

0.021

0.0215

180 200 220 240 260

Kon

sen

trasi

Ak

hir

Asa

m S

itra

t (N

)

Flowrate (l/jam)


Counter Current



Surabaya

IV-6

perpindahan masa uap air ke udara yang menyebabkan konsentrasi nira semakin meningkat dari

semula (Triwulandari, 2010).

Hasil perhitungan neraca massa yang dilakukan pada arah aliran counter current dengan

variabel flowrate 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam diperoleh nilai komponen yang

masuk berupa feed (F) yang komponennya terdiri dari asam sitrat sebesar 454,65 Kg; 532,61 Kg;

599,04 Kg; dan 645,12 Kg, sedangkan komponen yang keluar berupa liquid (L) yang terdiri dari

asam sitrat sebesar 187,2 Kg; 213,524 Kg; 227,916 Kg; dan 234,001 Kg, serta vapour (V) sebesar

267,45 Kg; 319,08 Kg; 371,12 Kg; dan 411,12 Kg.

Hasil perhitungan neraca energi pada aliran counter-current dengan flowrate 191,999

L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 73222,76 kJ dan

steam (S) sebesar 665624,56 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam

liquid (L) sebesar 24396,57 kJ dan vapour (V) sebesar 714450,75 kJ. Untuk flowrate 218,999

L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 87481,32 kJ dan

steam (S) sebesar 791230,37 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam

liquid (L) sebesar 28902,59 kJ dan vapour (V) sebesar 849809,10 kJ. Untuk flowrate 234 L/jam

dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 96476,54 kJ dan steam (S)

sebesar 917375,02 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L)

sebesar 30276,47 kJ dan vapour (V) sebesar 983575,09 kJ. Untuk flowrate 240,001 L/Jam dengan




IV.3.3 Perbandingan Aliran Co Current dan Counter Current

Dari hasil Tabel IV.1 dan IV.2 kemudian dibuat grafik perbandingan hubungan flowrate

dengan konsnetrasi akhir dari asam sitrat sebagai berikut :


pada Aliran Co-Current dan Counter Current

0.018

0.02

0.022

0.024

0.026

0.028

0.03

180 230 280

Kon

sen

trasi

Ak

hir

Asa

m S

itra

t (N

)

Flowrate (l/jam)


Counter CurrentCo Current



Surabaya

IV-7

Dari Grafik IV.3 telah didapatkan grafik perbandingan hubungan antara flowrate dengan

konsnetrasi akhir dari asam sitrat. Nilai konsentrasi yang dihasilkan pada arah aliran co current

lebih besar daripada arah aliran counter current. Jika dibandingkan antara co-current dengan

counter current, hasil konsentrasi akhir yang besar didapatkan pada aliran co-current yaitu 0,029

N. Hal ini tidak sesuai dengan literatur. Menurut Fitri (2010), pengaruh arah aliran udara terhadap

efisiensi kinerja Falling Film Evaporator yang lebih baik adalah dengan menggunakan aliran

udara berlawanan arah. Ketidaksesuaian ini dikarenakan adanya ketidakakuratan ketika membuka

valve untuk mendapatkan flowrate dan ketidakakuratan saat titrasi sampel dengan NaOH 0,1N.

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Konsentrasi akhir larutan meningkat setelah dievaporasi. Pada arah aliran co-current

dengan variabel flowrate 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam didapatkan

konsentrasi akhir sebesar 0,0265 N; 0,0275 N; 0,028 N; dan 0,029 N. Sedangkan pada

aliran counter-current dengan variabel flowrate 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240

L/Jam didapatkan konsentrasi akhir sebesar 0,0185 N; 0,019 N; 0,02 N; dan 0,021 N.

2. Hasil perhitungan neraca massa yang dilakukan pada arah aliran co-current dengan

variabel flowrate 216 L/Jam; 225 L/Jam; 245,88 L/Jam; 279 L/Jam diperoleh nilai

komponen yang masuk berupa feed (F) yang terdiri dari asam sitrat sebesar 732,67 Kg;

792,00 Kg; 881,23 Kg; 1035,65 Kg. Sedangkan komponen yang keluar berupa liquid (L)

yang terdiri dari asam sitrat sebesar 207,36 Kg; 220,5 Kg; 239,733 Kg; 272,304 Kg, serta

vapour (V) sebesar 525,31 Kg; 571,50 Kg; 641,50 Kg; 763,34 Kg.

3. Hasil perhitungan neraca massa yang dilakukan pada arah aliran counter current dengan

variabel flowrate 192 L/Jam; 219 L/Jam; 234 L/Jam; 240 L/Jam diperoleh nilai komponen

yang masuk berupa feed (F) yang komponennya terdiri dari asam sitrat sebesar 454,65 Kg;

532,61 Kg; 599,04 Kg; dan 645,12 Kg, sedangkan komponen yang keluar berupa liquid

(L) yang terdiri dari asam sitrat sebesar 187,2 Kg; 213,524 Kg; 227,916 Kg; dan 234,001

Kg, serta vapour (V) sebesar 267,45 Kg; 319,08 Kg; 371,12 Kg; dan 411,12 Kg.

4. Hasil perhitungan neraca energi pada aliran co-current dengan flowrate 216 L/Jam dengan

komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 88145,06 kJ dan steam (S)

sebesar 1324478,12 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam

liquid (L) sebesar 2706,277 kJ dan vapour (V) sebesar 121496,265 kJ. Untuk flowrate 87

L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 31992,207

kJ dan steam (S) sebesar 512687,850 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu

asam sitrat dalam liquid (L) sebesar 26503,42 kJ dan vapour (V) sebesar 714450,75 kJ.

Untuk flowrate 225 L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F)

sebesar 97261,16 kJ dan steam (S) sebesar 1435189,46 kJ sedangkan untuk komponen

yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L) sebesar 29291,32 kJ dan vapour (V) sebesar

1503159,30 kJ. Untuk flowrate 245,88 L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam

sitrat dalam feed (F) sebesar 106017,99 kJ dan steam (S) sebesar 1614919,35 kJ sedangkan

untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L) sebesar 33661,62 kJ dan

vapour (V) sebesar 1687275,72 kJ. Untuk flowrate 279 L/jam dengan komponen yang

masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 124594,98 kJ dan steam (S) sebesar

1917494,37 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L)

sebesar 38235,02 kJ dan vapour (V) sebesar 2003854,330 kJ.

5. Hasil perhitungan neraca energi pada aliran counter-current dengan flowrate 191,999

L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 73222,76 kJ

dan steam (S) sebesar 665624,56 kJ sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam

sitrat dalam liquid (L) sebesar 24396,57 kJ dan vapour (V) sebesar 714450,75 kJ. Untuk

flowrate 218,999 L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat dalam feed (F)

sebesar 87481,32 kJ dan steam (S) sebesar 791230,37 kJ sedangkan untuk komponen yang

Bab V Kesimpulan


Surabaya

V-2

keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L) sebesar 28902,59 kJ dan vapour (V) sebesar

849809,10 kJ. Untuk flowrate 234 L/jam dengan komponen yang masuk yaitu asam sitrat

dalam feed (F) sebesar 96476,54 kJ dan steam (S) sebesar 917375,02 kJ sedangkan untuk

komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L) sebesar 30276,47 kJ dan vapour

(V) sebesar 983575,09 kJ. Untuk flowrate 240,001 L/Jam dengan komponen yang masuk

yaitu asam sitrat dalam feed (F) sebesar 98781,23 kJ dan steam (S) sebesar 98781,23 kJ

sedangkan untuk komponen yang keluar yaitu asam sitrat dalam liquid (L) sebesar


viii

APPENDIKS

I. Perhitungan konsentrasi

1. Membuat larutan dengan konsentrasi asam sitrat 0,15% berat

Diketahui :

Densitas Air () : 1 Kg/Liter

Volume air : 50 Liter

Menghitung Massa Air

Massa air = x Volume air

= 1 kg/L x 50 L

= 50 kg

Menghitung massa asam sitrat yang dibutuhkan untuk membuat larutan asam sitrat

0,15% (w/w)

x = x

x + massa pelarut air

0,0015 = x

x + 50

x = 0,075 kg

x = 75 gram

Jadi, untuk membuat larutan asam sitrat 0,15% membutuhkan 75 gram asam sitrat yang

dilarutkan dalam 50 liter air.

2. Menghitung Konsentrasi Teoritis Awal Larutan Asam Sitrat

Konsentrasi asam sitrat = 0,15 % berat

Massa asam sitrat = 75 gram

Volume pelarut (air) = 50.000 mL atau 50 Liter

BM Asam sitrat = 192 gr/gr.mol

Menghitung konsentrasi awal teoritis berdasarkan perhitungan

M = gr (g)

BM x

1000

V (ml)

M = 75 (g)

192 x

1000

50.000

M = 0,0078 mol/l

C6H8O7 C6H707- + H+

N = M x e

N = M x e

= 0,0078 x 1

= 0,0078 N

3. Menghitung Laju Alir Liquid

a. Arah aliran co-current

Variabel bukaan valve 50

180 ml

3 sekon =

60 ml x 1 liter x 3600 sekon

sekon x 1000 ml x 1 jam = 216 L/Jam

ix


187,5 ml

3 sekon =

62,5 ml x 1 liter x 3600 sekon



204,9 ml

3 sekon =


sekon x 1000 ml x 1 jam = 245,88 L/Jam


232,5 ml

3 sekon =



b. Arah aliran counter-current


160 ml

3 sekon =




182,5 ml

3 sekon =




195 ml

3 sekon =




200 ml

3 sekon =



4. Menghitung Konsentrasi Akhir Asam Sitrat

a. Aliran co-current

Bukaan valve 50

V1 x N1 = V2 x N2

2,65 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,0265 N

Bukaan valve 60

V1 x N1 = V2 x N2

2,75 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,0275 N

Bukaan valve 70

V1 x N1 = V2 x N2

2,8 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,028 N

Bukaan valve 80

V1 x N1 = V2 x N2

2,9 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,029 N

x

b. Aliran counter-current

Bukaan valve 50

V1 x N1 = V2 x N2

1,85 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,0185 N

Bukaan valve 60

V1 x N1 = V2 x N2

1,9 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,019 N

Bukaan valve 70

V1 x N1 = V2 x N2

2 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,02 N

Bukaan valve 80

V1 x N1 = V2 x N2

2,1 x 0,1 = 10 x N2

N2 = 0,021 N

II. Perhitungan Neraca Massa dan Neraca Energi

1. Perhitungan Neraca Massa aliran Co current

Neraca massa total dapat ditulis:

Dan neraca komponennya :

(karena yV=0, maka V. yV=0)

F = L + V

F.xF = L xL

S (Condensate)

Ts, hs

L (Consentrate Liquid)

T1, XL, hL

V (Vapour)

T1, yv, Hv

F (Feed)

Tf, Xf, hf

S (Steam)

Ts, Xs, Hs

xi

Menghitung Neraca Massa pada Aliran Co current

Diketahui : Aliran fluida co-current

Basis perhitungan = 1 jam

Flowrate Liquid (Asam Sitrat) = 216 L atau 216000 ml

Konsentrasi akhir = 0,0265 N

1. Menghitung Massa Asam Sitrat

Nakhir =ml

1000x

Mr

Massa

0,0265 = Massa

192x

1000

216000

Massa = 1099,008 gram

Jadi massa asam sitrat pada liquid (L) yaitu 1099,008 gram

2. Menghitung densitas asam sitrat supaya didapatkan massa total pada L.

Berat pikno kosong : 11,4 gram

Berat pikno + isi : 16,2 gram

Volume pikno : 5 ml

Menghitung densitas asam sitrat

= 16,2-11,4

5 = 0,96 gr/ml

3. Menghitung Massa Liquid dan XL (Fraksi Massa Asam Sitrat pada Liquid)

pada Tiap-Tiap Komponen sehingga Didapatkan L dalam Kg

Menghitung massa total

Massa total = L (ml/jam) x (gr/ml)

= 216000 x 0,96 (gr/ml)

= 207360 gram

Massa asam sitrat = massa asam sitrat

= 1099,008 gram

Massa air = massa total massa asam sitrat

= 207360 - 1099,008

= 206260,992 gram

Menghitung xL (fraksi massa asam sitrat pada liquid)

Fraksi liquid asam sitrat (xL) = Massa asam sitrat

massa total

= 1099,008

207360

= 0,0053

Menghitung nilai L (kg)

L (kg) = Massa total (gr)

1000

= 207360

1000

xii

= 207,36 kg

4. Menghitung massa dan xF pada tiap-tiap komponen sehingga didapatkan F

dalam kg

Menghitung xF

Fraksi feed asam sitrat (xF) = fraksi berat asam sitrat

100

= 0,15

100

= 0,0015

Menghitung nilai F (kg)

Nilai F dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:

F (kg) = xF

xL.L

= 207,36 0,0053

0,0015

= 732,67 kg

5. Menghitung nilai V dalam kg

Nilai vapour dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:

V = F L

= 732,67 207,36

= 525,31 kg

Untuk Variabel flowrate co-current yang lain dapat dihitung dengan cara yang sama.

Sehingga dari hasil perhitungan variabel lainnya dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel A.1 Hasil Perhitungan Neraca Massa dengan Aliran Co-current

Flowrate

(L/Jam)

F

(Kg)

L

(Kg)

V

(Kg)

216 732,67 207,36 525,31

225 792,00 220,5 571,50

245,88 881,23 239,733 641,50

279 1035,65 272,304 763,34

A. Menghitung Neraca Massa pada Aliran Counter current

Diketahui : Aliran fluida counter-current

Basis perhitungan = 1 jam

Flowrate Liquid (Asam Sitrat) = 192 L atau 192000 ml

Konsentrasi akhir = 0,0185 N

F = L + V

F.xF = L xL

xiii

1. Menghitung Massa Asam Sitrat

Nakhir =ml

1000x

Mr

Massa

0,0185 = Massa x 1000

192 x 192000

Massa = 681,984 gram

Jadi massa asam sitrat pada liquid (L) yaitu 681,984 gram

2. Menghitung densitas asam sitrat supaya didapatkan massa total pada L.

Berat pikno kosong : 11,4 gram

Berat pikno + isi : 16,275 gram

Volume pikno : 5 ml

Menghitung densitas asam sitrat

= 16,275-11,4

5 = 0,975 gr/ml

3. Menghitung massa dan xL (Fraksi Massa Asam Sitrat pada Liquid) pada Tiap-

Tiap Komponen sehingga Didapatkan L dalam Kg

Menghitung massa total

Massa total = L (ml/jam) x (gr/ml)

= 192000 x 0,975 (gr/ml)

= 187200 gram

Massa asam sitrat = massa asam sitrat

= 681,984 gram

Massa air = massa total massa asam sitrat

= 187200 - 681,984

= 186518,016 gram

Menghitung xL

Fraksi liquid asam sitrat (xL) = Massa asam sitrat

massa total

= 681,984

187200

= 0,0036

Menghitung nilai L (kg)

L (kg) = Massa total

1000

= 187200

1000

= 187,2 kg

4. Menghitung massa dan xF pada tiap-tiap komponen sehingga didapatkan F

dalam kg

Menghitung xF

Fraksi feed asam sitrat (xF) = fraksi berat asam sitrat

100

xiv

= 0,15

100

= 0,0015

Menghitung nilai F (kg)

Nilai F dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:

F (kg) = xF

xL.L

= 187,2 0,0036

0,0015

= 454,65 kg

5. Menghitung nilai V dalam kg

Nilai vapour dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:

V = F L

= 454,65 187,2

= 267,45 kg

Untuk Variabel flowrate counter-current yang lain dapat dihitung dengan cara yang sama.

Sehingga dari hasil perhitungan variabel lainnya dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel A.2 Hasil Perhitungan Neraca Massa dengan Aliran Counter Current

Flowrate

(L/Jam)

F

(Kg)

L

(Kg)

V

(Kg)

192 454,65 187,2 267,45

218,999 532,61 213,524 319,08

234 599,04 227,916 371,12

240,001 645,12 234,001 411,12

2. Perhitungan Neraca Energi

Data yang diperlukan untuk menghitung neraca energi sebagai berikut:

Tabel A.3 Cp Asam Sitrat

Suhu T

(oK)

Suhu T

(oC)

Liquid Cp

(kj/kg k)

Suhu T

(oK)

Suhu T

(oC)

Liquid Cp

(kj/kg k)

305 32 2,3049 343 70 2,4071

307 34 2,3109 345 72 2,4119

309 36 2,3168 347 74 2,4167

311 38 2,3227 349 76 2,4214

313 40 2,3284 351 78 2,4260

315 42 2,3341 353 80 2,4306

F = L + V

F.xF = L xL

xv

317 44 2,3398 355 82 2,4352

319 46 2,3453 357 84 2,4397

321 48 2,3508 359 86 2,4442

323 50 2,3562 361 88 2,4486

325 52 2,3616 363 90 2,4530

327 54 2,3669 365 92 2,4574

329 56 2,3721 367 94 2,4617

331 58 2,3773 369 96 2,4660

333 60 2,3824 371 98 2,4702

335 62 2,3874 373 100 2,4744

337 64 2,3924 347 74 2,4167

339 66 2,3974

341 68 2,4023

Sumber : Thermodynamic Properties Of Citric Acid And The System Citric Acid-

Water

Table A.4 Entalphy Saturated Steam and Water

Suhu

(T oC)

Suhu

(T oK)

Enthalphy

Vapour (Hv)

(Kj/Kg)

Entalphy

Liquid (HL)

(Kj/Kg)

Entalphy Eavporation

(Hv - HL)

(Kj/Kg)

27 300 2550,8 113,25 2437,55

30 303 2556,3 125,79 2430,51

33 306 2561,7 138,33 2423,37

36 309 2567,1 150,86 2416,24

40 313 2574,3 167,57 2406,73

45 318 2583,2 188,45 2394,75

50 323 2592,1 209,33 2382,77

55 328 2600,9 230,23 2370,67

60 333 2609,6 251,13 2358,47

65 338 2618,3 272,06 2346,24

70 343 2626,8 292,98 2333,82

75 348 2635,3 313,93 2321,37

80 353 2643,7 334,91 2308,79

85 358 2651,9 355,9 2296

90 363 2660,1 376,92 2283,18

95 368 2668,1 397,96 2270,14

100 373 2676,1 419,04 2257,06

Sumber : Geankoplis (1998)

Tabel A.5 Specific heat (Cp) Udara pada Tekanan Atmosfer

T (oC) T (oK) Cp (kj/kg K)

0 273 1,005

20 293 1,005

40 313 1,005

xvi

60 333 1,009

80 353 1,009

100 373 1,009

120 393 1,013

140 413 1,013

160 433 1,017

180 453 1,022

200 473 1,026

250 523 1,034

300 573 1,047

350 623 1,055

400 673 1,068

Sumber: Engineering Tollbox

A. Perhitungan Neraca Panas pada Aliran Co-current

Neraca energi pada aliran co-current dengan flowrate L= 216 liter dapat dihitung sebagai

berikut:

Rumus neraca energi yang digunakan:

Data-data yang dibutuhkan:

1. Feed asam sitrat

Diketahui: Suhu feed (T4) = 51 C = 324 K

Treference = 0 oC = 273 K

Massa total feed (F) = 732,67 kg

Specific heat (Cp) = 2,3589 J/kg.K

Keterangan :

Menentukan Specific heat (Cp) asam sitrat pada suhu 51 C atau 324 K dapat melihat tabel A.3

dan apabila tidak ada data pada suhu tepat, maka menggunakan cara interpolasi sebagai berikut:

Cp1-Cp0

Cp1-Cpx =

T1 - T0

T1 - Tx

2,3616 - 2,3562

2,3616 - x =

52 - 50

52- 51

Cpx = 2,3589 J/kg.K (Cp asam sitrat pada suhu 47 C atau 320 K)

Untuk menghitung Cp (specific heat) asam sitrat pada suhu yang lainnya dapat menggunakan

cara seperti yang diatas.

2. Liquid asam sitrat

Diketahui: Suhu outlet liquid (T5) = 54 C = 327 K


Massa total liquid (L) = 207,36 kg

F. Cp. T + S. Cp. T = L. Cp. T + V.HV

xvii


Keterangan :


3. Vapour (H2Og)

Diketahui: Suhu outlet vapour (T2) = 77 C = 350 K


Massa total Vapour (V) = 525,31 kg

Panas Entalphy (Hv) = 2638,66 kJ/kg

Keterangan :

Menentukan panas Entalphy (Hv) vapour pada suhu 77 C atau 350 K dapat melihat tabel

A.4 dengan menggunakan cara interpolasi.

Hv1-Hv0

Hv1-Hvx =

T1 - T0

T1 - Tx

2643,7 - 2635,3

2643,7 - x =

80 - 75

80- 77

Hvx = 2638,66 kJ/kg (Entalphy panas vapour pada suhu 57 C)

Untuk menghitung panas entalphy (Hv) vapour pada suhu yang lainnya dapat menggunakan


4. Steam (Udara)

Diketahui: Suhu steam (Tc2) = 88,4 C = 361,4 K


Specific heat (Cp) = 1,009 kJ/kg K

Keterangan :

Menentukan panas Specific heat (Cp) udara pada suhu 88,4C atau 361,4 K dapat melihat tabel


Cp1-Cp0

Cp1-Cpx =

T1 - T0

T1 - Tx

1,009 - 1,009

1,009 - Cpx =

100 - 80

100 - 88,4

Hvx = 1,009 kJ/kg K (Specific heat (Cp) udara pada suhu 82C)

Untuk menghitung Specific heat (Cp) udara pada suhu yang lainnya dapat menggunakan cara

seperti yang diatas.

Menghitung Kebutuhan Steam dengan Neraca Energi (Energy Balance)

Untuk menghitung steam yang dibutuhkan, maka menggunaka energy balance dari evaporator

dengan basis perhitungan 1 jam.

F. hF + S.Hs = L.hL + V. HV

F. Cp. T + S. Cp. T = L. Cp. T + V. HV

732,67 . 2,3589 . 51+ S. 1,009. 88,4 = 207,36 . 2,3669 . 54 + 525,31 . 2638, 66

S = 14849,14 Kg.Udara/Kg.air

xviii

Untuk menghitung kebutuhan steam pada variabel yang lain dapat dihitung dengan cara seperti

diatas.

Dengan menggunakan perhitungan diatas, maka didapatkan tabel hasil perhitungan kebutuhan

steam dengan basis perhitungan 1 jam pada aliran Co-current sebagai berikut:

Tabel A.6 Hasil Perhitungan Kebutuhan Steam pada Aliran Co-current

F.CPF.T

(kj/kg)

CPS.T

(kj/kg)

V.HV

(kj/kg)

L.CPL.T

(kj/kg)

S

(Kg.Udara/Kg.air)

88145,06 89,20 1386119,76 26503,42 14849,14

97261,16 87,88 1503159,30 29291,32 16330,52

106017,99 88,79 1687275,72 33661,62 18187,67

124594,98 82,74 2003854,33 38235,02 23175,50

Berdasarkan hasil perhitungan neraca energi (energy balance) dengan basis perhitungan 1 jam,

maka didapatkan neraca panas sebagai berikut:

Tabel A.7 Hasil Perhitungan Neraca Panas dengan Aliran Co-current

Variabel


216

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

88145,06

-

1324478,12

26503,42

1386119,76

-

TOTAL 1412623,18 1412623,18

225

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

97261,16

-

1435189,46

29291,32

1503159,30

-

TOTAL 1532450,62 1532450,62

245,88

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

106017,99

-

1614919,35

33661,62

1687275,72

-

TOTAL 1720937,34 1720937,34

279

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

124594,98

-

1917494,37

38235,02

2003854,330

-

TOTAL 2042089,35 2042089,35

B. Aliran Counter-current

Neraca energi pada aliran Counter-current dengan flowrate L= 21,600 Liter atau 21600 ml

dapat dihitung sebagai berikut:

Rumus neraca energi yang digunakan:

Data-data yang dibutuhkan:

F. Cp. T + S. Cp. T = L. Cp. T + V.HV

xix

1. Feed asam sitrat

Diketahui: Suhu feed (T4) = 67C = 340K


Massa total liquid (F) = 454,65 kg


Keterangan :



Cp1-Cp0

Cp1-Cpx =

T1 - T0

T1 - Tx

2,4168 - 2,3985

2,4168 - x =

68 - 66

68- 67

Cpx = 2, 4038 J/kg.K (Cp asam sitrat pada suhu 67 C atau 340 K)



2. Liquid asam sitrat

Diketahui: Suhu outlet liquid (T5) = 55C = 328 K


Massa total liquid (L) = 187,199 kg


Keterangan :



Cp1-Cp0

Cp1-Cpx =

T1 - T0

T1 - Tx

2,3721 - 2,3669

2,3721 - x =

56 - 54

56- 55

Cpx = 2, 3695 J/kg.K (Cp asam sitrat pada suhu 55 C atau 328 K)



3. Vapour (H2O(g))

Diketahui: Suhu outlet vapour (T2) = 97C = 370 K


Massa total Vapour (V) = 267,45 kg

Panas Entalphy (Hv) = 2671,30 kJ/kg

Keterangan :

Menentukan panas Entalphy (Hv) vapour pada suhu 97 C atau 370 K dapat melihat tabel A.4


Hv1-Hv0

Hv1-Hvx =

T1 - T0

T1 - Tx

xx

2676,1 - 2668,1

2676,1 - x =

100 - 95

100- 97

Hvx = 2671,30 J/kg.K (Cp asam sitrat pada suhu 97 C atau 370 K)

Untuk menghitung panas entalphy (Hv) vapour pada suhu yang lainnya dapat menggunakan


4. Steam (Udara)

Diketahui: Suhu steam (Tc2) = 86,5C = 359,5 K


Specific heat (Cp) = 1,009 kJ/kg K

Keterangan :

Menentukan panas Specific heat (Cp) udara pada suhu 86,5C atau 359,5 K dapat melihat tabel


Cp1-Cp0

Cp1-Cpx =

T1 - T0

T1 - Tx

1,009 - 1,009

1,009 - x =

100 - 80

100 - 86,5

Hvx = 1,009 kJ/kg K (Specific heat (Cp) udara pada suhu 86,5C)

Untuk menghitung Specific heat (Cp) udara pada suhu yang lainnya dapat menggunakan cara

seperti yang diatas.

Menghitung Kebutuhan Steam dengan Neraca Energi (Energy Balance)

Untuk menghitung steam yang dibutuhkan, maka menggunaka energy balance dari evaporator

dengan basis perhitungan 1 jam.

F. hF + S.Hs = L.hL + V. HV

F. Cp. T + S. Cp. T = L. Cp. T + V. HV

454,65 . 2,4038 . 67 + S. 1,009 . 86,5 = 187,199 . 2,3695 . 55 + 267,45 . 2671,30

S = 7626,44 Kg.Udara/Kg.air

Untuk menghitung kebutuhan steam pada variabel yang lain dapat dihitung dengan cara seperti

diatas.

Dengan menggunakan perhitungan diatas, maka didapatkan tabel hasil perhitungan kebutuhan

steam dengan basis perhitungan 1 jam pada aliran Counter-current sebagai berikut:

Tabel A.8 Hasil Perhitungan Kebutuhan Steam pada Aliran Counter-current

F.CPF.T

(kj/kg)

CPS.T

(kj/kg)

V.HV

(kj/kg)

L.CPL.T

(kj/kg)

S

(Kg.Udara/Kg.air)

73222,76 87,28 714450,75 24396,57 7626,44

87481,32 83,85 849809,10 28902,59 9436,50

96476,54 90,20 983575,09 30276,47 10169,94

98781,23 80,11 1090254,58 31084,82 12763,69

xxi

Berdasarkan hasil perhitungan neraca energi (energy balance) dengan basis perhitungan 1 jam,

maka didapatkan neraca panas sebagai berikut:

Tabel A.9 Neraca Panas pada Aliran Counter-current

Variabel


191,999

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

73222,76

-

665624,56

24396,57

714450,75

-

TOTAL 738847,32 738847,32

218,999

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

87481,32

-

791230,37

28902,59

849809,10

-

TOTAL 878711,69 878711,69

234

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

96476,54

-

917375,02

30276,47

983575,09

-

TOTAL 1013851,56 1013851,56

240,001

Asam Sitrat

H2O(g)

Udara

98781,23

-

1022558,17

31084,82

1090254,58

-

TOTAL 1121339,40 1121339,40

Evaporator PT. Cheil Jedang Indonesia Pasuruan

Evaporator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sebagian atau keseluruhan

pelarut dari sebuah larutan cair menjadi uap sehingga dihasilkan produk yang lebih pekat. Pada

dasarnya semua jenis evaporator memiliki prinsip kerja yang sama. Diantaranya yaitu pemekatan

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

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

mempengaruhi tinggi rendahnya titik didih cairan murni. Begitu pula pada titik didih cairan

dipengaruhi oleh tekanan dan kadar air pada zat yang tidak mudah menguap seperti gula. Pada

efek awal diperlukan adanya pemanasan suhu yang lebih tinggi. Dan kenaikan titik didih adalah

perbedaan titik didih larutan dan titik didih cairan murni (Anonim, 2013).

PT Cheil Jedang Indonesia Pasuruan. Perusahaan ini merupakan pabrik pengolahan bahan

penyedap rasa seperti Monosodium Glutamat (MSG). Pabrik ini menggunakan aplikasi evaporator

pada bagian produksi MSG khususnya bagian Refinery (Pemurnian). Proses Refinery terdiri dari

3 bagian yaitu, (Kristina,2006):

1. Refinery 1 atau proses H4 yaitu mengolah Broth hasil akhir fermentasi sampai menjadi

NLO (Neutrolized Liquid Zero)

2. Refinery II atau proses H5 yaitu mulai NLO (Neutrolized Liquid Zero) sampai menjadi

MSG

3. Packing yaitu proses pengemasan MSG sampai pengiriman ke gudang penyimpanan

(warehousing)

Dalam proses refinery (pemurnian), evaporator yang digunakan adalah evaporator 4 effect

dan evaporator 3 effect. Pada evaporator 4 effect, evaporator ini digunakan untuk mendapatkan

asam glutamate #1GML yang berasal dari SDC 1 (Super Decanter 1). Spesifikasi evaporator ini

antara lain adalah bertipe falling film multi turbular dan berkondisi operasi vakum 110 bar dengan

suhu produk 60-65o C. Peralatan pendukung yang ada adalah pompa vakum untuk menurunkan

tekanan uap jenuh air sehingga liquid dapat mendidih pada suhu lebih rendah jika dibandingkan

dengan menggunkan tekanan atmosfer. Selain itu juga terdapat surface condenser media cooling

water untuk kondensasi vapor. Evaporasi yang dilakukan pada proses ini bertujuan untuk

meningkatkan konsentrasi liquid dan meningkatkan SG. Untuk evaporator 3 effect digunakan

untuk mendapatkan asam glutamate dari #2 GML yang merupakan hasil dari SDC 2. Evaporator

ini bertipe falling film multi turbular dan beroperasi dalam kondisi vakum 80 bar. Apabila kadar

Ca2+ lebih tinggi dari standar (0,3 g/L) maka pada kedua evaporator ini ditambahkan Hexa Meta

Phospat (HMP) untuk mengikat Ca2+ yang dapat menimbulkan kerak pada evaporator serta dapat

menyebabkan kristal berbentuk rapuh (Kristina, 2006).

Hasil akhir dari proses fermentasi adalah Thin Broth (TB) yang mengandung asam

glutamat (GA). Sebelum kandungan GA tersebut tidak mudah patah. Kristal berbentuk prisma

segitiga dan umumnya kristal berukuran besar (dapat dilihat di mikroskop). Campuran dipisahkan

antara Glutamic Mother (GM1) dan kristalnya Glutamic Acid I (GA I) dengan menggunakan SDC

I (Super Decanter). Prinsip kerja SDC dengan gaya sentrifugal untuk memisahkan kristal dengan

GM nya. GM I ditrasfer ke unit pembuatan pupuk organik cair. GM I mempunyai kandungan GA

yang sedikit, yaitu < 2%, sehingga tidak dapat digunakan untuk proses lebih lanjut. Selain itu GM

I banyak mengandung unsur nitrogen, phosphat dan kalium sehingga GM I dapat diolah menjadi

pupuk. SDC I yang digunakan mempunyai kualitas alat yang bagus sehingga dapat memisahkan

campuran dengan lebih sempurna dari pada SDC II, III dan IV. Larutan kristal -GA I ditambah

dengan GM III hasil penyaringan pada SDC III untuk pengenceran.

Quadraple Effect Evaporator

Pengenceran diperlukan karena -GA I hasil pemisahan SDC I berwujud cairan pekat

sehingga ditambah dengan GM III agar lebih mudah dipisahkan di SDC II. Kemudian larutan

masuk ke SDC II dan dipisahkan antara larutan -GA II dan larutan GM II. Kristal -GA II

ditambah dengan GM IV hasil dari pemisahan di SDC IV karena GM IV masih mengandung

banyak kristal . Larutan kristal GA II kemudian dimasukkan ke tangki transform dan

dipanaskan dengan steam hingga mencapai suhu 90oC.

Pada pemanasan ini Kristal -GA mengalami transisi/perubahan bentuk menjadi

kristal -GA. Kristal diubah menjadi bentuk karena kristal akan cenderung larut kembali

pada GM nya. Selanjutnya larutan yang mengandung -GA dimasukkan ke tangki cooling. Pada

tangki ini larutan mengalami pendinginan dengan cara mengalirkan air sehingga diperoleh

temperatur larutan 50oC. Selanjutnya larutan dipompa ke tangki growing. Pada tangki growing

larutan mengalami pendinginan dengan air chiller melalui jaket pendingin sampai suhu 20oC.

Pendinginan ini berfungsi untuk memperkuat kristal -GA. Selanjutnya larutan kristal -GA

dipompa ke SDC III. GM II kemudian masuk ke evaporator 2 efek yang menghasilkan CML

(Concentrate Mother Liquor) dan selanjutnya diolah di unit hidrolisa. Larutan kristal -GA II yang

masuk ke SDC III di pisahkan antara GM III dan -GA III. GM III dipompa ke -GA I karena

masih mengandung kristal untuk diproses ulang. GA III di SDC IV dipisahkan antara -GA IV

dan GM IV. GM IV dipompa ke -GA II. Larutan kristal -GA IV dipompa masuk ke MSG liquid

tank dan ditambah dengan NaOH hingga diperoleh pH 6,5 dan kekentalan 27oBe serta dipanaskan

dengan steam sampai suhu larutan 50-55oC. Hasil dari proses ini disebut sirup MSG cair yang

berwarna coklat tua yang kemudian dialirkan ke unit refining.

Sumber: Satuan Operasi Dan Proses Aplikasi Evaporasi (2013)

LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN DENGAN PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA Evaporasi

Documents

Transcript of LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN DENGAN PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA Evaporasi