Mini Sugar Mill Peformance

23
SIMULASI PERFORMANCE PROSES GULA TEBU Pada kilang gula rakyat close pan technology (Kapasitas 50 ton tebu/hari) Page 1 of 23

Transcript of Mini Sugar Mill Peformance

Page 1: Mini Sugar Mill Peformance

SIMULASI PERFORMANCE PROSES GULA TEBU

Pada kilang gula rakyat close pan technology (Kapasitas 50 ton tebu/hari)

Page 1 of 23

Page 2: Mini Sugar Mill Peformance

Ringkasan.

Simulasi “performance proses” gula tebu sebagai bagian dari

kegiatan yang mendasari pengembangan rancang bangun dan sebagai

tolok ukur kinerja yang diinginkan, simulasi proses menitik beratkan kepada

performance equipment pada masing masing tahap proses , sehingga nilai

nilai parameter proses dapat diidentifikasi untuk dasar optimalisasi,

sedangkan “performance equipment” dari masing masing proses meliputi

strenght kalkulasi , pemilihan system, material dll dalam simulasi dan

perhitungan tersendiri.

Dari simulasi peformance proses akan didapat gambaran yang lebih

jelas atas tiap tahap proses sehingga dapat pula digunakan untuk melacak

penyimpangan yang mungkin terjadi, melacak kehilangan gula selama

proses pada masing masing tahap proses, melacak terjadinya

penyimpangan kwalitas dll.

Simulasi performance proses dimulai dari simulasi ektraksi untuk

mengetahui tingkat ektraksi pada sistem ektraksi yang direncanakan,

purifikasi dengan perhitungan effisiensi sistem , penguapan dan masakan

untuk mengetahui neraca masa dan neraca uap ,serta proses separasi dll.

Neraca masa hasil simulasi dengan satuan berat dan volume

digunakan sebagai acuan perhitungan kapasitas equipment, sehingga akan

didapat suatu rangkaian equipment proses yang harmoni.

Banyaknya variable dalam proses produksi gula mulai keheteroginan

bahan olah (kemasakan, kandungan sabut dll), setting equipment dll

membuat simulasi sebenarnya menhasilkan nilai dalam sebaran batas bawah

dan batas atas, namun untuk kemudahan simulasi beberapa parameter

diambil sebagai angka asumsi yang memang lazim digunakan.

Pada akhirnya simulasi akan memberikan prediksi berapa tingkat gula

yang dapat direcovery dari tebu, suatu pertanyaan yang selama ini agak sulit

untuk dijelaskan.

Page 2 of 23

Page 3: Mini Sugar Mill Peformance

I.SIMULASI GILINGAN

Untuk simulasi unjuk kerja dari proses ektraksi tebu harus diketahui dan

ditetapkan beberapa variable awal antara lain :

Parameter yang dapat diketahui melalui pengukuran dan penentuan adalah:

Kadar sabut dalam batang tebu/ fibre content dlm %

Berat jenis fibre (Mc = 0%)

Berat jenis tebu

Brix rata rata dari tebu (bawah - tengah - atas)

Kandungan gula dalam batang tebu (Pol)

Lebar bukaan gilingan atau work opening

Putaran dari mollen roll

Dimensi dari mollen roll (panjang dan diameter)

Imbibisi level % thd berat ampas/fibre

Parameter yang merupakan angka tebaan atau dugaan/ coba coba adalah

Compaction faktor (Co)

Filling Ratio (Cf)

Brix distribution Coeffisien (Ic)

Reabsorbsion faktor (k)

A. BAHAN BAKU (TEBU)

1.Fibre content thd tebu

Kandungan sabut dalam batang tebu bervariasi tergantung dari varitas tebu

dll, sabut dalam tebu dalam kisaran 10-17% dalam simulasi diambil kadar

sabu f=15%

f 0.15

Page 3 of 23

Page 4: Mini Sugar Mill Peformance

2. Berat jenis sabut (fibre density)

Berat jenis sabut dapat diukur dan ditentukan melalui lab analisis , dalam

simulasi diambil df= 95.5 lb/cuft (1.52 gr/ml).

df 95.5

3. Berat jenis tebu (cane density)

Berat jenis tebu (no void density of cane) dapat diukur dan ditentukan melalui

lab analisis , dalam simulasi diambil do = 70.5 lb/cuft (1.13 gr/ml)

do 70.5

4.Brix tebu (Bxc)

Brix tebu dapat diukur dengan menggunakan brix weigher atau refractometer

dari batang bawah - tengah dan atas.Tinggi rendahnya Brix ada korelasi

dengan kemasakan tebu dan kwalitas tebu, ideal Brix > 18%

Bxc 0.17

5.Kandungan gula dlm tebu (Pol)

Pol tebu dapat diukur dengan menggunakan Polarimeter Tinggi rendahnya

Pol ada korelasi dengan kemasakan tebu dan kwalitas tebu, dan akan

menentukan tingkat rendemen gula yang dikutip .

Pol

B. DIMENSI GILINGAN.

1. Panjang roll gilingan

Panjang roll gilingan dalam simulasi dinyatakan dalam feet (panjang roll 400

mm) didapat L = panjang roll (feet)

Page 4 of 23

Page 5: Mini Sugar Mill Peformance

L400

25.4 12.

L 1.312=

2. Diameter roll gilingan

Diameter roll gilingan dalam simulasi dinyatakan dalam feet (diameter roll 300

mm) didapat D = diameter roll (feet)

D300

25.4 12.

D 0.984=

C. KONDISI OPERASI.

1.Work Opening (Wo)

Work opening atau lebar bukaan roll dinyatakan dalam feet Wom = lebar

bukaan dalam "mm" yang ditentukan dikonversi menjadi Wo = Lebar bukaan

dalam "feet"

Wom 2.5

WoWom25.4 12.

Wo 8.202 10 3=

2 .Putaran Roll Gilingan (n)

Putaran Roll Gilingan dinyatakan dalam Rpm, dinotasikan sebagai “n”

n 12

Page 5 of 23

Page 6: Mini Sugar Mill Peformance

3. Kecepatan Linear Roll (S)

Kecepatan linear dari roll adalah perkalian dari keliling roll dengan Putaran

Roll S = feet/minute

S 3.14 D. n.

S 37.087=

4. Imbibisi level (IL).

Ratio dari berat air imbibisi diberikan thd berat sabut tiap satuan waktu .

Il 1.5

5. Density Air Imbibisi (di).

Berat jenis air imbibisi dinyatakan dalam lb/cuft, untuk imbibisi air berarti brix

= 0 (air tidak mengandung padatan terlarut)

di 63

6. Kapasitas giling.

Kapasitas Giling ditentukan untuk disimulasikan performance nya (ton/jam),

dinotasikan “Wcj”

Wcj 2.5

D. PARAMETER DUGAAN .

1.Brix distribibution coeffisien

Ic1 1.05

Page 6 of 23

Page 7: Mini Sugar Mill Peformance

2.Reabsorbsion faktor

k1 1.25

PERFORMANCE GILINGAN.

Performance gilingan meliputi kapasitas giling persatuan waktu (ton tebu/jam)

dan tingkat ektraksi dari brix yang didapatkan, kapasitas sangat mungkin

ditingkatkan dengan mem - perbesar bukaan roll tetapi akan menurunkan

tingkat ektraksi, begitu pula untuk menda- patkan ekstraksi tinggi dengan

memperkecil lebar bukaan tetapi berakibat turunnya kapa sitas giling dan

naiknya daya yang diperlukan, simulasi diharapkan mendapatkan kondisi

pendekatan ideal antara kapasitas giling dan tingkat ekstraksi yang dihasilkan

.

E. GILINGAN

1. Kapasitas Giling Lb/menit (Wc).

Kapasitas giling untuk simulasi dalam satuan Lb/menit , dari ton/jam dikalikan

2240 (1 ton = 2240 lb) dan dibagi dengan 60 menit.

Wc Wcj224060

.

Wc 93.333=

2. Compaction faktor

Dihitung dengan rumus dibawah .

CoWc

S L. Wo. do.

Co 3.316=

Page 7 of 23

Page 8: Mini Sugar Mill Peformance

3. Filling ratio (Cf)

Cff Wc.

df Wo. L. S.

Cf 0.367=

4. Extraksi brix gilingan no 1 - E1bx.

E1bx

1k1Cf

f.dodf

.

1 fdodf

.

E1bx 0.701=

5. Extraksi brix gil no 1x Brix Dist Coeff

Ebx E1bx Ic1.

Ebx 0.736=

6. Brix dalam batang tebu ton/jam (Bx)

Jumlah/ berat padatan total dalam tebu adalah derajat brix tebu (Bxc)

dikalikan berat tebu digiling perjam

Bx Bxc Wcj.

Bx 0.425=

Page 8 of 23

Page 9: Mini Sugar Mill Peformance

7. Brix dalam ampas gilingan no 1 -ton/jam (Bxb)

Adalah 100 % berat padatan dalam tebu dikurangi dengan persen padatan

yang terektraksi .

Bxb 1 Ebx( ) Bx.

Bxb 0.112=

8. Brix dlm Juice - ton/jam (BxJ)

Adalah total padatan (gula dan non gula) didalam juice, brix total tebu

dikurangi dengan Brix dalam ampas gilingan 1

Bxj Bx Bxb

Bxj 0.313=

F.Perhitungan Juice Ektraksi.

1. Compaction faktor

Co 3.316=

2. Juice Extration

Ej1

k1

Co

1 fdo

df.

Ej 0.701=

3.Berat juice terektraksi (ton/jam)

Wje Ej 1 f( ). Wcj.

Wje 1.489=

Page 9 of 23

Page 10: Mini Sugar Mill Peformance

4. Berat ampas gilingan 1 (ton/jam)

Wb Wcj Wje

Wb 1.011=

5. Brix extraktion gilingan no 1 (Ebx1)

Ebx1 Ic1 Ej.

Ebx1 0.736=

6. Brix dalam ampas gil no 1 (ton/jam)

Bxb1 1 Ebx1( ) Bx.

Bxb1 0.112=

7. Brix dalam juice (ton/jam)

Bxj Bx Bxb1

Bxj 0.313=

8. Brix Extraxtion %

BrixBxj

Bx100.

Brix 73.57=

Page 10 of 23

Page 11: Mini Sugar Mill Peformance

9. Derajad Brix Juice Gilingan 1

Bxo1Bxj

Wje100.

Bxo1 21=

10.Sabut % ampas gilingan 1

fbf Wcj.

Wb100.

fb 37.089=

11. Derajad Brix Ampas gilingan 1

BxobBxb1

Wb100.

Bxob 11.11=

12.Moisture % ampas gil 1

Mcb 100 fb Bxob

Mcb 51.801=

G. Gilingan nomor 2

1. Berat tebu (lb/jam)

Wcjlb Wc 60.

Wcjlb 5.6 103=

Page 11 of 23

Page 12: Mini Sugar Mill Peformance

2. Berat Sabut (lb/jam)

Wf f Wcjlb.

Wf 840=

3. Filling Ratio Gilingan 2

Lebar bukaan gilingan nomor 2 ditetapkan 3 mm (Wo_2m). Wo_2 adalah

lebar bukaan dalam feet

f 0.15=

Wc 93.333=

Wo_2m 3

Wo_2Wo_2m25.4 12.

Wo_2 9.843 10 3=

Cf2 fWc

df Wo_2. L. S..

Cf2 0.306=

4. Reabsorbsion Faktor

k2 1.253

Page 12 of 23

Page 13: Mini Sugar Mill Peformance

5. Brix Distribution Coefisien

Ic2 1.1

6. Volume Ampas gil 1 (cuft/jam)

Vbk2

Cf2

Wf

df.

Vb 36.014=

7. Density ampas gil 1 (lb/cuft)

db_1Wb 1000. 2.24.

Vb

db_1 62.887=

8. Berat air imbibisi (lb/jam)

Wi Il Wf.

Wi 1.26 103=

9. Extraksi Gilingan no 2

E2bx 11

df 100.

fb db_1.Il df.

di1

k2

Cf21.

E2bx 0.424=

Page 13 of 23

Page 14: Mini Sugar Mill Peformance

10. Extraksi Gilingan no 2 dikalikan Brix Distribution Coeffisien

E2Bxi Ic2 E2bx.

E2Bxi 0.466=

11. Brix dalam ampas gilingan no 2 (ton/jam)

Bxb2 1 E2Bxi( ) Bxb1.

Bxb2 0.06=

12. Densitas juice dlm ampas 2(lb/cuft)

d2jb 64.410

13.Derajad Brix ampas 2

Bxjb2Bxb2

k2Cf2

1d2jbdf

. Wf.

Bxjb2 3.422 10 5=

14. Berat ampas gil 2 (ton/jam)

Wb2k1

Cf1

d2jb

df. 1 f. Wcj.

Wb2 0.983=

Page 14 of 23

Page 15: Mini Sugar Mill Peformance

15. Persen ampas gil 2 thd tebu

Wb2_pWb2

Wcj100.

Wb2_p 39.319=

16. Berat Juice extraksi gil 2 (ton/jam)

Wj2 Wb Wb2Wi

2.24 1000.

Wj2 0.591=

17. Berat Brix terektraksi (ton/jam)dari gil no 2

Bxj2 Bxb Bxb2

Bxj2 0.052=

18. Derajad Brix Juice Gilingan 2

Bxj2_oBxj2

Wj2

Bxj2_o 0.089=

19. Berat Mixed Juice (ton/jam)

Wj Wje Wj2

Wj 2.08=

Page 15 of 23

Page 16: Mini Sugar Mill Peformance

20. Persen mixed juice thd tebu

Wj_pWj

Wcj100.

Wj_p 83.181=

21.Total Brix Mix Juice (ton/jam)

Tbx Bxj Bxj2

Tbx 0.365=

22. Derajad brix nira campur

Bx_mixTbx

Wj100.

Bx_mix 17.553=

23. Over all brix extraksi

Total_extTbx

Wcj Bxc.

Total_ext 0.859=

Page 16 of 23

Page 17: Mini Sugar Mill Peformance

24. Fibre content % Ampas gil 2

f2Wf

Wb2 1000. 2.24. 100.

f2 38.149=

25.Derajad Brix Ampas gil 2

Bxa2Bxb2

Wb2100.

Bxa2 6.103=

26. Moist Content Ampas Gil 2 (%)

Mca2 100 Bxa2 f2

Mca2 55.748=

F.Checking Extraction.

1.Reabsorbsion faktor

k 0.0052 S. 1.06

k 1.253=

2.Extraction Juice

Ej_c1

k

Co

1f do.

df

Ej_c 0.7=

Page 17 of 23

Page 18: Mini Sugar Mill Peformance

3.Extraction Juice kali Brix Distribution Coeff

Ej_i Ej_c Ic1.

Ej_i 0.735=

G. HASIL SIMULASI EKTRAKSI

1.Tingkat ektraksi (%)

Total_ext 0.859=

2.Berat mixed juice (ton/jam)

Wj 2.08=

3.Berat Brix terektraksi (ton/jam)

Tbx 0.365=

4.Derajat brix raw juice

Bx_mix 17.553=

5.Berat ampas akhir (ton/jam)

Wb2 0.983=

6.Kadar air ampas akhir (%)

Mca2 55.748=

Page 18 of 23

Page 19: Mini Sugar Mill Peformance

II.SIMULASI PURIFIKASI

1. Clear Juice persen thd raw juice

Cj_p .90

2. Berat clear juice (kg/jam)

W_clear Wj 1000. Cj_p.

W_clear 1.872 103=

III. SIMULASI EVAPORASI

1. Derajat brix syrup ditentukan

Bx_syrup 60

2. Berat syrup (kg/jam)

W_syrupBx_mix

Bx_syrupW_clear.

W_syrup 547.513=

3. Berat air diuapkan di evaporator (ton/jam)

Wa_evap W_clear W_syrup

Wa_evap 1.324 103=

Page 19 of 23

Page 20: Mini Sugar Mill Peformance

4. Laju penguapan single effect kg/m2hs

L_1e 30

5. Kebutuhan luas panas (m2)

Luas panas evaporator untuk menguapkan clear juice menjadi syrup

HS_eWa_evap

L_1e

HS_e 44.135=

6. Densitas syrup (tabel Baikov)

d_syrup 1.28873

7.Volume syrup (l/jam)

V_syrupW_syrup

d_syrup

V_syrup 424.847=

IV. SIMULASI PAN MASAKAN 1.

1. Laju penguapan pan masakan (kg/m2.jam)

L_p1 8

2. Derajat brix masecuite A(tabel Baikov)

Bx_mas1 93.26

Page 20 of 23

Page 21: Mini Sugar Mill Peformance

3. Berat massecuite A

Hasil penguapan syrup dalam pan no 1

W_mas1Bx_syrup

Bx_mas1W_syrup.

W_mas1 352.249=

4. Berat air diuapkan di pan 1(kg/jam)

Wa_pan1 W_syrup W_mas1

Wa_pan1 195.263=

5. Luas panas pan masakan 1 (m2)

Luas panas yang dibutuhkan untuk menguapkan syrup menjadi massecuite

HS_pan1Wa_pan1

L_p1

HS_pan1 24.408=

6. Densitas massecuite A(tabel Baikov)

d_mas1 1.50524

7. Volume massecuite A (liter/jam)

Berat massecuite A dibagi densitasnya

V_mas1W_mas1

d_mas1

V_mas1 234.015=

Page 21 of 23

Page 22: Mini Sugar Mill Peformance

V. SIMULASI SEPARASI

1. Sugar Recovery

Persen bagian gula dalam Massecuite A

Sr1 .45

2. Berat Gula Putih

Bagian padat hasil pemisahan massecuite A dgn centrifugal separator adalah

GULAPUTIH

W_gula W_mas1 Sr1.

W_gula 158.512=

3. Rendemen Gula Putih

Berat gula putih yang dihasilkan persen terhadap berat tebu

Rendemen1W_gula

Wcj 10.

Rendemen1 6.34=

4. Berat Tetes A (Molasse A)

Bagian cairan hasil pemisahan massecuite A dengan centrifugal separator

W_tts W_mas1 W_gula

W_tts 193.737=

Page 22 of 23

Page 23: Mini Sugar Mill Peformance

VI. SIMULASI PAN MASAKAN 2

1. Berat produk gula merah

Sisa padatan dalam tetes A diuapkan sampai fraksi air app 11%, untuk

kemudian diturunkan kedalam mixer dan dicetak sbg GULAMERAH

W_glmerah W_tts

W_glmerah 193.737=

2. Rendemen gula merah

Berat gula merah persen terhadap berat tebu

Rendemen2W_glmerah

Wcj 10.

Rendemen2 7.749=

VII. TOTAL RENDEMEN.

Adalah jumlah rendemen gula putih dan rendemen gula merah dalam %

T_rend Rendemen1 Rendemen2

T_rend 14.09=

Page 23 of 23