Perancangan Reaktor Pembuatan Margarin Dari Minyak Kedelai [PDF]

Citation preview

I. PENDAHULUAN 1.1 Margarin Margarin pertama kali ditemukan dan dikembangkan oleh Mege Mouries pada tahun 1870 di Perancis dengan menggunakan lemak sapi. Margarin dimaksudkan sebagai pengganti mentega dengan rupa, bau, kosistensi rasa dan nilai gizi yang hampir sama dengan mentega. Margarin merupakan emulsi dengan tipe emulsi Water in Oil (W/O) yaitu fase air berada dalam fase minyak atau lemak (Ketaren,1986). Syarat umum suatu margarin antara lain mengandung tidak kurang 80% lemak, bahan pengemulsi, garam, bahan pengawet, pewarna, pewangi (dalam batas yang aman) serta vitamin. Adapun komposisi kimia margarin dapat dilihat pada Tabel 1.1 dibawah ini. Tabel 1.1 Komposisi Margarin



Persyaratan mutu margarin menurut SII no. 4/S.1172 adalah sebagai berikut : 1. Kadar air : max 16% 2. Lemak : min 80 % 3. Derajat asam : max 0,3 ml N lindillOO gr lemak 4. Bilangan peroksida : max 1 mg oksigenll 00 gr lemak -+ setelah 1 bulan : max 3 mg oksigen l00 gr lemak 5. Garam : 2%-4% 6. Logam-logam yang membahayakan kesehatan : negatif 7. Asam benzoat 1 Na - benzoat : max 0,2 % 8. Keadaan : tidak boleh tengik dan betjamur 9. Bau, rasa dan warna : normal Lemak yang digunakan dalam pembuatan margarin dapat berasal dari lemak hewani atau lemak nabati. Lemak hewan yang biasa digunakan adalah lemak babi (lard) dan lemak



sapi (tallow), sedangkan minyak nabati yang biasanya digunakan adalah minyak kelapa, minyak kelapa sawit, minyak biji kapas, minyak wijen, minyak kedelai, minyak jagung, dan minyak gandum. Minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan margarin harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1. Bilangan Iod yang rendah 2. Warna minyak kuning muda 3. Flavor minyak yang baik 4. Titik beku dan titik cair disekitar suhu kamar 5. Asam lemak yang stabil 6. Jenis minyak yang digunakan sebagai bahan baku harus banyak terdapat disuatu daerah.



1.2 Bahan Baku Bahan baku dari margarin umumnya adalah lemak nabati, skim milk/milk, bahan pengawet, garam, emulsifier, air, katalis nikel, dan gas H2. Namun didalamnya bisajuga ditambahkan vitamin A & vitamin D.



1.2.1 Lemak Nabati Lemak nabati yang akan digunakan dalam industri margarin kali ini adalah minyak kedelai karena hampir 90% dari produk minyak kedelai digunakan di bidang pangan dan dalam bentuk telah dihidrogenasi. Lebih dari 50% produk pangan dibuat dari minyak kedelai terutama margarin dan shortening melalui proses hidrogenasi, karena minyak kedelai mengandung kurang lebih 85% asam lemak tidak jenuh. Secara fisik setiap biji kedelai berbeda dalam hal warna, ukuran, dan bentuk biji, dan juga terdapat perbedaan pada komposisi kimianya. Perbedaan sifat fisik dan kimia tersebut dipengaruhi oleh verietas dan kondisi dimana kedelai itu tumbuh. Minyak kedelai terdiri dari trigliserida sebesar 90% - 95%, sedangkan sisanya ialah fosfotida, asam lemak bebas, sterol dan tokoferol. Jumlah fosfotida dalam kedelai sekitar 2% yang terdiri dari lesithin dan sephalin. Asam lemak dalam minyak kedelai sebagian besar terdiri dari asam lemak esensial yang sangat dibutuhkan oleh tubuh. [1, p.248] Komposisi Minyak Kedelai : 1. Phospatida = 0,045 % 2. Unsaponiviable = 0,3 %



3. FFA = 0,05 % 4. Trigliserida = 99,6050 %, terdiri dari : • Asam Linoleat = 40,5 % • Asam Lonilenat = 7 % • Asam Oleat = 24 % • Asam Stearat = 4 % • Asam Palmitat = 11 % Tabel 1.2 Sifat-sifat Kimia Minyak Kedelai



Tabel 1.3 Standar Mutu Minyak Kedelai



Syarat-syarat Minyak Nabati Untuk Pembuatan Margarin Minyak nabati yang dapat dipakai sebagai bahan baku untuk pembuatan margarin harus memenuhi syaratsyarat sebagai berikut [1, pI65-166]: 1. Mempunyai bilangan iod yang rendah. Jumlah ikatan rangkap dalam minyak ditentukan dengan mengukur bilangan iod. Makin besar bilangan iod, maka jumlah ikatan rangkap semakin besar dan titik



caimya semakin rendah, dan sebaliknya. Lemak yang mempunyai bilangan iod yang rendah lebih tahan terhadap kerusakan, karena proses oksidasi. 2. Warna kuning minyak kuning muda lebih diinginkan Warna yang diinginkan pada margarin adalah wama kuning mentega (buttery low). Minyak nabati yang telah mempunyai wama kuning misalnya minyak kelapa sawit, jika dijadikan margarin cukup sedikit ditambahkan beta karotene, sedangkan pembuatan margarin dari minyak nabati yang berwama pucat, harns ditambahkan beta karotene dan lesitin dalam jumlah yang lebih besar, sehingga diperoleh warna kuning mentega. 3. Flavour minyak yang baik Minyak dan lemak umumnya mempunyai flavour yang tidak enak, sehingga flavour ini perlu dihilangkan dengan proses deodorisasi. 4. Asam Lemak yang stabil Ketidakjenuhan asam lemak berpengaruh terhadap kerusakan lemak oleh proses oksidasi. Asam linoleat (2 ikatan rangkap), sedangkan asam linoleat mudah teroksidasi dari asam oleat (1 ikatan rangkap). Untuk mempertinggi stabilitas dan titik cair lemak dapat dilakukan dengan cara hidrogenasi. 5. Titik beku yang tinggi dan titik cair di sekitar suhu badan. Jika margarin dimakan, maka margarin sebaiknya mencair dalam mulut, sehingga mudah dicerna. Pada suhu kamar, margarin harus mempunyai konsistensi plastis, dan hal ini penting jika digunakan sebagai bahan pelapis (pengoles) dalam roti. 6. Jenis minyak yang digunakan harus banyak terdapat disuatu daerah. Hal ini berhubungan erat dengan kontinuitas proses produksi dan segi ekonomis. Jika bahan banyak terdapat di suatu daerah, maka harganya relatif murah dan ongkos-ongkos transportasi ke pabrik lebih rendah.



1.2.2 Garam, Vitamin A&D Dalam pembuatan margarine penambahan garam, vitamin A&D ini dimaksudkan sebagai bahan tambahan atau bisa juga digunakan dalam penambah rasa dalam margarin, sehingga penambahanya pun tergantung dari tiap - tiap negara yang memproduksi margarin itu sendiri. Menurut Standar Nasional Indonesia tentang margarin telah dengan tegas mensyaratkan penambahan vitamin A dan D kedalam margarin khususnya untuk



margarin meja. Kadar vitaman A yang diharuskan pada mentega dan margarin 1.4003.500 IV per 100 gram, sedangkan kadar vitamin D 250-350 IV per 100 gram. [3]



1.2.3 Skim Milk Penambahan skim milk yang mengandung kasein ini dimaksudkan sebagai bahan pembentuk emulsi dalam margarin, dan menambah aroma agar rasa dari margarin yang dihasilkan tersebut tidak jauh berbeda dengan mentega. [31]



1.2.4 Emulsifier Agent dan Bahan Pengawet Untuk menstabilkan emulsi yang terbentuk, maka biasanya ditambahkan bahan untuk menstabilkan emulsi (Emilsifying Agent); misalnya pati, gliserin, gelatin, kuning telur, kasein, albumin, lesitin. Lesitin termasuk dalam katagori non polar dan banyak digunakan dalam pembuatan margarin yang komposisi alaminya terdapat dalam minyak kedelai dan diperoleh dari pemisahan minyak pada proses pemurnian degumming oil. [6, p.632]. Pada pembuatan marga.ri.n ini, lesitin digunakan untuk mengurangi daya percik produk apabila digunakan untuk menggoreng karena air yang ada dalam produk diikat oleh minyak, memperpanjang daya simpan, karena produk dinyatakan rusak apabila terjadi pemisahan komponen minyak dan air, dan memperkeras tekstur agar tidak meleleh pada suhu kamar. [3] Dan sebagai bahan pengawet margarin digunakan Natrium Benzoat karena dalam mempunyai kadar racun yang rendah, naniun dalam penggunaannya dalam industri margarin ini dibatasi hingga 0,1 %. Adapun sifatsifatnya ditampi1kan pada tabel I.3. Tabel 1.4 Sifat - sifat Natrium Benzoat [7, p.215 ] :



1.2.5 Katalis Pada proses pembuatan margarin, diguanakan proses hidrogenasi dengan menggunakan katalis Nikel. Nikel merupakan katalis yang sering digunakan dalam proses Hidrogenasi, sedangkan jenis katalis lain seperti paladium, platina, dan cooper chromite jarang dipergunakan. Hal ini disebabkan karena nikel lebih ekonomis dan lebih efisien daripada logam lainnya, selain itu nikel mungkin juga mengandung sejumlah kecil Al dan Cu yang berfungsi sebagai promotor dalam proses hidrogenasi minyak.[l, p. 226]. Adapun sifat sifat nikel ditampilkan pada tabel 1.5. Tabel 1.5 Sifat-sifat Nikel



1.2.6 Hidrogen Hidrogen ini merupakan komponen penting dalam proses hirogenasi minyak, karena dengan penambahan gas hidrogen ini dapat mengubah asam lemak tak jenuh menjadi asam lemak jenuh, sehingga akan mengurangi tingkat ketidakjenuhan minyak atau lemak.



II. URAIAN PROSES 2.1 Hidrogenasi Hidrogenasi adalah suatu proses yang dilakukan dengan tujuan untuk memungkinkan mengubah minyak nabati menjadi bentuk lemak yang biasa digunakan banyak orang dengan rasa yang lebih stabil dan harga yang lebih murah. Proses hidrogenasi dilakukan untuk dua alasan yaitu untuk merubah minyak atau lemak ke bentuk fisik yang lebih mudah penanganannya, dan untuk meningkatkan kestabilan oksidatif. Kestabilan rasa dibutuhkan untuk menjaga produk lebih tahan lama setelah pemrosesan dan pengepakan. Hidrogenasi katalitik pada fasa cair adalah salah satu reaksi yang paling penting dan kompleks dalam memproses lemak dan minyak pangan. Hidrogenasi lemak adalah penjenuhan sederhana ikatan rangkap pada lemak tak jenuh dengan hidrogen, menggunakan katalis nikel. Hidrogenasi hanya dapat terjadi jika ketiga reaktan berada dalam satu tempat bersama, yaitu lemak tak jenuh, gas hidrogen, dan katalis. Gas hidrogen harus larut ke dalam minyak cair sebelum dapat berdifusi melalui cairan itu menuju permukaan katalis padat. Masing-masing Trigliserida asam lemak tak jenuh yang terserap dapat bereaksi dengan atom hidrogen untuk menjenuhkan ikatan rangkap. Adapun variabel operasi yang mempengaruhi produk hidrogenasi adalah sebagai berikut: a. Temperatur Seperti kebanyakan reaksi kimia lainnya, reaksi hidrogenasi akan berlangsung lebih cepat jika temperatur semakin meningkat. Temperatur maksimum untuk proses hidrogenasi berkisar antara 450-500oF b. Kecepatan pengadukan Fungsi pengadukan adalah untuk mensuplai hidrogen terlarut ke permukaan katalis. Namun reaksi harus diaduk untuk pendistribusian panas dan suspensi katalis ke seluruh minyak agar terjadi keseragaman reaksi. c. Tekanan hidrogen di dalam reaktor Proses hidrogenasi biasanya berlangsung pada tekanan yang sama dengan tekanan hidrogen yang berkisar antara 0,7- 9 bar. Pada tekanan yang rendah, gas hidrogen yang larut dalam minyak tidak dapat menutupi permukaan katalis, namun pada tekanan yang tinggi hidrogen dapat menjenuhkan ikatan rangkap.



d. Jumlah katalis Reaksi hidrogenasi akan bertambah cepat seiring bertambahnya jumlah katalis sampai pada titik tertentu. Peningkatan tersebut terjadi karena bertambahnya permukaan aktif katalis. e. Tipe katalis Katalis yang biasanya digunakan untuk reaksi hidrogenasi adalah nikel. Aktifitas katalis tergantung pada banyaknya sisi aktif yang tersedia untuk berlangsungnya proses hidrogenasi. f. Kemurnian gas hidrogen g. Kualitas bahan baku (O’Brien, 2009) Secara kimia, tahap-tahap hidrogenasi adalah sebagai berikut: a. Ikatan rangkap terabsorbsi (melalui interaksi) ke permukaan dari katalis logam b. Sebuah atom hidrogen ditransfer dari permukaan katalis logam ke salah satu atom karbon di dalam ikatan rangkap, dan atom karbon yang lain berikatan dengan permukaan atom logam. c. Atom hidrogen kedua ditransfer dari permukaan katalis logam ke atom karbon tersebut. (Nienaber, 1996) Adapun reaksinya sebagai berikut :



R-CH=CH-CH2-COOH



H2, Ni



R-CH2-CH2-COOH



(Ketaren, 1986)



2.2 Uraian Proses Pembuatan Margarin 2.2.1 Pemurnian Minyak Kedelai a. Proses Bleaching Minyak kedelai dari storage tank dipanaskan dalam pre-heater pada suhu 60oC untuk mempermudah proses bleaching. Tujuan dari proses bleaching adalah untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak serta kandungan pengotor seperti karoten, tokoferol, Fe (III) dan Cu (II) dengan cara melewatkan minyak pada bed di dalam vessel yang berisi adsorben arang aktif (activated carbon). Sistem Adsorpsi pada bleaching ini juga menggunakan sistem lead and leg (bergantian). Diharapkan impurities-impurities pada minyak kelapasawit seperti zat-zat warna serta



logam-logam yang terkandung didalamnya bisa teradsorpsi dengan menggunakan arang aktif. b. Proses Pemisahan asam Lemak Bebas dari Minyak Kedelai Proses ini merupakan proses pemurnian minyak yang bertujuan untuk menghilangkan bau dan rasa yang tidak enak dalam minyak. Minyak yang telah dibleaching kemudian dimasukkan ke dalam Heater untuk dipanaskan hingga suhu 225oC pada tekanan 1 atm (gauge) untuk mengangkut senyawa-senyawa yang dapat menguap. Setelah itu masuk ke dalam tangki Flash Drum untuk dipisahkan trigliserida asam lemak bebasnya dengan minyak lalu didinginkan dengan cara mengalirkan minyak ke alat pre heater yang digunakan panasnya untuk memanaskan minyak di awal proses sehingga suhu sebelum masuk reaktor menjadi 209,1337oC.



2.2.2 Reaksi Hidrogenasi dan Emulsifikasi a. Proses Reaksi Hidrogenasi Minyak kedelai yang diperoleh dari keluaran tangki penyimpanan diumpankan langsung ke reaktor hidrogenasi dengan tekanan operasi 6 atm dan temperatur operasi berkisar 150-170°C dengan bantuan steam kedalam reaktor yang dialirkan melalui pompa kebagian atas reaktor. Gas hidrogen disuplai pada suhu 30oC dan tekanan 8 atm dialirkan melalui sistem perpipaan ke plant margarin lalu dimasukkan ke dalam Reaktor Hidrogenasi melalui sparger pada bagian bawah reaktor. Di reaktor terjadi reaksi pemutusan ikatan rangkap yang bertujuan untuk mengurangi ketidakjenuhan minyak kedelai sehingga minyak kedelai yang dihasilkan lebih stabil terhadap oksidasi dan tahan untuk diproses lebih lanjut (Ketaren, 1986). Hasil hidrogenasi merupakan minyak kedelai yang telah dimodifikasi dengan proses hidrogenasi dalam fasa cair, lalu minyak tersebut dialirkan ke dalam Cooler (CO-301) untuk didinginkan suhunya hingga 90°C. b. Proses Emulsifikasi Proses emulsifikasi bertujuan untuk mengemulsikan minyak dengan cara penambahan emulsifier fase cair dan fase minyak pada suhu 80oC dengan tekanan 5 atm (Shahidi, Vol 4, 2005; hal 63). Pada tangki emulsifikasi minyak ditambahkan larutan pengemulsifikasi dari tangki fase cair dan tangki fase minyak. Tangki fase cair terdiri dari garam, natrium benzoat, skim milk dan air, dan tangki fase minyak terdiri dari vitamin A & D, β-karoten, lesitin dan TBHQ.



2.2.3 Solidifikasi dan Packing a. Proses Solidifikasi Dalam tahap ini terjadi perubahan fasa minyak dari cair menjadi semi padat, dimana minyak yang telah diemulsifikasi dengan suhu 80oC diturunkan suhunya menjadi 10oC. Pendinginan mendadak tersebut mengakibatkan terbentuknya semi padatan plastis dan inti margarin halus. Solidator yang digunakan dalam proses solidifikasi ini menggunakan NH3 sebagai media pendingin. b. Proses Packing Margarin yang dihasilkan dari proses solidifikasi siap untuk di kemas di dalam kemasan kantong plastik. Setelah dilakukan pengemasan kemudian produk margarin di simpan ke dalam gudang produk margarine.



Adapun diagram alir proses produksi margarin adalah sebagai berikut :



Diagram Alir Proses Pembuatan Margarin Dari Minyak Kedelai Air Proses Steam B-Karoten Lesitin Vit. A & D



Garam



TBHQ Na-Benzoat Tangki Fase Air



Skim Milk Tangki Fase Air



Nikel Minyak Kedelai



Tangki Hidrogenasi



Heat Excanger Filter Press Screw Conveyor



ST. Minyak



NH3 Margarin



Gas H2



Tangki Intermediet



Tangki Emulsifikasi



Recycle NH3 Cake Kondensat Air Proses



III. PERANCANGAN REAKTOR 3.1 Kapasitas Produksi Basis



: 1 hari



Waktu Operasi : 330 hari/tahun : 24 jam/hari



1 hari = 3 batch 1 batch = 8 jam



 Jumlah Impor Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tabel 3.1 Jumlah Impor Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tahun 2012 2013 2014 2015 2016 Rata - Rata



Jumlah (Ton) 813.016 850.817 1024.454 956.499 1667.014 1062.36



Pertumbuhan 4.65 20.41 -6.63 74.28 23.18



Perkiraan Impor Margarin Di Indonesia Tahun 2020 F (M1) = (jumlah impor margarin 2016) x (1 + rata-rata pertumbuhan impor margarin/100)4 = 3837,56 ton/tahun  Jumlah Kebutuhan Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tabel 3.2 Jumlah Kebutuhan Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tahun 2012 2013 2014 2015 2016 Rata – Rata



Jumlah (Ton) 106307 121937 131398 127286 140253 125346.2



Pertumbuhan 14.70 7.76 -3.13 10.19 7.38



Perkiraan Kebutuhan Margarin Di Indonesia Tahun 2020 F (M2) = (jumlah kebutuhan margarin 2016) x (1+ rata-rata pertumbuhan impor margarin/100)4 = 186467.75 ton/tahun



 Jumlah Ekspor Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tabel 3.3 Jumlah Ekspor Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tahun



Jumlah (Ton)



Pertumbuhan



2012



96981.069



2013



97197.418



0.22



2014



104003.087



7.00



2015



98143.37



-5.63



2016



102765.737



4.71



Rata - Rata



99818.14



1.58



Perkiraan Ekspor Margarin Di Indonesia Tahun 2020 F (M3) = (jumlah ekspor margarin 2016) x (1+ Rata-rata Pertumbuhan Impor Margarin/100)4 = 109395.21 ton/tahun  Jumlah Produksi Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tabel 3.4 Jumlah Produksi Margarin di Indonesia tahun 2012 – 2016 Tahun 2012 2013 2014 2015 2016 Rata - Rata



Jumlah (Ton) 109496.21 113613.2675 123304.4792 139001.1394 167663.1744 130615.7



Pertumbuhan 3.76 8.53 12.73 20.62 11.41



Perkiraan Produksi Margarin Di Indonesia Tahun 2020 F (M4) = (Jumlah Produksi Margarin 2016) x (1+ Rata-rata Pertumbuhan Impor Margarin/100)4 = 258305.93 ton/tahun  Peluang Kapasitas Produksi Margarin di Indonesia Tahun 2020 Kapasitas margarin M3



=



0,4 M3



= M4 + M5 - (M1 + M2)



= 132616.3613 ton/tahun atau 697,601 kg/jam



Jadi, Kapasitas Margarin/batch = 697,601 kg/jam x 8 jam = 5580.808 kg/batch



3.2 Neraca Massa Reaktor 3. 2.1 Tangki Intermidiet I



Nikel



Tangki Intermediet



Dari Tangki Penampung



Camp ke tangki Hidrogenasi



Kapasitas Margarin/batch = 697,601 kg/jam x 8 jam = 5580.808 kg/batch



Tabel. Komposisi Minyak Kedelai Komposisi Trigliserida Palmitat Stearat Oleat Linoleat Linolenat Phosphat Unsaponifiable FFA



%



% 99,605



11 4 24 54 7 0,045 0,3 0,05



Tabel. Komposisi Margarin Komposisi Lemak Kedelai Lesitin Garam Vitamin A dan D TBHQ B- Karoten Na-Benzoat Skim Milk



% kg/batch 80,882 4513,86919 0,5 27,9040404 3 0,02 0,005 0,003 0,1 15,49



167,424242 1,11616162 0,2790404 0,16742424 5,58080808 864,467172



Tabel. Bahan masuk dari tangki penampung kg/batch 1. Trigliserida -Palmitat -Stearat -Oleat -Linoleat -Linolenat 2. Phosphat 3.Unsaponifiable 4. FFA



494,5643 179,8416 1079,049 2427,861 314,7228



TOTAL 



kg/batch 4496,039



2,031241 13,54161 2,256935 4513,869



Tangki Nikel Kebutuhan Nikel = 0,01% dari berat lemak tak jenuh = 0,01%*(Oleat + Linoleat + Linolenat) = 0,38216335 kg/batch Total Bahan Masuk = Dari tangki Penampung + Tangki Nikel



= 4514,251355 kg/batch 



Bahan Keluar Tangki Intermidiet Komposisi Trigliserida Palmitat Stearat Oleat Linoleat Linolenat Phosphat Unsaponifiable



Kg/Batch



FFA



2.256935



Nikel TOTAL



0.382163 4514.251



494.5643 179.8416 1079.049 2427.861 314.7228 2.031241 13.54161



Tabel. Neraca Massa Tangki Intermediet I Komposisi Palmitat Stearat Trigliserida Oleat Linoleat Linolenat Phosphat Unsaponifiable FFA Nikel



Input



Mr



Kg 494.5643 179.8416 885.4608 1079.049 879.413 2427.861 873.3652 314.7228 2.031241 13.54161 2.256935 0.382163



TOTAL



4514.251



3. 2.2 Tangki Hidrogenasi



a. Bahan masuk dari tangki intermidiet I



Komposisi Trigliserida Palmitat Stearat Oleat Linoleat Linolenat Phosphat Unsaponifiable FFA Nikel TOTAL



Kg/Batch 494,564335 179,841576 1079,04946 2427,86128 314,722759 2,03124114 13,5416076 2,2569346 0,38216335 4514,25136



Output Kmol Kg Kmol 494.5643 179.8416 1.21863 1079.049 1.21863 2.760775 2427.861 2.760775 0.360356 314.7228 0.360356 2.031241 13.54161 2.256935 0.382163 4514.251



b. Menghitung Kebutuhan H2 H2 Teoritis (Bereaksi) = 3/1 * mol Oleat



Total H2 Teoritis



=



3,655891107



6/1 * mol Linoleat



=



16,56464883



9/1 * mol Linolenat



=



3,243207835



= 23,46374777 kmol/Batch = 47,30150768 kg/batch



Digunakan udara 20% excess, maka, Total H2 Masuk



= 1,20 * H2 Teoritis = 56,76180921 kg/batch



Reaksi dianggap 100 % (reaksi berjalan sempuma). Dalam Soybean oil, trigliserida terdiri atas palmitat, stearate oleat, linoloeat dan linolenat. Palmitat dan stearat adalah lemak padat dimana penyusunnya adalah minyak jenuh yang tidak perlu dihidrogenisasi. Sedangkan oleat, linoloeat dan linolenat adalah lemak cair, dimana penyusunnya adalah minyak tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap. Dianggap oleat. Iinoleat dan linolenat mcmpunyal alkil yang sama, yaitu asam oleat, asam linoloeat, dan asam linolenat. Reaksi Hidrogenasi yang terjadi :



1. Reaksi Hidrogenasi Oleat (C17H33COO)3 C3H5



+



3H2



-->



(C17H35COO)3C3H5



2. Reaksi Hidrogenasi Linoleat (C17H31COO)3 C3H5



+



6H2



-->



(C17H35COO)3C3H5



3. Reaksi Hidrogenasi Linolenat (C17H29COO)3 C3H5



+



9H2



-->



(C17H35COO)3C3H5



c. Menghitung Output Hasil Hidrogenasi Menghitung Output Hasil Hidrogenasi Trioleat = 1/1*mol Oleat TriLinoleat = 1/1*mol Linoleat Trilinolenat = 1/1* mol Linolenat Total =



Kmol Mr Kg 1,21863 891,5087 1086,42 2,760775 891,5087 2461,255 0,360356 891,5087 321,2609 3868,935 kg/batch



d. H2 Sisa/Keluar H2 Sisa = H2 Masuk - H2 Bereaksi = 56,76180921 - 47,30150768 = 9,460301535 kg/batch



Tabel. Neraca Massa Tangki Hidrogenasi Komposisi



Input Kg Kmol



Mr



Palmitat Stearat Trigliserida Oleat Linoleat Linolenat Phosphat Unsaponifiable FFA Nikel Hidrogen (H2) Trioleat 891,5087 Hasil 891,5087 Trilinoleat Hidrogenasi Trilinolenat 891,5087 TOTAL



Output Kg Kmol



494,5643 179,8416 1079,049 2427,861 314,7228 2,031241 13,54161 2,256935 0,382163 56,76181 0 0 0



494,5643 179,8416 0 0 0 2,031241 13,54161 2,256935 0,382163 9,460302 1086,42 1,21863 2461,255 2,760775 321,2609 0,360356



4571,013



4571,013



3.3 Neraca Energi Reaktor Tref = 25 oC = 298,15 oK Perhitungan Neraca Panas untuk masing-masing alat : 1.



Tangki Intermediet Nikel T= 30 303.15



Minyak Kedelai T= 30 oC 303.15 oK



Qs o



C o K



T=



200 473.15



Tangki Intermediet



T=



o



C K



o



Camp. menuju Hidrogenasi T=



Q Loss



Cp Minyak Kedelai (30°C) =



0,464



Kcal/Kg C



Cp Minyak Kedelai (170°C) =



0,556



Kcal/Kg C



150 423.15



Dengan interpolasi, didapatkan nilai Cp Minyak Kedelai pada suhu 150°C, yaitu : Cp Minyak Kedelai (150°C) = 0,54286 Kcal/Kg C



o



C K



o



T1 = 30°C = 303,15 oK T2 = 25°C = 298,15 oK CP Nikel = 25,667 +[(-1,3406 E-2/2) x (T1 - T2)] - [(4,7730 E-5/3) x (T12 + (T1 x T2) + T22)] Cp Nikel (30°C) =



Cp Nikel (150°C) =



25,664 0,4371 0,1045



J/mol K J/ kg K Kcal/kg K



26,077 0,4442 0,1062



J/mol K J/ kg K Kcal/kg K



a. Entalpi Masuk Suhu masuk = 30°C = 303,15 K 1. Dari tangki penampung minyak kedelai ΔH Palmitat



= mpalmitat x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 1



= 494,5643349 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 1147.389



Kcal



ΔH Stearat



= mstearat x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 2



= 179,8415763 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 417.2325



Kcal



ΔH Oleat



= moleat x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 3



= 1079,049458 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 2503.395



Kcal



ΔH Linoleat



= mlinoleat x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 4



= 2427,861281 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 5632.638



Kcal



ΔH Linolenat



= mlinolenat x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 5



= 314,7227586 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 730.1568



Kcal



ΔH Phosphat



= mphosphat x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 6



= 2,031241136 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 4.712479



Kcal



ΔH Unsaponifiable = munsaponifiable x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT ΔH 7



= 13,54160758 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 31.41653



Kcal



ΔH FFA



= mFFA x Cpminyak kedelai (30°C) x ΔT



ΔH 8



= 2,256934596 Kg x 0.464 Kcal/Kg C x (30 - 25) °C 5.236088



Kcal



2. Dari Tangki Nikel ΔH Nikel



= mnikel x Cpnikel (30°C) x ΔT



ΔH 9



= 0,38216335 Kg x 0.1045 Kcal/kg K x (303,15 – 298,15) °K 0.199634



Kcal



Total Entalpi Masuk = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 + ΔH 5 + ΔH 6 + ΔH 7 + ΔH 8 + ΔH 9 = 10472,37616 Kcal b. Entalpi Keluar Suhu Keluar = 150 °C = 423,15 °K ΔH Palmitat



= mpalmitat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 1



= 494,5643349 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 33559,72273



Kcal



ΔH Stearat



= mstearat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 2



= 179,8415763 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 12203,53554



Kcal



ΔH Oleat



= moleat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 3



= 1079,049458 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 73221,21323



Kcal



ΔH Linoleat



= mlinoleat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 4



= 2427,861281 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 164747,7298



Kcal



ΔH Linolenat



= mlinolenat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 5



= 314,7227586 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 21356,18719



Kcal



ΔH Phosphat



= mphosphat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 6



= 2,031241136 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 137,83422 Kcal



ΔH Unsaponifiable = munsaponifiable x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT ΔH 7



= 13,54160758 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 918,8947998



Kcal



ΔH FFA



= mFFA x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 8



= 2,256934596 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 153,1491333



Kcal



ΔH Nikel



= mnikel x Cpnikel (150°C) x ΔT



ΔH 9



= 0,38216335 Kg x 0,1062 Kcal/kg K x (423,15 – 298,15) °K 5,07116087 Kcal



Total Entalpi Keluar = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 + ΔH 5 + ΔH 6 + ΔH 7 + ΔH 8 + ΔH 9 = 306303,3378 Kcal



Asumsi Q loss



=10% dari Q steam



Entalpi masuk + Q Steam = Entalpi Keluar + Q Loss Q Steam



=



(Entalpi Keluar - Entalpi Masuk) / 90%



=



(306303,3378 - 10472,37616) Kcal / 90% 328701,0684 Kcal



Q Loss



=



10% x Q Steam



=



10% x 328701,0684 Kcal 32870,10684 Kcal



T steam masuk =



200°C



Tekanan



1553,8 kpa



=



Q Steam



=



Massa Steam = =



maka, HV



=



667,1444



Kcal/kg



HL



=



203,6042



Kcal/kg



λ



=



463,5402



Kcal/kg



Massa Steam x λ Q Steam / λ 328701,0684 Kcal / 463,5402 Kcal/kg 709,1101666 Kg



Neraca Panas masuk dan keluar pada tangki intermediet I ditunjukkan pada tabel dibawah ini :



Tabel Neraca Panas Masuk Dan Keluar Pada Tangki Intermediet I Komponen Total Panas Masuk Q Steam Total Panas Keluar Q Loss TOTAL



Input Kcal/batch 10472.3762 328701.068 0 0 339173.445



Output Kcal/batch 0 0 306303.338 32870.1068 339173.445



2. Tangki Hidrogenasi



H2 out T=



Tangki Intermediet I T= 150 °C 423.15 °K



Qs



170 °C 443.15 °K



T=



Reaktor Hidrogenasi



H2 in T=



30 °C 303.15 °K



200 °C 473.15 °K



Menuju Tangki Pendingin T= 170 °C 443.15 °K







CP Gas H2 (30 °C)



= 25,399 +[(2,0178 E-2/2) x (T1 - T2)] - [(-3,8549 E-5/3) x (T12 + (T1 x T2) + T22)] + [(3,1880 E-8/4) x (T1 + T2) x (T12 + T22)] + [(-8,7585 E-12/5) x (T1 + T2) x (T12 + T22)] = 25,37846 J/mol K = 12,58889 J/kg K = 3,008746 Kcal/kg K







CP Gas H2 (170 C)



= 25,399 +[(2,0178 E-2/2) x (T1 - T2)] - [(-3,8549 E-5/3) x (T12 + (T1 x T2) + T22)] + [(3,1880 E-8/4) x (T1 + T2) x (T12 + T22)] + [(-8,7585 E-12/5) x (T1 + T2) x (T12 + T22)] = 24,41597 J/mol K = 12,11146 J/kg K = 2,894638 Kcal/kg K







CP minyak yang terhidrogenasi (170 °C)







CP Nikel (170 °C)



= 0,8167 Kcal/Kg C



= 26,10157 J/mol K = 0,444585 J/kg K = 0,106256 Kcal/kg K T2 =



T1 =



170°C



150°C ΔHP ΔHR



T0 =



25°C



T0 =



25°C



a. Entalpi Masuk Suhu Masuk = 150 °C = 423,15 °K 1. Dari tangki intermediet I ΔH Palmitat



= mpalmitat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 1



= 494,5643349 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 33559,72273



Kcal



ΔH Stearat



= mstearat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 2



= 179,8415763 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 12203,53554



Kcal



ΔH Oleat



= moleat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 3



= 1079,049458 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 73221,21323



Kcal



ΔH Linoleat



= mlinoleat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 4



= 2427,861281 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 164747,7298



Kcal



ΔH Linolenat



= mlinolenat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 5



= 314,7227586 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 21356,18719



Kcal



ΔH Phosphat



= mphosphat x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 6



= 2,031241136 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 137,83422



Kcal



ΔH Unsaponifiable = munsaponifiable x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT ΔH 7



= 13,54160758 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 918,8947998



Kcal



ΔH FFA



= mFFA x Cpminyak kedelai (150°C) x ΔT



ΔH 8



= 2,256934596 Kg x 0,54286 Kcal/Kg C x (150 - 25) °C 153,1491333



Kcal



ΔH Nikel



= mnikel x Cpnikel (150°C) x ΔT



ΔH 9



= 0,38216335 Kg x 0,1062 Kcal/kg K x (423,15 – 298,15) °K 5,07116087



Kcal



2. Kebutuhan panas H2 masuk ΔH H2



= mH2 x CpH2 (30°C) x ΔT



ΔH H2



= 0,38216335 Kg x 3.008746 Kcal/kgK x (303,15 – 298,15) °K 853,909283



Kcal



Total Entalpi Masuk = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 + ΔH 5 + ΔH 6 + ΔH 7 + ΔH 8 + ΔH 9 + ΔH H2 = 307157,247



Kcal



b. Entalpi Keluar Suhu Keluar = 170 °C = 443,15 °K ΔH Palmitat



= mpalmitat x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 1



= 494,5643349 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 58567,05039



Kcal



ΔH Stearat



= mstearat x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 2



= 179,8415763 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 21297,10923



Kcal



ΔH Oleat



= moleat x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 3



= 1086,419515 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 128655,4286



Kcal



ΔH Linoleat



= mlinoleat x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 4



= 2461,254619 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 291465,4638



Kcal



ΔH Linolenat



= mlinolenat x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 5



= 321,260871 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 38044,19424



Kcal



ΔH Phosphat



= mphosphat x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 6



= 2,031241136 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 240,5426222



Kcal



ΔH Unsaponifiable = munsaponifiable x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT ΔH 7



= 13,54160758 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 1603,617482



Kcal



ΔH FFA



= mFFA x Cpminyak terhidrogenasi (170°C) x ΔT



ΔH 8



= 2,256934596 Kg x 0,8167 Kcal/Kg C x (170 - 25) °C 267,2695803



Kcal



ΔH Nikel



= mnikel x Cpnikel (170°C) x ΔT



ΔH 9



= 0,38216335 Kg x 0,1062 Kcal/kg K x (443,15 – 298,15) °K 5,888023946



Kcal



ΔH H2



= mH2 x CpH2 (170°C) x ΔT



ΔH H2



= 9,4603015 Kg x 2,894638 Kcal/kgK x (443,15 – 298,15) °K 3970,701496



Kcal



Total Entalpi Keluar = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 + ΔH 5 + ΔH 6 + ΔH 7 + ΔH 8 + ΔH 9 + ΔH H2 = 544117,2655



Kcal



Asumsi Q loss



= 10% dari Q steam



Entalpi masuk + Q Steam



= Entalpi Keluar + Q Loss



Q Steam



Q Loss



=



(Entalpi Keluar - Entalpi Masuk) / 90%



=



263288,9094 Kcal



=



10% x Q Steam



=



10% x 263288,9094 Kcal



=



26328,89094 Kcal



T steam masuk =



200 °C



Tekanan



1553,8 kpa



Q Steam



=



=



667,1444



Kcal/kg



HL



=



203,6042



Kcal/kg



λ



=



463,5402



Kcal/kg



Massa Steam x λ



=



Massa Steam = =



maka, HV



Q Steam / λ 263288,9094 Kcal / 463,5402 Kcal/kg 567,995849



Kg



Neraca Panas masuk dan keluar pada tangki hidrogenasi ditunjukkan pada tabel dibawah ini :



Tabel Neraca Panas Masuk Dan Keluar Pada Tangki Hidrogenasi Komponen Total Panas Masuk Q Steam Total Panas Keluar Q Loss TOTAL



Input Kcal/batch 307157.247 263288.9094 0 0 570446.1565



Output Kcal/batch 0 0 544117.2655 26328.89094 570446.1565



 Menentukan Panas Reaksi 1. Reaksi Hidrogenasi Oleat (C17H33COO)3 C3H5 Senyawa (C17H33COO)3 C3H5 H2 (C17H35COO)3 C3H5



2. Reaksi Hidrogenasi Linoleat (C17H31COO)3 C3H5 Senyawa (C17H31COO)3 C3H5 H2 (C17H35COO)3 C3H5



+



3H2



 (C17H35COO)3 C3H5



Kmol ΔHf Δ H rs (Kcal) 1.21863 68.33 83.26901312 0 1.21863 45.63 55.60610374 ΔH -27.66290938



+



6H2



Kmol ΔHf Δ H rs (Kcal) 2.760775 76.48 211.144057 0 2.760775 45.63 125.9741543



 (C17H35COO)3C3H5



3. Reaksi Hidrogenasi Linolenat (C17H29COO)3 C3H5 Senyawa (C17H29COO)3 C3H5 H2 (C17H35COO)3 C3H5



Total Δ H rs =



ΔH



-85.16990272



+



9H2



 (C17H35COO)3 C3H5



Kmol ΔHf Δ H rs (Kcal) 0.360356 77.827 28.04545958 0 0.360356 45.63 16.44306373 ΔH -11.60239585



-124.4352079 Kcal



 Menentukan Kebutuhan Pendingin Q masuk = Q keluar = Q Loss = Total Δ H rs =



307157.247 544117.2655 26328.89094 124.4352079



Kcal Kcal Kcal Kcal



Neraca Panas Masuk = Neraca Panas Keluar Q masuk + Total Δ H rs + Q pendingin = Q keluar + Q Loss Q Pendingin = Q keluar + Q loss - (Q masuk + Total Δ H rs ) 263413.3446 Kcal Q loss =



10 % dari Pendingin 26341.33446 Kcal



Media pendingin yang digunakan adalah air T in = 30 C T out = 45 C CP air = 4.1945 J/kg K 1.0024855 Kcal/Kg K Q = m x Cp x ΔT m Air =



303.15 K 318.15 K



Q / (Cp x (T out - T in) 17517.35027 Kg



3.4 Spesifikasi Alat 3.4.1 Tangki Hidrogenasi Fungsi



: Tempat untuk mereaksikan minyak kedelai dengan hidrogen agar menjadi minyak yang jenuh.



Tipe



: Bejana silinder tegak dengan tutup atas berupa dishead head dan tutup bawah berupa konis (α = 45°).



Perlengkapan



: Jaket pemanas yang sekaligus digunakan sebagai jaket pendingin, pengaduk, dan sparger.



Sistem oprasi



: Batch



Waktu oprasi



: 2jam



Dasar Pemilihan



: Cocok digunakan untuk mereaksikan cair dan gas



Perhitungan : Dari neraca massa didapatkan : A.



Kebutuhan Minyak Kedelai pada tangki hidrogenasi = 4513,9 Kg/Batch



B.



Bahan yang ditambahkan : Nikel = 0.01% dari lemak tak jenuh Gas Hidrogen



C.



Komposisi Minyak Kedelai : Tabel. Komposisi Minyak Kedelai Komposisi Trigliserida Palmitat Stearat Oleat Linoleat Linolenat Phosphat Unsaponifiable FFA Komponen Trigliserida Phosphat Unsaponifiable FFA Nikel H2 TOTAL



%



% 99,605



11 4 24 54 7 0,045 0,3 0,05 % Berat 99,605 0,045 0,3 0,05 0,01



Massa (Kg) 4496,039409 2,031241136 13,54160758 2,256934596 0,38216335 56,76180921 100 4571,013164



D.



Menghitung Densitas Campuran :



Komponen Campuran



Massa (Kg)



Minyak Kedelai Padat / Nikel Gas / H2 Total (Kg/Batch) 1/ρ mix =



Ɛ=



Densitas (gr/cm3)



4513,86919 0,9137 0,38216335 0,8533 56,7618092 0,00008988 4571,01316



Σ (Xi / ρi)



X cairan / ρ cairan X cairan / ρ cairan + X padat / ρ padat 0.99990935



ρ mix =



Ɛ . ρ + (1 - Ɛ) . ρp 0.91369452 gr/cm3



913.69



Kg/m3



Volume Campuran : Volume Mix =



Massa Campuran / ρ mix 5002780.51 cm3



5.0028 m3



Ditetapkan : V mix =



80 % V Reaktor



HL =



1.5 D



Dn =



7.62 Cm



α=



45 °



H



0.0762 M



Xi 0,98749862 0,00008361 0,012417774 1



D



Hk Hn



Volume mix



=



80



% V reaktor



Volume Reaktor



=



Volume mix / 80%



=



6253475.64



Cm3



=



6.25347564



m3



V mix dalam Konis = Vt - V nozzle (1/3 x π/4 x D^2)x Hk - (1/3 x π/4 x Dn^2)xHn (π/12 x D^2)(D/2 tan α) - (π/12 x Dn^2)(Dn/2 tan α) (π/24 x D^3)/tan α - (π/24 x Dn^3)/tan α (π/24 tan α) (D^3-Dn^3)



V shell =



(π/4) x D2 x H (π/4) x D2 x 1,5 D 1,1775 x D3



V dish head = 0,000049 D3



V dalam reaktor = V mix dalam dish head + V mix dalam shell + V mix dalam konis



6.253475643



= 0,000049 D3 + 1,1775 x D3 + (π/24 tan α) (D3 - Dn3)



6.253475643



= 0,000049 D3 + 1,1775 x D3 + 0.130833333 (D^3 - 0,07623)



6.253475643



= 0,000049 D3 + 1,1775 x D3 + 0,130833 D3 - 5.78873E-05



6.253475643



= 1.308382333 D3 - 5.78873E-05



1.308382333 D3



= 6.25353353



D3



= 4.77959184



D



= 1.68447125 m



HL = 2.52670688



M



V mix dalam Konis = (π/24 tan α) (D3-Dn3)



0.62527205



HL dalam konis = 0.80413563



m3 (D - Dn)/2 tan α m



Hn = Dn/2 tan α 0.0381 m



V mix dalam shell = V mix - V mix dalam konis 4.37750847



m3



H mix dalam shell = V mix dalam shell / (π/4 x D2) 1.96530578



HL dalam reaktor = 2.7694414



E..



m



HL dalam konis + H dalam shell m



Tekanan Operasi P operasi =



P design =



ρL x HL dalam reactor 2530.42345



Kg/m2



24798.1498



N/m2



3.59672364



Psi



1,2 x P operasi 4.31606837



F.



Psi



Tebal Shell Bahan Konstruksi =



Plate Steel SA - 240 Grade C



Dari Brownel dan Young didapatkan : f=



18750



faktor korosi (C) =



1/8 in



tipe sambungan : double welded but joint, E = 80% ts =



P design x D 2(fxE - 0,6xP design)



+C



0,134542695 in ts



̴



3/16 in



0,1875 in



Ditetapkan tebal standar =



3/16 in



G. Perhitungan Dished Head



Tinggi Dish Head



A



icr



sf



B r ID OD



C



OD = ID + 2 ts 66,69263324 in



Dari tabel standar diperoleh : OD standar = 78 r=



72



in



icr =



4,75



in



Tebal Head Minimum W=



1/4 x (3 + 1,723328527 in



A=



ID/2 33,15881662 in



Depth of dish AB = (ID/2) - icr 28,40881662 in



in



1,9812 m



th



BC = r - icr 67,25 in



b=



r - (BC^2 - AB^2)^0,5 11,0450852



in



Tebal dish td =



((P x r x W) / ((2 x f x E)- (0,2 x P))) + C 0,142851723 in



Dipilih : td standar = panjang sf =



3/16 in 2



in



Tinggi dish (OA) OA = td + b + sf 13,18793692 in



H.



0,334973598 m



Total H reaktor Total H nozzle =



Dn / 2 tan α



0,0381 m



H=



1,5



in



H shell + H konis + H nozzle + Tinggi dish 3,142515



m



123,721063



in



I. Sparger Dari neraca massa : Massa H2 =



56,76180921 Kg/Batch



125,1370846 lb/batch



ρ H2 (30 C) = 0,0805 lb/ft3



Laju volumetrik H2 dari blower = 1554,497945 ft3/batch



massa H2 / ρ H2 194,3122432 ft3/jam



Viskositas H2 =



0,0112 cp



0,0000112



kg/m s 0,027093841 lb/ft jam



Ditetapkan : Reo = 30000 Do = 1/4 in 0,02083308



ft



Wo = (Reo x π x do x μ) / 4 13,29275387 lb/jam



N=



G / Wo 9,413932271 =



10



Lubang



Tabel Dimensi Reaktor Hidrogenasi No. 1



2



3



Komponen Tangki Hidrogenasi (Reaktor) Dished Head OA th sf b icr A r Shell H ID OD Konis Hk HL Dn α Nozzle Hn N



Dimensi



Satuan



13,187937 0,1428517 2 11,045085 4,75 33,158817 72 77,374243 66,317633 66,692633 110,53313 109,03313 3 45 1,5 10



in in in in in in in in in in in in in Derajat in Lubang



4. Kesimpulan 1. Perkiraan kapasitas produksi adalah 132616,3613 ton/tahun dengan bahan baku utama minyak kedelai dengan tambahan larutan fase cair dan fase minyak. Fase cair terdiri dari garam, natrium benzoat, skim milk dan air, dan fase minyak terdiri dari vitamin A & D, βkaroten, lesitin dan TBHQ. 2. Jenis reaktor yang digunakan pada pabrik margarin adalah reaktor batch dengan jenis reaksi adalah endotermis. 3. Berdasarkan data kapasitas produksi, neraca massa, dan neraca energi diperoleh dimensi reaktor sebagai berikut : No. 1



2



3



Komponen Tangki Hidrogenasi (Reaktor) Dished Head OA th sf b icr A r Shell H ID OD Konis Hk HL Dn α Nozzle Hn N



Dimensi



Satuan



13,187937 0,1428517 2 11,045085 4,75 33,158817 72 77,374243 66,317633 66,692633 110,53313 109,03313 3 45 1,5 10



in in in in in in in in in in in in in Derajat in Lubang