![02 Laporan Praktek Kerja PS Madukismo - Fadhil Fahmi - I8316020 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/02-laporan-praktek-kerja-ps-madukismo-fadhil-fahmi-i8316020.jpg)
4 0 962 KB
LAPORAN PRAKTEK KERJA
PABRIK ALKOHOL DAN SPIRITUS (PS) MADUKISMO PT MADUBARU YOGYAKARTA Periode 23 Januari s.d. 23 Februari 2019
Disusun oleh : Fadhil Fahmi I 8316020
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2019
LAPORAN PRAKTEK KERJA
PABRIK ALKOHOL DAN SPIRITUS (PS) MADUKISMO PT MADUBARU YOGYAKARTA Periode 23 Januari s.d. 23 Februari 2019
Disusun oleh : Fadhil Fahmi I 8316020
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2019
i
Halaman Pengesahan Laporan Praktek Kerja
UNIVERSITAS SEBELAS MARET FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA
Nama
: Fadhil Fahmi
NIM
: I 8316020
Pabrik
: PT Madubaru Yogyakarta
Dosen Pembimbing
: Dr. Joko Waluyo, S.T., M. T.
Surakarta, Maret 2019 Dosen Pembimbing
Dr. Joko Waluyo, S.T., M.T. NIP 19860216 2014041 001
ii
Halaman Pengesahan Laporan Praktek Kerja
UNIVERSITAS SEBELAS MARET FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA
Nama
: Fadhil Fahmi
NIM
: I 8316020
Pabrik
: PT Madubaru Yogyakarta
Pembimbing Lapangan
: Syamsu Handoyo Kurniawan, S.T.
Mengetahui
Yogyakarta, 19 Februari 2019
Kepala PS Madukismo
Pembimbing Lapangan
Iwantara, S.T., M.Si.
Syamsu Handoyo Kurniawan, S.T.
iii
HALAMAN KONSULTASI PRAKTEK KERJA Nama No. Induk Mahasiswa Kerja Praktek di Pabrik Tanggal Mulai Pembimbing
: Fadhil Fahmi : I 8316020 : PT. Madubaru Yogyakarta : 23 Januari s.d. 23 Februari 2019 : Dr. Joko Waluyo, S.T., M.T.
No.
Konsultasi
Tanggal
Mhs
Paraf Dosen
Ket.
Jumlah konsultasi dengan masing-masing pembimbing minimal sebanyak 8 kali untuk dapat dinyatakan selesai. Dinyatakan selesai Tanggal : Dosen Pembimbing
Dr. Joko Waluyo, S.T., M.T. NIP 19860216 2014041 001 iv
HALAMAN PRESENSI / JADWAL KEGIATAN PRAKTEK KERJA Nama : Fadhil Fahmi NIM : I 8316020 Program Studi /Jurusan : DIII / Teknik Kimia Fakultas : Teknik Universitas : Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta Tempat Praktek Kerja : PT Madubaru Yogyakarta Waktu Praktek Kerja : 23 Januari s.d. 23 Februari 2018 No. Tanggal
Kegiatan
Lokasi
Paraf Mahasiswa Pembimbing
Yogyakarta, 23 Februari 2019 Pembimbing Lapangan
Syamsu Handoyo Kurniawan, S.T. v
KATA PENGANTAR Puji syukur alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan penulisan Laporan Praktek Kerja di Pabrik Alkohol dan Spiritus (PS) Madukismo Yogyakarta. Selama penyusunan Laporan Praktek Kerja ini kami banyak memperoleh bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Mujtahid Kaavessina, S. T., M. T., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
Dr. Dwi Ardiana Setyawardhani, S.T., M.T. selaku Koordinator Dosen Pembimbing Praktek Kerja.
3.
Dr. Joko Waluyo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Praktek Kerja.
4.
Iwantara, S.T., M.Si. selaku Kepala PS Maduksimo.
5.
Suhadi, S.T. dan Syamsu Handoyo Kurniawan, S.T. selaku Pembimbing Lapangan PS Maduksimo.
6.
Seluruh staf dan karyawan PS Madukismo yang membantu dalam memperoleh informasi dan data-data.
7.
Orang tua dan teman-teman atas doa, dukungan moral, dan material.
8.
Seluruh pihak terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini. Kami menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena
itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan laporan ini. Kami berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, Februari 2019
Penyusun
vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii HALAMAN KONSULTASI ........................................................................... iv KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix INTISARI......................................................................................................... x BAB I.
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pendirian Pabrik ........................................... 1 B. Lokasi Pabrik ......................................................................... 2 C. Bahan Baku dan Produk yang dihasilkan............................... 3 D. Organisasi Perusahaan ........................................................... 5 E. Jaminan Sosial........................................................................ 6
BAB II.
DESKRIPSI PROSES A. Konsep ................................................................................... 8 B. Diagram Alir Proses ............................................................... 8 C. Langkah-langkah Proses ........................................................ 9
BAB III.
SPESIFIKASI ALAT A. Spesifikasi Alat Utama........................................................... 25 B. Spesifikasi Alat Pendukung ................................................... 28
BAB IV.
UTILITAS A. Penyediaan Air ....................................................................... 31 B. Penyediaan Steam................................................................... 32 C. Penyediaan Tenaga Listrik ..................................................... 34 D. Penyediaan Udara Tekan........................................................ 34
BAB V.
PENGOLAHAN LIMBAH A. Jenis Limbah .......................................................................... 36 B. Karakteristik Limbah ............................................................. 37 C. Cara Pengolahan Limbah ....................................................... 37 vii
BAB VI.
LABORATORIUM A. Program Kerja ........................................................................ 40 B. Alat Laboratorium Utama ...................................................... 41 C. Prosedur Analisa .................................................................... 41
BAB VII. PENUTUP A. Kesimpulan ............................................................................ 43 B. Saran ....................................................................................... 43 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN TUGAS KHUSUS
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1
Lokasi Pabrik ............................................................................ 2
Gambar I.2
Struktur Organisasi ................................................................... 5
Gambar II.1
Diagram Alir Proses Produksi Alkohol PS Madukismo .......... 8
Gambar II.2
Skema Pembuatan Alkohol dan Spiritus .................................. 9
Gambar IV.1 Skema Distribusi Penggunaan Air di PS Madukismo .............. 30 Gambar IV.2 Skema Distribusi Penggunaan Steam di PS Madukismo ......... 30 Gambar IV.3 Skema Pengolahan Air Umpan untuk Boiler ........................... 31 Gambar IV.4 Skema Distribusi Penggunaan Listrik di PS Madukismo ........ 32
ix
INTISARI FADHIL FAHMI. (2019). “LAPORAN PRAKTEK KERJA PABRIK ALKOHOL DAN SPIRITUS (PS) MADUKISMO PT MADUBARU YOGYAKARTA”. PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK, UNIVERSITAS SEBELAS MARET, SURAKARTA. Pabrik Alkohol dan Spiritus (PS) Madukismo berada dalam satu lingkungan dengan PT Madubaru yang berbentuk badan hukum Perseroan Terbatas. Pimpinan tertinggi perusahaan ini yaitu seorang direktur yang langsung membawahi General Manager dan Kepala Bagian . Pabrik ini terletak di desa Padokan, kelurahan Tirtonimolo, kecamatan Kasihan, kabupaten Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta dan menempati area sekitar 30 hektar untuk kegiatan produksinya. Bahan baku pembuatan alkohol di PS Madukismo adalah tetes dan ragi Saccharomyces cereviceae. Tetes diperoleh dari hasil samping PG Madukismo. Alkohol yang dihasilkan ada 2 jenis, yaitu alkohol prima dan alkohol teknis. Alkohol prima yaitu alkohol yang mempunyai kadar minimal 95%, sedangkan alkohol teknis yaitu alkohol dengan kadar minimal 94%. Kapasitas produksi PS Madukismo sekitar 25.000 liter alkohol per hari yang terdiri dari 22.000 liter per hari alkohol prima dan 3.000 liter per hari alkohol teknis. Alkohol prima dijual langsung, sementara alkohol teknis diproses lebih lanjut menjadi spiritus dengan penambahan minyak tanah, metanol, dan methylen blue. Spiritus hanya diproduksi jika ada pesanan saja. PS Madukismo menggunakan metode fermentasi dalam proses produksinya. Proses ini meliputi proses pemasakan media, pembibitan, peragian (fermentasi), penyulingan, dan proses methylasi. Unit utilitas meliputi penyediaan listrik dengan kapasitas 1.200 kW, penyediaan air sebanyak 90 m3/jam, penyediaan udara bertekanan sebesar 12 m3/jam, dan penyediaan steam dengan kebutuhan sekitar 5 ton/jam Limbah yang dikeluarkan berupa cair, padat dan gas. Limbah cair terdiri dari vinasse, luther washer, dan air bekas pencucian tangki. Limbah padat berupa sludge (endapan sisa peragian), dan limbah gas berupa CO2 yang dihasilkan dari proses peragian. Limbah vinasse diolah dulu di Unit Pengolahan Limbah Cair (UPLC) dan dibuat Pupuk Cair. Laboratorium PS Maduksimo memiliki program kerja pengawasan dan analisis terhadap mutu produk. Kegiatan analisis yang dilakukan antara lain pemeriksaan bahan mentah, pemeriksaan produk setengah jadi, pengontrolan kualitas alkohol, dan pemeliharaan yeast.
x
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pendirian Pabrik Pada zaman pemerintahan kolonial Belanda, di sekitar wilayah Yogyakarta terdapat kurang lebih 17 pabrik gula. Pabrik–pabrik gula tersebut merupakan hasil karya pemerintahan Hindia Belanda pada masa penjajahan. Tahun 1942, Jepang menjajah Indonesia dan menguasai 12 pabrik gula yang tersisa. Saat proklamasi kemerdekaan, pemerintahan Republik Indonesia merebut semua industri gula dari penjajah Jepang dan kemudian membumihanguskannya. Pada tahun 1955, ketika pemerintahan sudah berjalan normal dan keadaan mulai pulih kembali, Sri Sultan Hamengkubuwono IX memprakarsai berdirinya kembali pabrik gula dengan tujuan–tujuan: a.
menampung para buruh bekas pabrik gula,
b.
meningkatkan dan menambah kesejahteraan dan kemakmuran rakyat, dan
c.
menambah pendapatan pemerintah pusat maupun daerah. Pabrik Gula dan Pabrik Spiritus Madukismo mulai dibangun pada
tanggal 14 Juni 1955 dengan bentuk perusahaan Perseroan Terbatas (PT) bernama Pabrik-Pabrik Gula Madubaru PT (P2G Madubaru PT) yang kemudian diresmikan tanggal 29 Mei 1958 oleh Presiden Soekarno. Pada tahun 1962, pemerintah melakukan nasionalisasi terhadap semua perusahaan di wilayah Indonesia dan membentuk suatu badan yang bernama Badan Pimpinan Umum Perusahaan Perkebunan Negara (BPUPPN) yang mempunyai tugas membawahi seluruh pabrik–pabrik gula di Indonesia. Pada tanggal 1 Maret 1962, Sri Sultan Hamengkubuwono IX selaku Presiden Direktur P2G Madubaru PT, menyerahkan PG Madukismo kepada pemerintah Republik Indonesia. Pada tahun 1968, pemerintah RI memberi kesempatan kepada pabrik-pabrik gula yang bermaksud menarik diri dari BPUPPN. Oleh karena 1
2
itu pada tanggal 3 September 1968 status pabrik kembali menjadi Perseroan Terbatas dan dinamakan P2G Madubaru PT, yang membawahi PG Madukismo dan PS Madukismo. Tahun 1978 kepemilikan saham berubah menjadi 25% dimiliki pemerintah RI dan 75% Sri Sultan Hamengkubuwono IX. Sejak tanggal 4 Maret 1984 s.d. 3 Maret 2004 dengan persetujuan Sri Sultan Hamengkubuwono IX selaku pemilik saham terbesar, P2G MADUBARU PT kembali dikelola oleh pemerintah Republik Indonesia yang bekerja sama dengan PT Rajawali Nusantara Indonesia (RNI). Maret 2004 hingga sekarang perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas dengan nama PT Madubaru mempunyai komposisi saham 65% milik Sri Sultan Hamengkubuwono X dan 35% milik PT RNI.
B. Lokasi Pabrik Pabrik gula dan spiritus dibangun di bekas pabrik gula Padokan yang berjarak 5 km di sebelah selatan kota Yogyakarta, tepatnya di kelurahan Tirtonirmolo, Kecamatan Kasihan, Kabupaten Bantul. Pabrik spiritus terletak dalam satu komplek dengan PG Madukismo, dengan fasilitas penunjang berupa rumah dinas, gedung dan perkantoran yang mempunyai luas lahan 276.000 m2 dengan status HGB (Hak Guna Bangunan).
Gambar I.1 Lokasi Pabrik
3
C. Bahan Baku dan Produk yang dihasilkan 1.
Bahan Baku Utama a.
Tetes Tetes (molasses) merupakan sirup gula yang tidak mengkristal setelah melalui proses kristalisasi. Tetes juga merupakan hasil samping industri gula yang masih mengandung sukrosa.
b.
Yeast (Ragi) Ragi adalah mikroorganisme bersel tunggal, tidak berklorofil, dan dipasok makanan berupa C, N dan nutrisi untuk pertumbuhannya. Yeast berukuran antara 5 hingga 20 mikron, dan berkembang biak dengan cara pembelahan dan fusi. Proses fermentasi selalu melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan enzim. Enzim digunakan sebagai biokatalisator yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia. Hampir semua fermentasi menggunakan yeast Saccharomyces cereviceae. Pada pabrik spiritus Madukismo jenis ragi yang digunakan adalah Saccharomyces cereviceae Jenis D.
2.
Bahan Pembantu a.
Pupuk urea [(NH2)2CO] Urea yang berwujud kristal putih berfungsi sebagai nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembangan yeast. Urea ditambahkan ke dalam medium fermentasi pada saat pemasakan. Jumlah pemakaian pupuk urea pada tangki masakan untuk sekali masak adalah 6 kg untuk masing-masing tangki 3A, 3B, dan 8/1-3.
b.
Pupuk NPK Pupuk NPK berwujud butiran berwarna coklat tua yang berfungsi sebagai nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembangan yeast, yaitu sebagai sumber nitrogen dan phosphat. Pupuk NPK ditambahkan ke dalam medium fermentasi pada saat pemasakan. Jumlah pemakaian pupuk NPK pada tangki masakan untuk sekali masak adalah 6 kg untuk masing-masing tangki 3A, 3B dan, 8/1-3.
4
c.
Asam Sulfat (H2SO4) Asam sulfat dalam proses produksi digunakan untuk mengatur pH dan menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Asam sulfat ditambahkan pada tangki masakan sebanyak 3 liter untuk masing-masing tangki 3A, 3B, dan 8/1-3 setiap kali masak.
d.
TRO (Turkey Red Oil) TRO berfungsi sebagai anti buih selama proses fermentasi berlangsung. Jumlah pemakaiannya sebanyak 2 liter untuk setiap tangki T-26. TRO ditambahkan jika terjadi buih yang hebat pada saat fermentasi.
e.
Superfloc Superfloc
digunakan
pada
tangki-tangki
fermentasi
untuk
mengendapkan kotoran, sehingga tidak timbul kerak dalam menara distilasi. Endapan yang terjadi dikeluarkan setiap dua kali pemakaian pada setiap tangki. Jumlah pemakaian untuk setiap tangki T-26 yaitu 300 gram yang dilarutkan terlebih dahulu ke dalam 1 liter alkohol, kemudian ditambahkan 20 liter air. 3.
Produk Kapasitas produksi PS Madukismo sekitar 25.000 liter alkohol per hari, yang terdiri dari : a.
Alkohol Prima Alkohol yang mempunyai kadar minimal 95% (v/v) dengan jumlah kurang lebih 70% dari keseluruhan produk alkohol rata–rata, yang terutama digunakan untuk kepentingan laboratorium, farmasi, dan kosmetik. Jumlah alkohol prima yang dihasilkan sekitar 22.000 liter per hari.
b.
Alkohol Teknis Alkohol dengan kadar minimal 94% dengan jumlah kurang lebih 30% dari keseluruhan produk rata-rata. Alkohol ini selanjutnya dijadikan spiritus dengan cara penambahan minyak tanah, methanol, dan methylen blue. Jumlah alkohol teknis yang dihasilkan sebanyak
5
3.000 liter per hari. Sedangkan untuk spiritus hanya diproduksi jika ada pesanan saja.
D. Organisasi Perusahaan Struktur organisasi Pabrik Gula dan Pabrik Spiritus Madukismo bergabung menjadi satu, sebab kedua pabrik tersebut berada di bawah naungan satu perusahaan yaitu PT Madubaru, seperti di bawah ini :
Direktur
Kabag. SDMUmum
SPI
Kabag. Pabrikasi
General Manager
Kabag. Instalasi
Kabag. AktKeu
Kabag. Tanaman
Kabag. Pemasaran
Kepala PS
Kepala PS
Wakil Kepala PS
Staf Instalasi
Pompa Mesin
Listrik
Pengolahan Limbah
Staf Pabrikasi
Sulingan
Peragian
Masakan
Pembersihan Air
Ketel
Gambar I.2 Struktur Organisasi Gambar I.2 menunjukkan struktur organisasi di PG dan PS Madukismo. Kepala PS di bawah langsung Direktur dan membawahi beberapa Kasi seperti Staf Instalasi dan Staf Pabrikasi.
1.
Tenaga Kerja Berdasarkan atas sifat hubungan kerja dengan perusahaan, maka karyawan di PT Madubaru terdiri dari 2 bagian yaitu: a.
Karyawan tetap:
6
b.
2.
1.
Karyawan Pimpinan
2.
Karyawan Pelaksana
Karyawan tidak tetap : 1.
Karyawan kontrak waktu tertentu dalam pabrik
2.
Karyawan kontrak waktu tertentu luar pabrik
3.
Karyawan borong
Jam Kerja Masa suling pabrik spiritus Madukismo selama 24 jam per hari dan dibagi menjadi 3 shift yaitu: 1.
Shift I dengan jam kerja 06.00 – 14.00 WIB
2.
Shift II dengan jam kerja 14.00 – 22.00 WIB
3.
Shift III dengan jam kerja 22.00 – 06.00 WIB Penggantian shift (rolling) setiap seminggu sekali. Sedangkan
jam kerja untuk karyawan non shift adalah sebagai berikut: 1.
Hari Senin s/d Kamis, jam 06.30 – 15.00 WIB
2.
Hari Jumat dan Sabtu, jam 06.30 – 11.30 WIB Karyawan non shift istirahat satu jam sehari, yaitu dari jam
11.30 – 12.30 WIB. Untuk karyawan yang bekerja di luar jam kerja dan di luar hari kerja (Minggu/Hari Libur Nasional), perusahaan menghitung sebagai kerja lembur.
E. Jaminan Sosial Jaminan sosial karyawan pabrik PT Madubaru berupa: a.
Semua karyawan diikutsertakan dalam program BPJS Ketenagakerjaan dan BPJS Kesehatan.
b.
Ada jaminan hari tua dengan pemberian hak pensiunan untuk karyawan tetap sebesar 70% gaji pokok.
c.
Tersedianya poliklinik yang dilengkapi dengan apotek, dokter dan juru rawat untuk karyawan dan keluarga.
7
d.
Penyediaan rumah dinas untuk karyawan tetap berdasarkan penunjukan direksi. Untuk karyawan yang tidak mendapatkan rumah dinas oleh perusahaan diberikan tunjangan pengganti uang sewa,.
e.
Karyawan berhak membeli gula tiap bulan dengan harga pokok. Pada akhir masa giling, karyawan mendapat jatah gula cuma-cuma dengan jumlah ditentukan oleh perusahaan.
f.
Sarana ibadah, sara olahraga dan sarana kesenian.
BAB II DESKRIPSI PROSES A. Konsep Bahan baku pembuatan alkohol di PS Madukismo adalah tetes dan ragi Saccharomyces cereviceae. Tetes diperoleh dari hasil samping PG Madukismo. Alkohol yang dihasilkan ada 2 jenis, yaitu alkohol prima dan alkohol teknis. Alkohol prima yaitu alkohol yang mempunyai kadar minimal 95%, sedangkan alkohol teknis yaitu alkohol dengan kadar minimal 94%. Proses yang digunakan untuk memproduksi alkohol adalah fermentasi dengan bantuan ragi Saccharomyces cereviceae dan tetes sebagai media fermentasi. Secara umum berlangsung dua tahap reaksi, yaitu: 1.
Hidrolisis Sukrosa Sukrosa sebagai disakarida dihidrolisis oleh air menjadi monosakarida, yaitu glukosa dan fruktosa. Reaksinya sebagai berikut: H2 SO4 C6 H12 O6 C H O C12 H22 O11 + H2 O → + 6 12 6 glukosa sukrosa fruktosa
2.
Pemecahan Glukosa dan Fruktosa Monosakarida (glukosa dan fruktosa) dari proses hidrolisis menjadi media fermentasi. Pada proses ini monosakarida diubah menjadi etanol dengan bantuan yeast Saccharomyces cereviceae.. C6 H12 O6 yeast 2C2 H5 OH → + 2CO2 monosakarida etanol
B. Diagram Alir Proses Diagram Alir Proses pembuatan alkohol di PS Madukismo ditampilkan pada Gambar II.1.
8
10
DIAGRAM ALIR PROSES PEMBUATAN ALKOHOL PS. MADUKISMO
Steam Air Sungai Air Bersih
Voorwarmer
Kondensor MK
Voorwarmer
Kondensor MK
Kondensor VK
Kondensor NK
Kondensor RK
Pendingin Hasil Tangki Kandungan Hasil
Feeding MK
Feeding MK
Pendingin Hasil
Pendingin Hasil
Voorloop Column (45 Plate) Teknis
Urea, NPK, Sulfat
Prima
Plate 15
Udara
Rectifiser Column (63 Plate)
Bibit
Nachloop Column (63 Plate)
T 22
T 25
Maische Column A
Maische Column B
(16 Plate)
(16 Plate)
Plate 21 Plate 19 Plate 15 Plate 12
Tangki Tetes T 26 T 3A 9000 Lt
T 3B 9000 Lt
Lutter Wasser
T8 9000 Lt
Vinasse CO2 Air Bekas BFW Sludge
Gambar II.1 Diagram Alir Proses Produksi Alkohol PS Madukismo
9
10
Tetes Tebu NPK Asam Sulfat Urea
Air
Pemasakan Superflog TRO
Bibit
Peragian Media
Air
CO2
Endapan/sludge
Pupuk Organik
Penyulingan
Vinase
UPLC Alkohol Murni
Pucamadu Sungai (Pupuk Cair Madubaru)
Alkohol Teknis Minyak tanah
Methylen Blue Metil Alkohol
Methylasi
Spiritus
Gambar II.2 Skema Pembuatan Alkohol dan Spiritus
C. Langkah- langkah Proses Proses pembuatan alkohol dan spiritus yang ditampilkan pada Gambar II.2 di PS Madukismo terdiri dari beberapa tahap, yaitu: 1.
Proses Masakan
2.
Proses Pembibitan
3.
Proses Peragian (Fermentasi)
4.
Proses Penyulingan
5.
Proses Methylasi (untuk spiritus)
11
1.
Proses Masakan Proses
masakan
adalah
pembuatan
adonan
untuk
perkembangbiakan yeast dalam tahap fermentasi. Pembuatan adonan ini meliputi pengenceran tetes dengan oBrix tinggi menjadi °Brix tertentu, penambahan nutrien (NPK dan Urea), serta pengaturan pH dengan penambahan asam sulfat. Peralatan utama pada stasiun pemasakan terdiri dari: a.
Tangki Ukur Tetes Terdapat 3 buah tangki ukur tetes, yaitu : -
Tangki ukur AB kapasitas 2.500 liter,
-
Tangki ukur 6A kapasitas 2.500 liter, dan
-
Tangki ukur 6B kapasitas 2.500 liter.
Pada tangki AB terdapat dinding pemisah vertikal yang membagi dua bagian, sedangkan pada tangki 6A dan 6B tidak terdapat dinding pemisah. Tetes dari tangki penimbun diambil secara volumetrik dengan menggunakan tangki ukur. Tangki ukur AB digunakan untuk mengisi tangki adonan 3A dan 3B, sedangkan tangki 6A dan 6B digunakan untuk mengisi tangki 8. Masing-masing tangki ukur terdapat begel-begel untuk mengetahui volume tetes. 1 begel setara dengan 100 liter. b.
Tangki Adonan Terdapat 5 buah tangki adonan, yaitu : -
Tangki adonan 3A kapasitas 9.000 liter
-
Tangki adonan 3B kapasitas 9.000 liter
-
Tangki adonan 8/1 kapasitas 9.000 liter
-
Tangki adonan 8/2 kapasitas 9.000 liter
-
Tangki adonan 8/3 kapasitas 9.000 liter Proses masakan merupakan proses pembuatan adonan yang
terdiri dari dua macam, yaitu :
12
a.
Pembuatan Adonan Bibit (Starter) Proses ini dilakukan pada tangki 3A dan 3B masing-masing dengan kekentalan 14oBrix dan 18oBrix. Langkah-langkah pembuatan adonan bibit adalah sebagai berikut: Pembuatan Adonan Bibit pada Tangki 3A 1.
Membersihkan tangki dengan air sebelum digunakan.
2.
Mengisi tangki dengan air sebanyak 7.600 liter, kemudian menyalakan pengaduk.
3.
Mengumpankan tetes sebanyak 1.400 liter dari tangki AB sehingga volume total menjadi 9.000 liter dan kepekatan 14oBrix.
4.
Menambahkan 6 kg Urea, 6 kg NPK, dan 3 liter asam sulfat sehingga pH larutan berkisar 4,8.
5.
Mematikan pengaduk ketika adonan telah homogen. Adonan siap dipompakan ke tangki pembibitan pertama (tangki 22) dan tangki pembibitan utama (tangki 25).
Pembuatan Adonan Bibit pada Tangki 3B 1.
Membersihkan tangki dengan air sebelum digunakan.
2.
Mengisi tangki dengan air sebanyak 7.400 liter, kemudian menyalakan pengaduk.
3.
Mengumpankan tetes sebanyak 1.600 liter dari tangki AB sehingga volume total menjadi 9.000 liter dan kepekatan 18oBrix.
4.
Menambahkan 6 kg Urea, 6 kg NPK, dan 3 liter asam sulfat sehingga pH larutan berkisar 4,8.
5.
Mematikan pengaduk ketika adonan telah homogen. Adonan siap dipompakan ke tangki pembibitan pertama (tangki 22) dan tangki pembibitan utama (tangki 25).
b.
Pembuatan Adonan Fermentasi Utama
13
Proses ini dilakukan pada tangki 8/1, 8/2, dan 8/3 dengan volume masing–masing 9.000 liter. Tangki 8/1 dan 8/2 digunakan dalam pembuatan adonan, sedangkan tangki 8/3 hanya digunakan untuk menyuplai air saja. Langkah-langkah pembuatan adonan fermentasi utama sebagai berikut: 1.
Membersihkan tangki 8/1 dan 8/2 dengan air.
2.
Mengisi tangki dengan air sebanyak 3.300 liter, lalu menyalakan pengaduk.
3.
Menambahkan tetes sebanyak 5.700 liter dari tangki 6A ke tangki 8/1 dan 5.700 liter dari tangki 6B ke tangki 8/2 sehingga volume total 9.000 liter untuk masing-masing tangki dengan kepekatan 55Brix.
4.
Menambahkan 6 kg Urea dan 6 kg NPK
5.
Mematikan pengaduk ketika adonan telah homogen. Adonan siap dipompakan ke tangki fermentasi utama (tangki 26). Asam sulfat tidak ditambahkan ke dalam adonan karena
adonan
ini
akan
digunakan
dalam
fermentasi.
Fermentasi
memanfaatkan bantuan mikroba Saccharomyces cereviceae untuk memecah monosakarida menjadi etanol. 2.
Proses Pembibitan Pembibitan
merupakan
usaha
pembiakkan
yeast
(Saccharomyces cereviceae) untuk mendapatkan sel dalam jumlah tertentu. Jumlah sel yeast harus ditingkatkan agar fermentasi dapat berjalan cepat dan optimal. Pembuatan bibit ini dilakukan secara bertingkat yang terdiri dari: a.
Pembibitan di laboratorium
b.
Pembibitan di tangki–tangki starter
c.
Pembibitan di tangki pembibitan Tahap a dan b hanya dijalankan sekali, yaitu pada waktu awal
pabrik spiritus akan mulai produksi atau pada saat tertentu ketika bibit
14
baru yang lebih produktif diperlukan. Sedangkan tahap c dijalankan terus menerus selama proses produksi.
Pembibitan di Laboratorium Langkah-langkah pembibitan di laboratorium sebagai berikut: 1.
Menyiapkan 6 buah erlenmeyer 50 cc, mengisinya masing-masing 30 cc larutan tetes 6oBrix steril. Setiap 1 liter larutan tetes steril terkandung 1 gr Urea, 0,3 gr NPK, dan 1 cc asam sulfat sehingga pH mencapai 4,5 - 5. Laboratorium membuat 2 liter larutan tetes steril, kemudian mengambil 30 cc untuk masing-masing erlenmeyer. Memasukkan ke dalam tiap erlenmeyer yeast murni, lalu menutup dengan kapas (untuk menghindari kontaminasi dari luar) dan menyimpannya selama 24 jam pada suhu kamar. Timbulnya buih merupakan tanda bahwa mikroba hidup atau berkembang biak.
2.
Memasukkan 1 liter larutan tetes steril 14ºBrix ke dalam erlenmeyer 2 liter sebanyak 6 buah. Kemudian menambahkan nutrien dan asam sulfat hingga pH mencapai 4,5–5. Untuk 1 liter tetes membutuhkan 1 gr urea, 0,3 gr NPK, dan 1 cc asam sulfat.
3.
Setelah 24 jam, memasukkan larutan bibit dari dari langkah (1) ke langkah (2) sehingga volume masing–masing 1.090 cc. Kemudian menyimpan larutan dalam inkubator selama 24 jam pada suhu 30ºC. Larutan ini nantinya digunakan untuk pembibitan di pabrik.
Pembibitan di Tangki Starter Diperlukan 3 buah tangki, yaitu: a. Tangki karlsberger (tangki 19) b. Tangki pembibitan tingkat I (tangki 20) c. Tangki pembibitan tingkat II (tangki 21) Langkah–langkah pembuatan bibit di tangki–tangki starter adalah sebagai berikut: a.
Pembibitan pada Tangki 19
15
-
Membersihkan tangki dengan air mendidih sebelum digunakan.
-
Mengumpankan 10 liter larutan tetes 14Brix dengan pH 4,8 dari tangki 3A.
-
Menambahkan bibit dari laboratorium sebanyak 2 botol masingmasing 1.090 cc sehingga volume total 12.180 cc atau 12 liter.
-
Menyimpan larutan dalam inkubator selama 24 jam pada 28oC 30ºC sambil dialirkan udara ke dalam media secara pelan selama 3 jam setiap 5 jam. Pemberian udara saat inkubasi (aerob)
bertujuan
membantu
perkembangbiakan
mikroba
dan
menghambat pembentukan alkohol. b.
Setelah berumur 24 jam, memindahkan isi tangki ke tangki 20.
Pembibitan pada Tangki 20 -
Membersihkan dan mensterilkan tangki sebelum digunakan.
-
Memasukkan 36 liter tetes 14Brix yang sudah steril.
-
Menambahkan seluruh bibit dari tangki 19 sehingga volume total 48.180 cc atau 48 liter. Larutan didiamkan selama 24 jam sambil dialiri udara seperti pada langkah (a).
c.
Setelah 24 jam, memindahkan larutan ke tangki 21.
Pembibitan pada Tangki 21 -
Mengalirkan seluruh bibit dari tangki 20 ke dalam tangki 21.
-
Menambahkan larutan tetes 14Brix sebanyak 432 liter dan pH 4,8 dari tangki 3A sehingga volume total 480.180 cc atau 480 liter. Setelah itu disimpan selama 24 jam dengan aliran udara seperti langkah (a).
-
Memindahkan larutan ke tangki pembibitan pertama (tangki 22).
Pembuatan bibit di tangki pembibitan Pembuatan bibit ini berlangsung pada tangki pembibitan pertama (tangki 22) dan tangki pembibitan utama (25). a.
Pembibitan pada Tangki 22
16
Tangki 22/1-3 dilengkapi dengan tangki CO2 pada bagian atas serta pipa-pipa air pendingin yang berupa sparger dan pipa udara (sprayer)
dalam
tangki.
Pipa
pendingin
berguna
untuk
mempertahankan suhu larutan 30C. Gas CO2 yang terbentuk dikeluarkan melalui tangki CO2. Kemungkinan adanya alkohol yang ikut menguap akan terembunkan oleh air pendingin yang ada di dalamnya. Udara dialirkan lewat sprayer selama 4 jam pada awal proses. Langkah-langkah pembibitan pada tangki 22 adalah sebagai berikut : 1.
Memasukkan semua bibit dari tangki 21 ke dalam tangki 22/1. Kemudian menambahkan larutan tetes 14Brix dari tangki 3A hingga volume total 3.010 liter.
2.
Setelah 8 jam, mengalirkan bibit dari tangki 21 lainnya dialirkan ke tangki 22/2 dan ditambahkan larutan tetes 14Brix dari tangki 3A hingga volume total 3.010 liter.
3.
Setelah bibit dalam tangki 22/1 diinkubasi selama 16 jam, mengambil 350 liter bibit dari tangki ini lalu memindahkannya ke tangki 22/3. Sisanya dialirkan ke tangki pembibitan utama (tangki 25/1).
4.
Menambahkan 2.660 liter larutan tetes 14Brix dari tangki 3A ke tangki 22/3 yang berisi 350 liter larutan dari tangki 22/1 sehingga volume total 3.010 liter lalu menginkubasi larutan selama 16 jam dengan aerasi 4 jam pertama.
5.
Delapan jam setelah pemindahan ini, larutan di tangki 22/2 telah berumur 16 jam. Mengalirkan 350 liter larutan dari tangki 22/2 ke tangki 22/1 yang kosong dan menambahan tetes dari tangki 3A hingga volume 3.010 liter. Sisanya siap dipindahkan ke tangki 25/2. Siklus pembibitan secara kontinyu dan semua tangki 22
akan bekerja bergantian serta mengalami masa kosong selama 8 jam. Aktivitas sel yang mengkonsumsi gula pada larutan tetes
17
ditunjukkan dengan turunnya nilai oBrix sehingga larutan semakin encer. b.
Pembibitan pada tangki 25 Terdapat 3 buah tangki pembibitan utama yaitu tangki 25/1, 25/2, dan 25/3. Tangki dilengkapi dengan pipa air pendingin dan sparger serta tangki CO2 di atasnya. Langkah–langkah pada proses pembibitan utama adalah sebagai berikut: 1.
Membersihkan tangki sebelum digunakan.
2.
Mengalirkan 2.660 liter bibit dari tangki 22 secara gravitasi ke tangki 25/1 dengan kekentalan 4°Brix - 6°Brix.
3.
Menambahkan 6.340 liter larutan tetes dari tangki 3A dengan kekentalan 14°Brix dan 9.000 liter dari tangki 3B dengan kekentalan 18ºBrix sehingga volume total 18.000 liter dengan kekentalan berkisar 14°Brix - 18°Brix. Pemberian udara (aerasi) selama 4 jam pada awal proses dan suhu dijaga tetap pada 28oC– 30oC.
4.
Setelah 16 jam, memindahkan seluruh larutan ke tangki peragian utama (tangki 26). Setelah 8 jam dari pengisian pertama, tangki 25/2 diisi
dengan cara yang sama. 8 jam kemudian tangki 25/1 telah berusia 16 jam dan siap dialirkan ke tangki 26. Pada saat yang sama tangki 25/3 diisi dengan cara yang sama. Demikian seterusnya, sehingga tiap– tiap tangki mengalami kosong selama 8 jam. Perubahan suhu, pH, dan oBrix diamati dan dicatat setiap 2 jam.
3.
Proses Peragian (Fermentasi) Peragian (fermentasi) merupakan inti dari produksi alkohol karena terjadi proses pengubahan monosakarida (glukosa dan fruktosa) yang terkandung dalam tetes menjadi alkohol. Proses fermentasi berlangsung pada kondisi anaerob dengan menggunakan bakteri
18
Saccharomyces cereviceae di dalam tangki peragian. Tangki peragian utama ada 10 buah dengan kapasitas masing–masing 75.000 liter. C6 H12 O6 Saccharomyces cereviceae 2C2 H5 OH → + 2CO2 monosakarida etanol Langkah–langkah yang dijalankan pada proses peragian utama adalah: 1.
Memasukkan seluruh bibit dari tangki 25 ke dalam tangki 26.
2.
Menambahkan 9.000 liter larutan tetes 55ºBrix dari tangki 8/1 dan 9.000 liter air dari tangki 8/3.
3.
Setelah 2 jam, menambahkan 9.000 liter tetes 55ºBrix dari tangki 8/2 dan 9.000 liter air dari tangki 8/3 ke tangki 26.
4.
Setelah 2 jam, menambahkan lagi 9.000 liter tetes 55ºBrix dari tangki 8/1 dan 9.000 liter air dari tangki 8/3 sehingga volume larutan pada tangki 26 adalah 72.000 liter.
5.
Menambahkan air sebanyak 3.000 liter agar volumenya mencapai 75.000 liter. Setelah homogen, mengukur kekentalan larutan sebagai kekentalan awal.
6.
Mengukur perubahan kekentalan (ºBrix), suhu, dan pH setiap 2 jam. Proses fermentasi berlangsung selama ± 48-50 jam pada setiap tangki 26. Akhir fermentasi ditandai dengan konstannya kekentalan larutan tetes yaitu sekitar 7ºBrix.
7.
Menambahkan 200 gram superfloc pada larutan tetes untuk membantu pengendapan dan 100 gram lagi pada sepuluh jam pertama fermentasi. Superfloc dilarutkan dalam 1 liter alkohol dan 20 liter air.
8.
Menambahkan 2 liter TRO untuk mengatasi timbulnya buih akibat aktivitas yeast. Aerasi tidak diberikan lagi pada tangki fermentor seperti tangki–
tangki sebelumnya, karena yeast tidak lagi dikembangkan melainkan hanya melakukan pemecahan monosakarida menjadi etanol.
19
4.
Proses Penyulingan Proses penyulingan merupakan cara untuk memisahkan suatu campuran yang terdiri dari 2 komponen atau lebih melalui pemanasan untuk memperoleh produk dengan kemurnian lebih tinggi. Distilasi merupakan
proses
pemisahan
berdasarkan
perbedaan
volatilitas
komponen–komponen yang terkandung di dalam larutan. Destilat yang dihasilkan mengandung lebih banyak komponen yang lebih volatil, sedangkan residu mengandung lebih banyak komponen dengan volatilitas rendah. Titik didih alkohol adalah 78,15ºC. Pada suhu tersebut alkohol akan menguap, sedangkan cairan lainnya yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi akan tertinggal dalam kolom. Dengan metode distilasi alkohol dipisahkan dari komponen–komponen lain yang terkandung dalam beslag (cairan hasil fermentasi). Pada unit penyulingan, PS Madukismo menggunakan empat kolom pemisah, yaitu: a.
Maische Column
b.
Voorlop Column
c.
Rectifizer Column
d.
Nachloop Column Sistem yang digunakan dalam tiap kolom adalah open steam.
Steam sebagai pemanas mengalami kontak langsung dengan cairan yang akan disuling. Untuk pemanasan digunakan steam bersuhu 110C dan bertekanan 0,5 kg/cm2. Panas dari steam akan menguapkan alkohol setelah tercapai keseimbangan antara fase uap dan fase cair. Uap alkohol yang dihasilkan, diembunkan dengan menggunakan kondensor dengan media pendingin air. a.
Maische Column (Kolom Kasar) PS Madukismo mempunyai dua unit maische column yang terdiri dari 5 segmen dan tiap segmen mempunyai 4 plate kecuali pada segmen paling bawah tidak terdapat plate, sehingga jumlah plate totalnya adalah 16 plate. Pada dua segmen paling bawah diberi
20
isolator untuk mencegah kehilangan panas uap dan penurunan suhu uap yang masuk karena pengaruh dari luar. Beslag dari tangki fermentasi utama dengan kadar alkohol sekitar 10% sebelum masuk ke maische column lebih dulu dialirkan melalui voorwarmer
yang berfungsi sebagai
preheater. Di
voorwarmer larutan tetes dipanaskan dengan memanfaatkan panas dari hasil atas kolom. Sebaliknya larutan beslag juga dimanfaatkan untuk
membantu
mendinginkan
hasil
atas
sehingga
dapat
mengembunkan sebagian alkohol. Beslag yang telah mengalami pemanasan awal, ditampung pada tangki pengatur pemasukan (feeding tank). Fungsi tangki pemasukan adalah untuk mengatur debit beslag yang masuk agar konstan. Beslag masuk pada plate paling atas (plate 16) dengan suhu 70C. Pada maische column terjadi pemisahan alkohol dari beslag, sehingga diperoleh hasil bawah berupa vinase dengan kadar air 99% volum yang kemudian dibuang sebagai limbah, serta hasil atas berupa alkohol muda dengan kadar sekitar 45% - 50% volume pada 90ºC. Hasil atas maische column diumpankan ke voorloop column untuk pemurnian lebih lanjut. b. Voorlop Column Voorloop column berfungsi menghilangkan aldehid yang ada dalam feed (destilat dari maische colomn). Voorloop column terdiri dari 12 segmen dan setiap segmen mempunyai 4 plate, kecuali segmen paling bawah yang hanya mempunyai 1 plate sehingga total terdapat 45 plate pada kolom ini. Feed masuk pada segmen ke 5 dan plate ke 15 (dari bawah) dengan kadar alkohol 45% - 50%, sedangkan steam masuk pada segmen pertama. Aldehid yang memiliki titik didih 20ºC akan lebih mudah menguap. Penguapan aldehid akan membawa banyak alkohol sehingga untuk mengontrol
21
agar tidak seluruh uap alkohol terbawa menjadi alkohol teknis, maka dilakukan refluks. Hasil bawah
voorloop column merupakan alkohol muda
dengan kadar 25% – 30 % yang selanjutnya digunakan sebagai umpan rectifizer column (kolom pemurnian). Hasil atas berupa uap alkohol teknis dengan kadar sekitar 94% kemudian dilewatkan dalam kondensor I dan kondensor II. Sebagian alkohol teknis direfluks, sedangkan alkohol yang tidak di-refluks akan masuk pada pendingin dan selanjutnya ditampung pada tangki penampung alkohol teknis. c.
Rectifizer Column Kolom ini terdiri dari 11 segmen dengan 6 plate pada setiap segmennya kecuali pada segmen paling bawah berisi 3 plate sehingga total terdapat 63 plate. Umpan dari voorloop column masuk ke rectifizer column pada segmen ke 3 dan plate ke 15 dengan suhu 82ºC.
Steam dari bawah bertemu dengan umpan yang masuk dari atas (segmen ke-3). Panas dari steam menyebabkan alkohol menguap karena adanya kontak panas dari steam. Uap alkohol selanjutnya masuk ke kondensor yang berjumlah 2 buah. Dalam kondensor, uap alkohol akan mengalami kondensasi menjadi alkohol prima dengan kadar minimal 95%. Dari kondensor, alkohol masuk ke dalam pendingin dan kemudian disimpan ke dalam tangki penyimpanan alkohol prima. Pada rectifizer column hasil bawah diperoleh berupa luther washer dengan kadar 99% air. Luther washer masih bersuhu tinggi, sehingga untuk menurunkan suhunya dilakukan injeksi air sungai. Luther washer ditampung dalam sebuah tangki sebelum masuk Unit Pengolahan Limbah Cair (UPLC).
22
Selain hasil atas berupa alkohol prima, rectifizer column juga menghasilkan hasil samping berupa alkohol 55% yang keluar dari segmen ke-4 (plate nomor 16 s.d. 19). Hasil samping selanjutnya masuk ke nachloop column. d. Nachloop Column Nachloop column berfungsi untuk memisahkan alkohol dari hasil tengah rectifizer column sehingga menjadi alkohol 95% sebagai hasil atas, air (luther washer) sebagai hasil bawah. Nachloop column sebanyak satu unit terdiri dari 11 segmen dengan 6 plate pada setiap segmen, kecuali pada segmen ke 4 yaitu tanpa plate dan segmen paling bawah yang hanya berisi 3 plate. Total terdapat 63 plate pada kolom distilasi ini. Umpan masuk ke nachloop column pada segmen ke-4 dan plate ke 15 pada suhu 83C, sementara steam masuk dari dasar kolom pada suhu 110C. Steam memberikan panas sehingga alkohol terpisahkan dari umpan dalam fase uap. Uap alkohol naik ke atas kemudian diembunkan dengan kondensor I dan II. Sebagian alkohol di-refluks dan sebagian disimpan dalam tangki penyimpanan.
5.
Proses Methylasi Tahap akhir pembuatan spiritus adalah proses denaturasi dan pewarnaan (methylasi). Methylasi merupakan proses pencampuran alkohol teknis dengan denaturan, filler, dan zat warna tertentu untuk menghasilkan spiritus. Metanol sebagai denaturan, minyak tanah sebagai filler, dan methylen blue sebagai pewarna ditambahkan ke dalam alkohol teknis dengan komposisi tertentu. Pencampuran ini berada di bawah pengawasan bea cukai. Pembuatan spiritus menggunakan alkohol teknis dengan kadar sekitar 94% dari voorloop coloumn. Proses denaturasi adalah penambahan bahan-bahan tertentu ke dalam alkohol sehingga tidak dapat digunakan lagi dalam pembuatan minuman keras. Biasanya bahan yang
23
ditambahkan bersifat racun dan sukar untuk dapat dipisahkan. Penambahan warna bertujuan untuk membedakan bahwa alkohol tersebut tidak dapat dikonsumsi dan mengandung racun. Penambahan metanol, minyak tanah, dan pewarna methylen blue berdasarkan ketentuan bea cukai. Misal untuk membuat spiritus dengan menggunakan 60.000 liter alkohol 94% digunakan komposisi: 1.
Jumlah methanol ditambahkan =
1 180
×
60.000×94% 50%
= 1.410 liter 2.
Jumlah minyak tanah = 0,4 jumlah methanol = 0,4 1.410 liter = 564 liter
3.
Jumlah methylen blue = =
jumlah methanol 400 1.410 400
× 96
× 96
= 338,4 gr Perbandingan alkohol dan bahan–bahan yang ditambahkan adalah sebagai berikut : -
Alkohol 94%
= 60.000
liter
-
Minyak tanah
=
564
liter
-
Methanol
= 1.410
liter
-
Methylen blue =
338,4 gram
Pencampuran dilakukan di suatu tangki yang dinamakan tangki methylasi. Tangki tersebut berjumlah dua buah yang masing–masing mempunyai kapasitas 30.000 liter. Pengadukan dilakukan selama 2 jam hingga campuran spiritus homogen.
BAB III SPESIFIKASI ALAT A. Spesifikasi Alat Utama 1.
Tangki Adonan (T-3A/B dan T-8/1-3) Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 5 unit
Prinsip Kerja
: Mencampur tetes, urea, NPK, dan asam sulfat hingga mencapai oBrix tertentu
Fungsi
: Pembuatan adonan untuk pembibitan dan fermentasi
Bentuk
: Silinder tegak tertutup
Kapasitas
: 9.000 liter
Dimensi
: D = 2 m; T = 3,46 m
Bahan Konstruksi : Plat besi
2.
Tangki Pembibitan Pertama (T-22) Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 3 unit
Prinsip Kerja
: Mencampur adonan dengan yeast dalam proses aerob
Fungsi
: Pembiakan awal bibit
Bentuk
: Silinder tegak tertutup
Kapasitas
: 3.010 liter
Dimensi
: D = 1,8 m; T = 2,17 m
Bahan Konstruksi : Plat besi
3.
Tangki Pembibitan Utama (T-25) Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 3 unit
24
25
Prinsip Kerja
: Mencampur adonan dengan yeast dalam proses aerob.
Fungsi
: Pembiakan bibit lanjutan sebelum fermentasi
Bentuk
: Silinder tegak tertutup
Kapasitas
: 18.000 liter
Dimensi
: D = 3 m; T = 4,025 m
Bahan Konstruksi : Plat besi
4.
Tangki Peragian Utama (T-26) Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 10 unit
Prinsip Kerja
: Fermentasi
monosakarida
menjadi
alkohol
dengan bantuan yeast dalam kondisi anaerob Fungsi
: Fermentor utama
Bentuk
: Silinder tegak
Kapasitas
: 75.000 liter
Dimensi
: D = 4,5 m; T = 5,5 m
Bahan Konstruksi : Plat besi
5.
Maische Column (Kolom Kasar) Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 2 unit
Prinsip Kerja
: Memisahkan
alkohol
dari
air
berdasarkan
perbedaan volatilitas Fungsi
: Pembentukkan alkohol muda dengan kadar 45% hingga 50%
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Tray
Dimensi
: D = 1,2 m; T = 5,4 m
Bahan Konstruksi : Tembaga
26
6.
Voorloop Column Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 1 unit
Prinsip Kerja
: Memisahkan
impurities
alkohol
dari
air
berdasarkan perbedaan volatilitas Fungsi
: Penyulingan distilat maische column menjadi alkohol teknis dengan kadar 94%
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Bubble cap
Dimensi
: D = 0,8 m; T = 8,8 m
Bahan Konstruksi : Stainless steel
7.
Rectifizer Column (Kolom Prima) Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 1 unit
Prinsip Kerja
: Memisahkan
alkohol
dari
air
berdasarkan
perbedaan volatilitas Fungsi
: Penyulingan distilat voorlooop column menjadi alkohol prima dengan kadar 95%
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Bubble cap
Dimensi
: D = 1,25 m; T = 12,12 m
Bahan Konstruksi : Stainless steel
8.
Nachloop Column Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 1 unit
Prinsip Kerja
: Memisahkan
alkohol
dari
air
berdasarkan
perbedaan volatilitas Fungsi
: Penyulingan hasil samping rectifizer column menjadi alkohol prima dengan kadar 95%
27
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Bubble cap
Dimensi
: D = 0,65 m; T = 12,85 m
Bahan Konstruksi : Tembaga
B. Spesifikasi Alat Pendukung 1.
Kondensor Maische Column Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 2 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
Fungsi
: Pengembunan distilat maische column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 0,26 dan 0,4 m; T = 2,8 m dan 2,0 m; P tube = 1,5 m
Jumlah Tube
: 148 tube
Susunan Tube
: Triangular pitch
Bahan Konstruksi : Stainless steel
2.
Kondensor Voorloop Column Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 2 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
Fungsi
: Pengembunan distilat voorloop column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 0,7 dan 0,4 m; T = 2,8 m dan 2,0 m;
Jumlah Tube
: 148 tube
Susunan Tube
: Triangular pitch
28
Bahan Konstruksi : Stainless steel
3.
Kondensor Rectifizer Column Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 2 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
Fungsi
: Pengembunan distilat rectifizer column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 1,2 dan 0,55 m; T = 2,8 m dan 2,0 m
Jumlah Tube
: 122 tube
Susunan Tube
: Triangular pitch
Bahan Konstruksi : Tembaga
4.
Kondensor Nachloop Column Pabrik Pembuat
: VEB Machine Und Apparatebau
Jumlah
: 2 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
Fungsi
: Pengembunan distilat nachloop column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 0,65 dan 0,4 m; T = 2,7 m dan 2,0 m
Susunan Tube
: Triangular pitch
Bahan Konstruksi : Tembaga
5.
Pendingin Voorloop Column Jumlah
: 1 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
29
Fungsi
: Pendinginan distilat dari voorloop column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 0,41; T = 1,98 m
Bahan Konstruksi : Tembaga
6.
Pendingin Rectifizer Column Jumlah
: 1 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
Fungsi
: Pendinginan distilat dari rectifizer column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 0,7; T = 2,7 m
Bahan Konstruksi : Tembaga
7.
Pendingin Nachloop Column Jumlah
: 1 unit
Prinsip Kerja
: Menukar panas dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah.
Fungsi
: Pendinginan distilat dari nachloop column
Bentuk
: Silinder tegak
Jenis
: Shell and tube
Dimensi
: D = 0,65; T = 2,7 m; P = 2 m
Bahan Konstruksi : Tembaga
BAB IV UTILITAS Utilitas merupakan unit proses yang menyediakan bahan penunjang suatu operasi atau proses sehingga operasi atau proses tersebut dapat berjalan lancar. Di PS Madukismo terdapat unit-unit utilitas yang meliputi: 1. Pengadaan air, 2. Pengadaan steam, 3. Pengadaan energi listrik, 4. Pengadaan udara tekan
A. Penyediaan Air Kebutuhan air PS Madukismo dipenuhi dari sungai Winongo yang terletak kira-kira 1 km sebelah timur pabrik. Air yang dipergunakan dibagi menjadi dua, yaitu air kali dan air bersih. Air kali berasal dari air sungai yang telah disaring, sedangkan air bersih merupakan air sungai yang diolah di unit pembersih air. Unit pembersih air terdiri dari 2 unit yang digunakan secara bergantian, dengan kapasitas 80-90 m3/jam. Setiap unit terdiri dari: 1.
Tangki saringan pasir Tangki saringan pasir berfungsi menyaring kotoran-kotoran yang terdapat dalam air sungai.
2.
Tangki hydrophor Tangki hydrophor berfungsi membuat tekanan dan kecepatan air konstan dengan tekanan maksimum 4 kg/cm2. Unit pembersih air juga dilengkapi dengan bak dengan volume 22,5
m3 yang berfungsi sebagai penyedia air proses, MCK, dan lainnya. Juga terdapat tangki penguras dengan volume 24,915 m3 yang selalu terisi penuh dengan air bersih. Tangki penguras berfungsi sebagai penyedia air pencuci untuk tangki-tangki unit pembersih air. Penggunaan air di PS Madukismo secara sederhana ditampilkan pada Gambar IV.1. 30
31
Air sungai Winongo
Penyaring Air
Tangki Saringan Pasir
Tangki Decarbolite
Tangki Saringan Arang Aktif Air untuk proses Tangki Hydrophor
Pendingin hasil V, N, R Pencuci drum alkohol Pendingin tangki pembibitan Pendingin tangki masakan Pendingin tangki peragian Pendingin unit distilasi Limbah
Gambar IV.1 Skema Distribusi Penggunaan Air di PS Madukismo
B. Penyediaan Steam PS Madukismo memiliki satu buah ketel uap untuk pemenuhan steam, dengan bahan bakar batu bara. Batu bara yang diperoleh dari Semarang. Jenis ketel uap dengan merk Basuki Pratama Engineering yang digunakan adalah pipa api dengan dilengkapi ruang bakar. Kondisi uap yang berasal dari PG Madukismo suhunya sekitar 120ºC-130ºC dengan tekanan 0,5-0,8 kg/cm2. Jumlah pemakaian steam berkisar antara 4-5 ton/jam. Penggunaan steam di PS Madukismo dapat dilihat pada Gambar IV.2.
Maische Column Boiler PS Madukismo
Distilasi
Voorloop Column Rectifizer Column Nachloop Column
Gambar IV.2 Skema Distribusi Penggunaan Steam di PS Madukismo
32
Air Umpan Boiler (Boiler Feed Water) Air yang digunakan untuk umpan boiler berasal dari sungai Winongo. Air dari sungai Winongo melalui penyaringan sebelum ditampung di tangki penampung. Air umpan boiler terlebih dahulu dilunakkan supaya kontaminan penyebab kerak tidak ikut masuk dalam boiler. Unit softener berfungsi untuk menghilangkan kesadahan. Pada tangki softener ditambahkan resin Na+ untuk mengikat Ca2+ (kalsium) dan Mg2+ (magnesium) yang merupakan komponen pembentuk kerak mineral CaCO3/MgCO3. Kerak yang menempel pada dinding boiler dapat menghambat perpindahan panas. Bila konsentrasi Ca dan Mg yang diikat oleh resin Na+ sudah terlalu banyak, maka akan terjadi kejenuhan dan air menjadi sadah dengan total hardness CaCO3 di atas 4 ppm. Maka pada tangki softener harus dilakukan regenerasi dengan NaCl (garam dapur). Air yang telah mengalami proses kimia dalam tangki softener, disebut dengan soft-water. Reaksi yang terjadi pada softener adalah sebagai berikut : Reaksi Pengikatan Ca2+ dan Mg2+ oleh Resin Na+ CaSO4 + 2 R-Na → R2Ca + Na2SO4 MgSO4 + 2 R-Na → R2Mg + Na2SO4 Reaksi pada Regenerasi R2Ca + 2 NaCl → 2 R-Na + CaCl2 R2Mg + 2 NaCl → 2 R-Na + MgCl2 Air Sungai Filter Bak Penampung Softener Air Umpan Boiler Gambar IV.3 Skema Pengolahan Air Umpan untuk Boiler
33
C. Penyediaan Tenaga Listrik Penyediaan listrik di PS Madukismo berasal dari PLN dan PG Madukismo. PG memiliki 3 buah generator turbin uap dan 2 buah generator diesel sebagai pembangkit listrik. Generator turbin uap digunakan pada saat masa giling, sedangkan generator diesel digunakan pada saat masa tidak giling dan listrik dari PLN mati. Daya yang dihasilkan tiap generator uap sebesar 1.200 kW. Penggunaan listrik di PS Madukismo selama 1 jam sekitar 220 kW. Daya ini digunakan untuk menggerakkan motor-motor pada pabrik, penerangan pabrik, serta alat-alat elektronik kantor.
D. Penyediaan Udara Tekan Udara bertekanan digunakan untuk aerasi pembiakan sel-sel yeast pada tangki-tangki pembibitan. Kebutuhan udara disediakan oleh sebuah kompresor bertenaga listrik yang terdapat pada stasiun peragian. Sebelum dialirkan ke tangki pembibitan, udara ditampung dalam tangki kompresor udara dan dilewatkan pada tangki penyaring udara supaya diperoleh keluaran berupa udara bersih. Kebutuhan udara untuk aerasi sebesar 12 m3/jam.
BAB V PENGOLAHAN LIMBAH Sebagaimana
proses
produksi
pada
umumnya,
PS
Madukismo
menghasilkan limbah yang harus diolah lebih dulu sebelum dibuang. Cara pengolahan limbah berbeda-beda tergantung jenis dan karakteristik limbah.
A. Jenis Limbah Limbah yang dihasilkan oleh PS Madukismo, terdiri dari: 1.
Limbah Padat Limbah padat yang dihasilkan merupakan sludge (endapan sisa peragian). Dalam sehari satu tangki dapat menghasilkan sekitar 5 drum endapan hasil peragian. Limbah ini dibuang begitu saja tanpa dimanfaatkan.
2.
Limbah Gas Limbah gas yaitu gas CO2 yang dialirkan dari proses pembibitan dan peragian. Gas ini langsung dibuang ke udara bebas.
3.
Limbah Cair Limbah cair yang dihasilkan dari PS Madukismo, terdiri dari: a. Vinase Vinase merupakan hasil bawah dari maische column (kolom kasar). Limbah ini tidak langsung dibuang karena mengandung sedikit alkohol (1%). Vinase dihasilkan dari hasil bawah maische column dalam jumlah cukup besar dengan COD 120.000 mg/liter, suhu 100oC, pH 4 hingga 5, BOD 50.000 ppm, warna hitam kecoklatan, dan bersifat korosif. Vinase dialirkan ke Unit Pengolahan Limbah Cair (UPLC). b. Luther Washer Luther washer merupakan hasil bawah dari rectifizer column dan mempunyai kadar alkohol relatif rendah. Limbah ini langsung dibuang tanpa pengolahan lebih dulu karena tidak membahayakan. 34
35
c. Air Pencucian Air bekas pencucian tangki dan drum serta alat-alat lainnya langsung dibuang tanpa pengolahan lebih dulu.
B. Karakteristik Limbah Karakteristik limbah dapat ditinjau dari sifat fisik, kimia, dan biologi. Berikut ini adalah beberapa parameter yang diamati dari limbah PS Madukismo: 1. Fisik
: Warna keruh dan pekat, suhu relatif tinggi, konsisten kental, berat jenis relatif tinggi (zat organik terlarut), zat padat tersuspensi, dan terdapat buih.
2. Kimia
: pH cenderung rendah dan kandungan senyawa organik.
3. Biologi
: Bakteri patogen/ apatogen, fungi, virus, algae.
C. Cara Pengolahan Limbah Sistem pengolahan yang dipakai dalam mengelola limbah cair vinasse di PS Madukismo adalah perpaduan antara pengolahan secara fisik, mekanis, biologis, kimia, dan kimia-fisika. Tahapan pengolahan limbah PS Madukismo secara garis besar dibagi menjadi 3 tahap : 1.
Primary Treatment
2.
Secondary Treatment
3.
Tertiary Treatment
1. Primary Treatment Tahap perlakuan ini terdiri dari penyaringan dan pembersihan limbah dari benda–benda mengapung (seperti sisa serat, sisa potongan kayu, dan partikel padat. Tahap pertama ini dilakukan untuk memperlancar proses dan melindungi kerusakan peralatan yang dipakai pada tahap berikutnya.
36
2. Secondary Treatment Pada tahap ini digunakan perlakuan kimia dan biologi. Perlakuan kimia mendahului perlakuan biologi. a.
Perlakuan Kimia -
Sedimentasi dengan bahan kimia pengendap partikel (koagulan) untuk mengendapkan partikel diskrit dan menurunkan kadar BOD dan suspended solid.
-
Koagulasi dan flokulasi lanjut untuk mengendapkan partikel mikro yang lolos dari koagulasi sebelumnya.
b.
Perlakuan Biologi Perlakuan limbah secara biologi dilakukan setelah limbah diolah secara kimia. Pada perlakuan biologi dilakukan netralisasi pH, yang mana diharapkan pH dalam suasana netral atau sedikit basa (6 – 7,9). Perlakuan biologi memanfaatkan bantuan mikrobakteri untuk menguraikan limbah. Dalam perlakuan ini dilakukan secara aerob dan anaerob.
c.
Biokontrol Biokontrol digunakan sebagai uji coba apakah limbah cair yang dibuang sudah tidak mematikan organisme perairan. Untuk itu pada bak biokontrol dimasukkan biokontrol meliputi algae dan ikan.
3. Tertiary Treatment Tahap pengolahan ini bertujuan untuk menghilangkan unsurunsur tertentu. Pada proses ini dilakukan: a.
Saringan multimedia, digunakan untuk menangkap partikel-partikel.
b.
Adsorbsi, digunakan untuk menyerap bahan-bahan yang belum mampu diolah pada tahap sebelumnya. Pada tahap adsorbsi ini digunakan karbon aktif.
c.
Actived zeolith digunakan sebagai ion exchange untuk menangkap ion-ion, baik anion maupun kation.
37
Setelah melalui semua proses diatas, kemudian limbah yang sudah diolah di proses lanjut menjadi pupuk cair dengan menambahkan formula tertentu. Pupuk Cair yang dihasilkan mempunyai merk PUCAMADU yang sebagian besar dipakai untuk tanaman tebu.
BAB VI LABORATORIUM A. Program Kerja Peran laboratorium di suatu industri kimia sangat penting, karena laboratorium bertugas melakukan analisis terhadap bahan baku hingga produk. Dengan demikian laboratorium berperan dalam menjaga kualitas atau mutu produk yang dihasilkan. PS Madukismo mempunyai laboratorium untuk melakukan pengawasan dan analisis demi terjaganya mutu produk. Adapun kegiatan analisis di laboratorium PS Madukismo yaitu: 1.
Pemeriksaan Bahan Mentah Bahan mentah yang dimaksud yaitu tetes. Pemeriksaan tetes dilakukan secara harian dan periodik. Pemeriksaan harian meliputi berat jenis dan o
Brix. Sementara itu pemeriksaan periodik dilakukan setiap dua minggu
sekali dengan cara mengumpulkan data analisis harian kemudian dilakukan analisis yang meliputi berat jenis, oBrix, kadar glukosa, dan kadar sukrosa. 2.
Pemeriksaan Produk Setengah Jadi Pemeriksaan terhadap produk setengah jadi dilakukan setiap dua jam sekali, yaitu menganalisis oBrix sampel. Selain itu analisis juga dilakukan terhadap sampel hasil fermentasi sebelum masuk maische column.
3.
Pengontrolan Kualitas Alkohol Pengontrolan kualitas alkohol dilakukan secara harian dan periodik. Secara harian sampel alkohol dari setiap menara distilasi diambil untuk dianalisis berat jenisnya. Secara periodik pula yaitu setiap 15 hari dilakukan analisis total meliputi indeks bias, berat jenis, kadar aldehid, uji logam berbahaya, sisa penguapan.
4.
Pemeliharaan Yeast Yeast dipelihara dalam media agar-agar dan setiap 2 minggu sekali dipindahkan ke media agar-agar baru.
38
39
B. Alat Laboratorium Utama 1.
Pengaduk gelas dan gelas beker digunakan untuk analisa berat jenis.
2.
Refraktometer digunakan untuk melihat nilai oBrix.
3.
Alkoholmeter digunakan untuk mengukur kadar alkohol.
4.
Eksikator digunakan untuk mengeringkan dan mendinginkan sample.
5.
Piknometer digunakan untuk analisa berat jenis.
C. Prosedur Analisa 1.
Analisis Berat Jenis dan oBrix a.
Mengambil 15 gram tetes dan menambahkan 135 ml aquades, mengaduk perlahan dengan pengaduk gelas hingga tetes larut semua.
b.
Memasukkan larutan ke dalam piknometer yang bersih dan kering serta telah diketahui nilai airnya lalu menutupnya.
c.
Menimbang piknometer beserta isinya dan mengukur suhunya.
d.
Membagi berat larutan dengan nilai airnya diperoleh berat jenis larutan, lalu mencocokan pada tabel diperoleh oBrix yang belum terkoreksi.
e.
Mencocokkan suhu larutan dengan tabel diperoleh oBrix yang telah terkoreksi.
2.
Analisis Kadar Alkohol a.
Memasukkan sampel sebanyak 1.000 ml ke dalam labu distilasi.
b.
Mendistilasi larutan dan menampung distilatnya dalam labu takar hingga diperoleh volume tepat 500 ml.
c.
Mendinginkan distilat dalam lemari es sampai suhu sedikit di bawah 15C.
d.
Menggunakan alkoholmeter untuk memperoleh berat jenis pada 15C, kemudian mencocokkan pada tabel untuk mengetahui kadar alkoholnya.
3.
Analisis Berat Jenis a.
Menimbang piknometer yang bersih dan kering dalam keadaan kosong.
40
b.
Mengisi piknometer dengan sampel sampai tanda garis.
c.
Memasukkan piknometer beserta sampel di dalamnya ke dalam gelas beaker berisi es pada suhu 15C selama 30 menit.
4.
d.
Mengeringkan piknometer lalu menimbangnya.
e.
Membagi beratnya dengan nilai airnya maka diperoleh berat jenis.
Pembuatan Media Bahan-bahan yang digunakan adalah: -
Tetes brix 6
: 1 liter
-
Tauge
: 250 gram
-
Pisang ambon
: 5 biji
-
Pepton
: 10 gram
-
Urea
: 1gram
-
NPK
: 0,3 gram
-
H2SO4
: 1 ml
-
Agar-agar
: 2 sachet
-
Glukosa
: 20 gram
Langkah-langkah pembuatan media sebagai berikut: a.
Menambahkan tetes dengan Urea, NPK, dan H2SO4 serta tauge.
b.
Merebus dan menyaring larutan.
c.
Menambahkan pisang ambon pada hasil saringan.
d.
Merebus dan menyaring kembali, kemudian menambahkan pepton, glukosa, dan agar-agar.
e.
Menuangkan larutan ke dalam tabung reaksi 10 ml, mensterilkannya dan mendiamkan hingga dingin.
f.
Menanam yeast setelah larutan dingin.
BAB VII PENUTUP A. Kesimpulan 1.
PS Madukismo menggunakan metode fermentasi dalam proses pembuatan alkohol. Fermentasi memanfaatkan yeast Saccharomyces cereviceae dan menggunakan tetes dari PG Madukismo sebagai media fermentasi.
2.
PS Madukismo menghasilkan produk utama alkohol dan spiritus. Kapasitas produksi 25.000 liter alkohol/hari, yang terdiri dari 22.000 liter alkohol prima dengan kadar minimal 95% dan 3.000 alkohol teknis dengan kadar minimal 94%. Alkohol teknis diolah menjadi spiritus dengan menambahkan denaturan dan zat warna.
B. Saran 1.
Penangkapan gas karbon dioksida untuk mengurangi emisi gas rumah kaca, sekaligus dimanfaatkan untuk industri soda, dry ice, dan pertanian.
2.
Perlunya pengolahan limbah cair sesuai dengan AMDAL agar PH, BOD, COD, dan karakteristik limbah bisa diterima oleh lingkungan dan tidak mencemari.
41
