MAKALAH PERANCANGAN PABRIK KIMIA I
“NERACA MASA PADA PABRIK
MONOSODIUM GLUTAMAT (MSG)”
Disusun oleh:
1. Ayub Zaen Maromi (2008710450040)
2. Berlian Artha Uli (2008710450039)
3. Eva Ferdiana (2008710450041)
4. Nurul Ma’rifah (2008710450038)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS JAYABAYA
2011
BAB I
TINJAUAN PUSTAKA
A. MONOSODIUM GLUTAMAT (MSG)
Monosodium Glutamat (MSG) adalah garam natrium dari L-asam glutamat yang
banyak digunakan sebagai penambah rasa pada makanan. Asam glutamat merupakan salah
satu jenis asam amino (protein yang non-essensial/tubuh manusia dapat memproduksi
sendiri) yang dibuat dari proses fermentasi tetes tebu oleh bakteri pembentuk asam
glutamat.
Asam glutamat pertama kali ditemukan pada tahun 1866 oleh Ritthausen dari
hidrolisa gluten gandum. Pada tahun 1908 Kikunae Ikeda menemukan kemampuan MSG
untuk menambah rasa pada makanan. Kikunae Ikeda melakukan ekstraksi rumput laut
yang masyarakat Jepang sebut sebagai konbu. Konbu sudah digunakan masyarakat Jepang
berabad-abad lalu sebagai bumbu masak pada sup. Kikunae Ikeda mengekstraksi konbu
dengan air panas dan didapat asam glutamat pada hasil ekstraksinya. Pada tahun 1909
Kikunae Ikeda bersama pengusaha Sahorusuke Suzuki memproduksi MSG pertama kali
secara komersil dibawah merek Ajinomoto. Metoda yang digunakan untuk pembuatan
MSG dengan cara pemisahan asam glutamat dari gluten gandum atau protein kedelai.
Untuk memenuhi kebutuhan MSG yang meningkat setiap tahunnya, ilmuwan Jepang dan
Korea mengembangkan proses fermentasi dan sistesis untuk menghasilkan asam glutamat.
Sejak tahun 1959 proses fermentasi terus mengalami perkembangan dan digunakan
hamper seluruh perusahaan MSG diseluruh dunia.
B. Proses Pembuatan MSG
Dalam memproduksi MSG ada 3 macam proses yang digunakan (Slamet Raharjo,
Mikro Organism Industri), yaitu :
1. Proses klasik.
2. Proses biosintesis atau fermentasi.
3. Proses sintesis secara kimia.
Berikut akan diuraikan secara singkat untuk masing-masing cara atau proses tersebut.
1. Proses klasik
Pembuatan MSG dengan proses klasik adalah dengan proses ekstraksi dan hidrolisa.
Proses ini digunakan dari tahun 1909 sampai 1965 dan saat ini proses ini sudah tidak
digunakan lagi. Adapun prosesnya sebagai berikut :
a. Tahap ekstraksi dan hidrolisa.
Pada tahap ini gluten gandum yang digunakan sebagai bahan baku, dipisahkan
dari tepung gandum. Bahan baku dipanaskan sampai suhu mencapai 150oC dan
ditambahkan HCl dimana hal ini akan mengakibatkan terjadinya proses hidrolisa
bahan baku. Pada proses ini akan diperoleh L-asam glutamate (L-GA) hidroksida.
b. Pemekatan larutan dan kristalisasi L-asam glutamate (L-GA) hidroksida.
Larutan dipekatkan dengan pengurangan tekanan kemudian ditambahkan HCl
pekat. Proses ini dimaksudkan untuk memisahkan L-GA dari asam amino lainnya,
karena L-GA akan lebih mudah dipisahkan dalam bentuk hidrokloridanya karena
kelarutannya yang sangat rendah dalam larutan HCl pekat. Hasil hidrolisa
didinginkan untuk mengkristalkan L-GA hidroksida.
c. Filtrasi larutan dan pelarutan
Hidroklorida dipisahkan dengan filtrasi dan kemudian filtrate dilarutkan
didalam air hangat. Selanjutnya larutan difiltrasi lagi untuk menghilangkan material
humik yang tidak terlarut, yang sebagian besar terbentuk akibat reaksi asam amino
dengan karbohidrat.
d. Pengendapan Kristal
Kemudian pH filtrate dibuat menjadi 3,2 (merupakan titik iso elektrik GA)
dengan penambahan NaOH atau ammonia untuk mengendapkan Kristal L-GA.
e. Pembentukan MSG
Kristal L-GA mentah disuspensikan di dalam air dan dinetralisasi dengan NaOH
yang akan menghasilkan MSG. Larutan didekolorisasi dengan menggunakan karbon
aktif agar diperoleh larutan yang jernih. Kemudian larutan dipekatkan untuk
mengkristalkan MSG. Selanjutnya Kristal MSG disentrifus untuk dipisahkan dari
larutan induknya dan kemudian dikeringkan dan selanjutnya siap dipaking.
2. Proses biosintesis / fermentasi
Proses biosintesis merupakan suatu proses pembuatan MSG dengan memanfaatkan
aktivitas mikroorganisme. Proses ini menggantikan proses klasik. Adapun proses
pembuatannya sebagai berikut :
a. Tahap fermentasi
Bahan baku yang digunakan pada proses ini adalah molase dimana tahap
fermentasi dilakukan dengan bantuan mikroba. Molase sebagai sumber karbon
diubah menjadi asam glutamate (GA). Proses fermentasi ini dilakukan di dalam
fermentor dengan mengatur pH dan suhu optimum serta tambahan bahan
pendukung lainnya seperti urea sebagai sumber karbon, garam organic dan factor
pertumbuhan sebagai nutrisi. Secara kimia proses pembuatan GA dapat dilihat dari
reaksi sebagai berikut :
2C6H12O6 + (NH2)2CO + 3O2 -- 2C5H9O4N + 3CO2 + 5H2O
Gula urea asam glutamat
b. Pemisahan asam glutamat (GA)
Fermentasi berlangsung selama 35-45 jam kemudian hasil fermentasi tersebut
disentrifus untuk menghilangkan biomassa yang terbentuk dan bahan-bahan padat
organic lainnya. GA yang diperoleh sebagai hasil fermentasi dalam konsentrasi
rendah sehingga untuk memperoleh konsentrasi yang lebih tinggi, larutan GA
dievaporasi. Asam glutamat yang ada dalam larutan induk dipisahkan dengan resin,
dimana asam glutamat akan tertahan di dalam resin.
c. Tahap pembentukan MSG
Untuk mendapatkan MSG resin yang sudah mengandung asam glutamat
diregenerasi dengan larutan NaOH, dimana larutan bekas meregenerasi resin sudah
mengandung MSG, selanjutnya untuk mendapatkan MSG yang putih, larutan ini
didekolorisasi dengan karbon aktif. Pembentukan MSG secara kimia dapat dilihat
dari reaksi berikut
C5H9O4 + NaOH C5H8NO4Na + H2O
Asam glutamat Monosodium glutamat
d. Tahap pembentukan Kristal MSG
Larutan ini yang sudah didekolorisasi mengandung MSG dalam konsentrasi
yang rendah, untuk menaikkan konsentrasi MSG dalam larutan, maka perlu
dievaporasi, untuk mendapatkan Kristal MSG dilakukan dengan penurunan suhu
larutan induk.
3. Proses Sintesis Secara Kimia
Sintesa MSG dapat dilakukan dengan menggunakan tiga cara, yaitu furfural
melalui maleic, furfural melalui @-ketoglutaric acid dan b-acrylonitrile melalui
formylpropionitrile. Salah satu prosesnya adalah dengan menggunakan akrilonitril
sebagai bahan baku. Akrilonitril ditambah dengan H2 dan CO dimana dari proses
penambahan ini akan dihasilkan b-cyanopropionaldehid (4-oxobutironitril). Kemudian
ditambahkan ammonium cyanide yang diperoleh dari campuran ammonia, metan dan
O2. Kemudian larutan dihidrolisis dengan menggunakan NaOH dan asam sulfat yang
akan menghasilkan rasimik GA yaitu DL-GA, kemudian ke dalam resimik DL-GA ini
ditambahkan Na2SO4 sehingga diperoleh bentuk D-GA yang kemudian direcycle, dan
L-GA sebagai bahan pembentuk MSG. MSG diperoleh dengan menambahkan NaOH
pada larutan L-GA.
C. Kegunaan MSG
Pada proses pembuatan MSG dengan proses fermentasi dihasilkan produk dengan
kemurnian 99% berat. MSG yang dihasilkan berupa serbuk Kristal bening, yang banyak
digunakan sebagai bahan tambahan makanan (food additive) yang menimbulkan rasa
“gurih” (kombinasi rasa manis dan asin) dan menguatkan rasa pada makanan.
D. Pemilihan jenis proses
Adapun pemilihan jenis proses MSG antara lain adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1 perbandingan jenis proses
Kondisi Operasi Klasik Biosintesis SintesisBahan baku Gluten gandum Molase α-ketoglutaric acid,
acrylonitrile,
malei semialdehidTemperatur 150oC 30oCpH 3,2 7-8Konversi 15-25% 86%Kemurnian 70% 99%Katalis HCl M.glutamicus 3144Limbah Asam-asam amino biomassaSumber : US patent April, 11, 1972, 3, 655, 746
Adapun analisa pembobotan untuk berbagai jenis proses diatas adalah sebagai berikut :
Tabel 1.2 Analisa pembobotan
Kondisi Operasi Klasik BiosintesisBahan baku (400) 50 300Temperatur (100) 60 90pH (100) 50 90Konversi (200) 30 170Kemurnian (100) 70 99Katalis (50) 40 30Limbah (50) 30 40Total 330 819
Berdasarkan dari data informasi dan analisa pembobotan maka proses yang dipilih
adalah proses biosintesis, karena proses ini memiliki temperature operasi yang rendah,
konversi yang cukup tinggi, bahan baku yang banyak tersedia di Indonesia, serta
kemurnian yang tinggi.
E. Sifat Bahan Baku dan Produk
Molase
- Warna : coklat
- Kelarutan dalam air : mudah larut
- Spesifik grafity : 1,344
Urea
- Rumus molekul : CO(NH2)2
- Berat molekul : 60,06
- Specific grafity : 1,335
- Titik leleh : 132,7oC
- Kelarutan : mudah larut dalam air
- Penampakan : serbuk berwarna putih
NaOH
- Rumus molekul : NaOH
- Berat molekul : 40
- Penampakan : padatan putih
- Boiling point : 1390oC (padatan), 140oC (larutan 50%).
- Melting point : 318oC
- Vapour pressure : 1 mmHg pada 739oC (padatan) 1,5 mmHg pada 25oC (larutan)
- Spesifik grafity : 2,12 g/ml (padatan), 1,52 (larutan 50%)
- Kelarutan : mudah larut dalam air
- Bersifat higroskopis
Air
- Rumus molekul : H2O
- Berat molekul : 18,02
- Titik didih (1atm) : 212oF
- Titik leleh (1atm) : 32,00001oF
- Panas penguapan : 17479,21Btu/lbmol
- Spesifik grafity (60oF) : 1
- Kapasitas panas (25oC) : 1,0 kkal
MSG
- Rumus molekul : NaC5H8NO4
- Berat molekul : 187,13
- Penampakan : serbuk Kristal berwarna putih
Kelarutan : mudah larut dalam air (0,74 kg/l pada suhu 35oC)
- pH : 7,0 (larutan 0,2%)
titik leleh : 232oC
BAB II
PERHITUNGAN NERACA MASSA
A. DASAR PERENCANAAN
Basis perhitungan: 1 jam operasi
Pabrik beroperasi 330 hari/tahun
Kapasitas produksi = 25000 ton/tahun MSG
Komposisi (kandungan zat dinyatakan dalam persen berat):
• Produk : - Monosodium Glutamat = 99 %
- Air = 1 %
• Bahan baku : - C6H12O6 = 59,5 % - H2O = 40,5 %
• Bahan Penunjang :
- Larutan urea : - Urea = 40 %
- Air = 60 %
- Larutan growth factor : - GF K2HPO4 = 1,67 %
MgSO4.7H2O = 1,00 %
CaCO3 = 3,33 %
NH4Cl = 4,00 %
- Air = 90 %
Produk MSG murni jam
kg
jam
kg31255657,3156
100
99 =×=
Kebutuhan Umpan:
Konversi (refrensi US Patent 4,054,489)
jam
kg5657,3156
ton1
kg 1000
jam 24
hari 1
hari 330
tahun1
tahun
ton25000 =×××=
jam
kmol,
kmol
kg,
jam
kg479118111693125 =÷=
di fermentor = 86 %
di kolom resin exchenger = 100 %
kg 3871,1558kmol
kg180,1618,4791
% 100
% 100
% 86
% 100
OHC BMMSG kmolresin kolom di konversi
% 100
fermentor di konversi
% 10061266126
=×××=
×××=OHC
Recycle (refrensi US Patent 4,054,489):
Sebanyak 42 % dari umpan sisa reaksi (yang tidak bereaksi ≅ 14 %) akan di-recycle
Karena ada recycle gula sebanyak 227,7174 kg maka kebutuhan gula fresh dari molase sebesar = 3871,1558 kg - 227,7174 kg = 3643,4384 kg
kg 4259,6123
3643,438459,5
100molaseumpan Kebutuhan
=
×=
B. TANGKI PREPARASI (P-01)
6
77IC 04 = 14903,9498 kg kg
�����������������������������������������������������������������������������������������������������4
kg 227,7174 kmol
kg 16,180OHC kmol 3,0082
% 100
% 42 recycle-di yangUmpan
kmol 3,0082 OHC kmol 7914,18% 86
% 14reaksi sisaUmpan
6126
6126
=××=
=×=
22
2
C6H
12O
6 =
59,5%H
2O =
40,5 %
Molase= 6123,4259 kg
C6H
12O
6 = 20%
GF = 3 %H
2O = 70 %
2
3
1
Larutan GFH
2O = 90
%GF = 10
%
RecycleC6H
12O
6 = 3,318%
H2O =
96,682 %
H2O
P-01
Mencari feed larutan GF:
Berat C6H12O6 = (59,5 % x 6123,4259) + (227,7174) =3871,1558 kg
kg 580,67343871,1558% 20
% 3
OHCberat % 20
% 33aliran di GF 6126
=×=
×=
kg 5806,7340580,6734% 10
% 100GFlarutan Feed =×=
Neraca Massa Komponen
Neraca massa GF
GF di aliran 4 = GF di aliran 3
GF di aliran 4 = 0,1 x 5806,7340 kg = 580,6734 kg
Neraca massa C6H12O6
Gula di aliran 4 = gula di aliran 1 + gula di aliran 22
Aliran 4 = (0,595 x 6123,4259) + (0,03318 x 6858,9574) = 3871,1558 kg
Neraca massa air
• Air di aliran 2 + air di aliran 3 + air di aliran 1+ air di aliran 22 = Air di aliran 4
• Air di aliran 2 = air di aliran 4 – air di aliran 1 – air di aliran 3 – air di aliran 22
• Air di aliran 2 = {(77/20 x 3871,1558) – (0,405 x 6123,4259) –
(0,90 x 5806,07) – (0,96682/0,03318 x 227,7174)}
= 566,5677 kg
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)1 3 2 22 4
C6H12O6 3643,4384 - - 227,7174 3871,1558H2O 2479,9875 5226,0606 566,5677 6631,2400 14903,9498GF - 580,6734 - - 580,6734Jumlah 6123,4259 5806,7340 566,5677 6858,9574Total 19355,7790 19355,7790
6
77IC 04 = 14903,9498 kg kg
�����������������������������������������������������������������������������������������������������4
9
97IC 04 = 14903,9498 kg kg
������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994
C. HEAT EXCHANGER 2 (HE-02)
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)4 5
C6H12O6 3871,1558 3871,1558H2O 14903,9498 14903,9498GF 580,6734 580,6734Total 19355,7790 19355,7790
D. TANGKI STERILISASI 2 (S-02)
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)5 6
C6H12O6 3871,1558 3871,1558H2O 14903,9498 14903,9498GF 580,6734 580,6734Total 19355,7790 19355,7790
E. COOLER 2 (C-02)
Neraca Massa Total
4 HE-02 5
C6H
12O
6 = 3871,1558 kg
GF = 580,6734 kgH
2O = 14903,9498
kg
C6H
12O
6 =
3871,1558 kgGF = 580,6734 kgH
2O =
14903,9498 kg
C6H
12O
6 = 3871,1558
kgGF = 580,6734 kgH
2O =
14903,9498 kg
64 C-02
11
C6H
12O
6 = 3871,1558
kgGF = 580,6734 kgH
2O =
14903,9498 kg
C6H
12O
6 = 3871,1558
kgGF = 580,6734 kgH
2O =
14903,9498 kg
5S-02
6
C6H
12O
6 = 3871,1558
kgGF = 580,6734 kgH
2O =
14903,9498 kg
77IC 04 = 14903,9498 kg kg
�����������������������������������������������������������������������������������������������������4
9
97IC 04 = 14903,9498 kg kg
������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)6 11
C6H12O6 3871,1558 3871,1558H2O 14903,9498 14903,9498GF 580,6734 580,6734Total 19355,7790 19355,7790
F. HEAT EXCHANER 1 (HE-01)
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)7 8
Urea 554,9274 554,9274H2O 832,3910 832,3910Total 1387,3184 1387,3184
G. TANGKI STERILISASI 1 (S-01)
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)8 9
Urea 554,9274 554,9274H2O 832,3910 832,3910Total 1387,3184 1387,3184
H. COOLER 1 (C-01)
77IC 04 = 14903,9498 kg kg
�����������������������������������������������������������������������������������������������������4
HE-018
Urea = 554,9274 kgH
2O = 832,3910
kg
Urea = 554,9274 kgH
2O = 832,3910
kg
Urea = 554,9274 kgH
2O = 832,3910kg
8S-01
9
Urea = 554,9274 kgH
2O = 832,3910kg
97IC 04 = 14903,9498 kg kg
������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994
F-01
C6H
12O
6
BiomassC
5H
9NO
4
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)9 10
Urea 554,9274 554,9274H2O 832,3910 832,3910Total 1387,3184 1387,3184
I. FERMENTOR (F-01)
kmol4873,21
kmol
kg180,16
kg 3871,1558 =fermentor masuk )OH(C Gula 6126 =
C6H12O6 + ½ (NH2)2CO + 3/2 O2 C5H9NO4 + 3/2 CO2 + 5/2 H2O ...... (1)
Awal : 21,4873
Bereaksi: 18,4791 9,2396 27,7187 18,1749 18,1749 46,1977
Mencari feed urea
NH3 yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (1) adalah 18,4791 kmol, maka urea yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (2) yaitu:
CO(NH2)2 + H2O CO2 + 2 NH3 .................. (2)
kg 9274,554kmol
kg 60,06 kmol 11,0875
kmol 9,2396kmol 18,47912
1 dibutuhkan yang Urea
=×=
=×=
kg 1387,3184 kg 554,9274 % 40
% 100 40% urealarutan Feed =×=
Mencari feed udara
77IC 04 = 14903,9498 kg kg
�����������������������������������������������������������������������������������������������������4
C-0110
Urea = 554,9274 kgH
2O = 832,3910
kg
Urea = 554,9274 kgH
2O = 832,3910
kg
97IC 04 = 14903,9498 kg kg
������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994
F-01
C6H
12O
6
BiomassC
5H
9NO
4
Oksigen yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (1) sebesar 27,7187 kmol, asumsi kelebihan oksigen sebesar 20 %, maka oksigen yang dibutuhkan sebesar 1,2x27,7186 = 33,2624 kmol
Komposisi udara O2 = 21% mol dan N2 = 79% mol
Berat molekul udara = 29 kg/kmol
kg 4593,3790kmol
kg29kmol 33,2624
% 21
% 100udara Feed =××=
Penambahan seed 2,5 % dari larutan yang akan difermentasikan (US Petent 4,054,489)
Penambahan seed = 2,5 % x aliran 11= 2,5 % x 19355,7790 kg = 483,8945 kg
C6H12O6 + ½ (NH2)2CO + 3/2 O2 C5H9NO4 + 3/2 CO2 + 5/2 H2O ...... (1)
Awal : 21,4873 9,2396 33,2624
Bereaksi: 18,4791 9,2396 27,7187 18,1749 27,7187 46,1977
Sisa : 3,0082 0 5,5437 18,4791 27,7187 46,1977
97IC 04 = 14903,9498 kg kg
������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994
10
11
F-01
12
14
13 15
Larutan Urea = 1387,3184 kgUrea = 40 %H
2O = 60 %
C6H
12O
6 = 3871,1558 kg
GF = 580,6734 kgH
2O = 14903,9498
kg
C6H
12O
6
BiomassC
5H
9NO
4
Off gas:-O
2
-N2
-CO2
Seed = 483,8945 kg
Udara (excess 20%)= 4593,3790 kg
Neraca Komponen
Neraca Gula
Gula masuk = 21,4873 kmol x 180,16 kg/kmol = 3871,1558 kg
Gula yang bereaksi = 0,86 x 21,4783 kmol = 18,4791 kmol = 3329,1940 kg
Gula keluar = (21,4873-18,4791) kmol = 3,0082 kmol = 541,9618 kg
Neraca Urea
Urea masuk = 554,9274 kg
Urea yang bereaksi = 554,9274 kg
Urea keluar = 0 kg
Neraca CO2
CO2 yang terbentuk =18,4791 x 44,01 kg/kmol = 813.2652 kg
CO2 yang keluar = 813,2652 kg
Neraca O2
O2 masuk = 33,2624 kmol x 32 kg/kmol = 1064,3968 kg
O2 yang bereaksi = 27,7187 kmol x 32 kg/kmol = 886,9984 kg
O2 keluar = (33,2624 – 27,7187) kmolx 32 kg/kmol = 177,3984 kg
Neraca N2
N2 masuk =79/21 x 33,2624 kmol x 28 kg/kmol = 3503,6395 kg
N2 yang bereaksi = 0 kg
N2 keluar = 3503,6395 kg
Neraca Asam Glutamat, C5H9NO4
Asam Glutamat masuk = 0 kg
Asam Glutamat terbentuk = 18,4791 kmol x 147,13 kg/kmol = 2718,823 kg
Asam Glutamat keluar = 2718,823 kg
Neraca H2O
H2O masuk = air aliran 10 + air aliran 11
= (0,6 x 1387,3184) + (14903,9498) = 15736,3408 kg
H2O hasil reaksi = 46,1977 x 18,02 kg/kmol = 832,4825 kg
H2O keluar = 15736,3408 + 832,4825 = 16568,8233 kg
Neraca Massa Total
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
10 11 12 13 14 15
C6H12O6 - 3871,1558 - - - 541,9618
GF - 580,6734 - - - -
Seed - - 483,8945 - - -
Biomass - - - - - 1440,117
H2O 832,3910 14903,9498 - - - 16568,8233
Urea 552,9274 - - - - -
CO2 - - - - 813,2652 -
O2 - - - 1064,3968 177,3984 -
N2 - - - 3503,6395 3503,6395 -
C5H9NO4 - - - - - 2718,823
Jumlah 1376,3184 19355,779 483,8945 4568,0363 4494,331 21269,7251
TOTAL 25764,0282 25764,0282
C6H
12O
6
H2O
J. FILTER CENTRIFUGE
Neraca Massa Total
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
15 16 17
C6H12O6 541,9618 - 541,9618
Biomass 1440,1170 1440,1170 -
H2O 16568,8233 - 16568,8233
C5H9NO4 2718,8230 - 2718,8230
Jumlah 21269,7251 1440,1170 19829,6081
TOTAL 21269,7251 21269,7251
K. KOLOM RESIN EXCHANER (KR)
C5H9NO4 + NaOH NaC5H8NO4 + H2O .....(2)
Awal : 18,4791
Bereaksi: 18,4791 18,4791 18,4791 18,4791
Konversi 100 %
15 17
16
CF
C6H
12O
6 = 541,9618
kgC
5H
9NO
4= 2718,8230
kgBiomass = 1440,1170 kgH
2O =
16568,8233 kg
Biomass
C6H
12O
6 = 541,9618
kgC
5H
9NO
4= 2718,8230
kgH
2O =
16568,8233 kg
C6H
12O
6
H2O
Mencari Feed larutan NaOH 20 %
NaOH yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (2) = 18, 4791 kmol
kg 739,1640kmol
kgkmol 18,4791NaOHBerat =×=
kg 3695,82kg x739,1640% 20
% 100NaOHlarutan Feed ==
C5H9NO4 + NaOH NaC5H8NO4 + H2O .....(3)
Awal : 18,4791 18.4791
Bereaksi: 18,4791 18,4791 18,4791 18,4791
Sisa : 0 0 18,4791 18,4791
Neraca Komponen
Neraca Gula
Gula di aliran 18 = gula di aliran 20 = 541,9618 kg
Neraca H2O
Konversi 100 %
19
18KR
21
20
Larutan NaOH = 3695,82 kgNaOH = 20 %H
2O = 80 %
C6H
12O
6 = 541,9618 kg
C5H
9NO
4 = 2718,8230 kg
H2O = 16568,8233
kg
C6H
12O
6
H2O
NaC5H
8NO
4
H2O
H2O di aliran 18 + air di aliran 19 = air aliran 20 + air aliran 21
Karena proses batch, maka:
Air di aliran 20 = air di aliran 18 = 16568,8233 kg
Air di aliran 21 = air di aliran 19 + air hasil reaksi
= (0,8 x 3695,8200) + (18,4791 x 18,02) = 3289,6494 kg
Neraca Asam Glutamat, C5H9NO4
Asam Glutamat masuk = 18,4791 kmol x 147,13 kg/kmol= 2718,8230 kg
Asam Glutamat bereaksi = 18,4791 kmol x 147, 13 kg/kmol = 2718,8230 kg
Asam Glutamat keluar = (18,4791-18,4791) x 147,13 kg/kmol = 0 kg
Neraca CO2
CO2 yang terbentuk =18,4791 x 44,01 kg/kmol = 813.2652 kg
CO2 yang keluar = 813,2652 kg
Neraca NaOH
NaOH masuk = 18,4791 kmol x 40 kg/kmol = 739,1640 kg
NaOH yang bereaksi = 18,4791 kmol x 40 kg/kmol = 739,1640 kg
NaOH keluar = (18,4791 - 18,4791) kmolx 40 kg/kmol = 0 kg
Neraca Monosodium Glutamate
MSG masuk = 0 kg
MSG keluar = 18,4791 kmol x 169,11 kg/kmol = 3125,0006 kg
Neraca Massa Total
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
18 19 21 20
C6H12O6 541,9618 - - 541,9618
H2O 16568,8233 2956,6560 3289,6494 16568,8233
C5H9NO4 2718,8230 - - -
NaOH - 739,1640 - -
NaC5H9NO4 - - 3125,0006 -
Jumlah 19829,6081 3695,8200 6414,6430 17110,7851
Total 23525,4281 23525,4281
L. PERHITUNGAN RECYCLE YANG MASUK KE TANGKI PREPARASI
Sebanyak 42 % gula yang tidak bereaksi (sisa umpan yang tak bereaksi) akan di-recycle dan masuk kembali ke tangki preparasi.
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
20 Recycle Waste
C6H12O6 541,9618 227,7174 314,2444
H2O 16568,8233 6961,7556 9607,0677
Jumlah 17110,7851 7189,4730 9921,3121
Total 17110,7851 17110,7851
M. EVAPORATOR, CRYSTALIZER DAN CENTRIFUGE
Perhitungan Recycle
- Kelarutan MSG pada 350C = 74 kg/100 kg air, maka setelah proses kristalisasi sebesar 42,53 % MSG yang larut di recycle ke evaporator
- Pada proses evaporasi, air yang diuapkan sebesar 70 % dari air yang ada di umpan (A.25).
Komponen F M1 M2 M3 M4 R M5
MSG 3125,0006 X - X X 0,4253 X 0,5747 X
H2O 3289,6494 Y O,7 Y 0,3 Y 0,3 Y 0,5747(0,3Y) 0,15024Y
MSG
M = A.28+ A.24
X = 0,4253 X + 3125,0006 kg
= 5437,6207 kg
H2O
M = A.28 + A.24
Y = 0,17241 Y + 3289,6494 kg
= 3974,9748 kg
Komponen A.24 M A.25 A.26 A.27 R / A.28 A.29
A.26
evaporator crystalizer centrifugeM
A.25
A.24
R/A.28
A.27
A.29
MSG 3125,0006 5437,6207
- 5437,6207
5437,6207
2312,6201 3125,0006
H2O 3289,6494 3974,9748
2782,4834
1192,4924
1192,4924
685,3254 507,2067
EVAPORATOR
Asumsi: air yang diuapkan 70% dari air yang ada diumpan
Neraca Massa Total
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
24 28 26 25
H2O 3289,6494 685,3254 1192,4924 2782,4824
NaC5H9NO4 3125,0006 2312,6201 5437,6207 -
Jumlah 6414,6500 2997,9455 6630,1131 2782,4824
Total 9412,5955 9412,5955
KRISTALIZER
Evaporator 26
2528
24
NaC5H
8NO
4 =
2312,6201 kgH
2O = 685,3254 kg
NaC5H
8NO
4 =
3125,0006 kgH
2O = 3289,6494 kg NaC
5H
8NO
4
H2O
H2O
Kristalizer 2726
NaC5H
8NO
4 =
5437,6207 kgH
2O = 1192,4924 kg
NaC5H
8NO
4
H2O
Neraca Massa Total
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
26 27
H2O 1192,4924 1192,4924
NaC5H9NO4 5437,6207 5437,6207
Total 6630,1131 6630,1131
CENTRIFUGE
Neraca Massa Total
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
27 29 28
H2O 1192,4924 507,1670 685,3254
NaC5H9NO4 5437,6207 3125,0006 2312,6201
Jumlah 6630,1131 3632,1676 2997,9465
Total 6630,1131 6630,1131
N. DRYER
Kandungan air maksimum yang terdapat dalam produk MSG = 1 %
Centrifuge 29
28
27
NaC5H
8NO
4 =
5437,6207 kgH
2O = 1192,4924 kg NaC
5H
8NO
4
H2O
NaC5H
8NO
4
H2O
DRYER 30
31
29
NaC5H
8NO
4 =
3125,0006 kgH
2O = 507,1670 kg NaC
5H
8NO
4
H2O
H2O
Neraca Massa Total
KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
29 30 31
H2O 507,2670 31,2500 476,0170
NaC5H9NO4 3125,0006 3125,0006 -
Jumlah 3632,2676 3156,2506 476,0170
Total 3632,2676 3632,2676
Diagram Alir Proses Pembuatan MSG
Diagram Alir Proses Pembuatan MSG beserta Neraca Massanya
Top Related