Pabrik Gula Mini Performance

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

Page 1 of 23

Ringkasan. Simulasi “performance proses” gula tebu kegiatan yang mendasari

sebagai

bagian dari

pengembangan rancang bangun dan sebagai

tolok ukur kinerja yang diinginkan, simulasi proses menitik beratkan kepada performance equipment pada masing masing tahap proses , sehingga nilai nilai parameter proses dapat diidentifikasi

untuk dasar optimalisasi,

sedangkan “performance equipment” dari masing masing proses meliputi strenght kalkulasi , pemilihan system, material

dll dalam simulasi dan

perhitungan tersendiri. Dari simulasi peformance proses akan didapat gambaran yang lebih jelas atas tiap tahap proses sehingga dapat pula digunakan untuk melacak penyimpangan yang mungkin terjadi, melacak kehilangan gula selama proses

pada

masing

masing

tahap

proses,

melacak

terjadinya

penyimpangan kwalitas dll. Simulasi performance proses dimulai dari simulasi ektraksi untuk mengetahui tingkat ektraksi pada sistem ektraksi yang direncanakan, purifikasi dengan perhitungan effisiensi sistem , penguapan dan masakan untuk mengetahui neraca masa dan neraca uap ,serta proses separasi dll. Neraca masa hasil simulasi dengan satuan berat dan volume digunakan sebagai acuan perhitungan kapasitas equipment, sehingga akan didapat suatu rangkaian equipment proses yang harmoni. Banyaknya variable dalam proses produksi gula mulai keheteroginan bahan olah (kemasakan, kandungan sabut dll), setting equipment dll membuat simulasi sebenarnya menhasilkan nilai dalam sebaran batas bawah dan batas atas, namun untuk kemudahan simulasi beberapa parameter diambil sebagai angka asumsi yang memang lazim digunakan. Pada akhirnya simulasi akan memberikan prediksi berapa tingkat gula yang dapat direcovery dari tebu, suatu pertanyaan yang selama ini agak sulit untuk dijelaskan.

Page 2 of 23

I.SIMULASI GILINGAN Untuk simulasi unjuk kerja dari proses ektraksi tebu harus diketahui dan ditetapkan beberapa variable awal antara lain : Parameter yang dapat diketahui melalui pengukuran dan penentuan adalah: Kadar sabut dalam batang tebu/ fibre content dlm % Berat jenis fibre (Mc = 0%) Berat jenis tebu Brix rata rata dari tebu (bawah - tengah - atas) Kandungan gula dalam batang tebu (Pol) Lebar bukaan gilingan atau work opening Putaran dari mollen roll Dimensi dari mollen roll (panjang dan diameter) Imbibisi level % thd berat ampas/fibre Parameter yang merupakan angka tebaan atau dugaan/ coba coba adalah Compaction faktor (Co) Filling Ratio (Cf) Brix distribution Coeffisien (Ic) Reabsorbsion faktor (k) A. BAHAN BAKU (TEBU) 1.Fibre content thd tebu Kandungan sabut dalam batang tebu bervariasi tergantung dari varitas tebu dll, sabut dalam tebu dalam kisaran 10-17% dalam simulasi diambil kadar sabu f=15%

f

0.15

Page 3 of 23

2. Berat jenis sabut (fibre density) Berat jenis sabut dapat diukur dan ditentukan melalui lab analisis , dalam simulasi diambil df= 95.5 lb/cuft (1.52 gr/ml). df

95.5

3. Berat jenis tebu (cane density) Berat jenis tebu (no void density of cane) dapat diukur dan ditentukan melalui lab analisis , dalam simulasi diambil do = 70.5 lb/cuft (1.13 gr/ml)

do

70.5

4.Brix tebu (Bxc) Brix tebu dapat diukur dengan menggunakan brix weigher atau refractometer dari batang bawah - tengah dan atas.Tinggi rendahnya Brix ada korelasi dengan kemasakan tebu dan kwalitas tebu, ideal Brix > 18%

Bxc

0.17

5.Kandungan gula dlm tebu (Pol) Pol tebu dapat diukur dengan menggunakan Polarimeter Tinggi rendahnya Pol ada korelasi dengan kemasakan tebu dan kwalitas tebu,

dan akan

menentukan tingkat rendemen gula yang dikutip . Pol

B. DIMENSI GILINGAN. 1. Panjang roll gilingan Panjang roll gilingan dalam simulasi dinyatakan dalam feet (panjang roll 400 mm) didapat L = panjang roll (feet)

Page 4 of 23

400

L

25.4. 12

L = 1.312

2. Diameter roll gilingan Diameter roll gilingan dalam simulasi dinyatakan dalam feet (diameter roll 300 mm) didapat D = diameter roll (feet)

300

D

25.4. 12

D = 0.984

C. KONDISI OPERASI. 1.Work Opening (Wo) Work opening atau lebar bukaan roll dinyatakan dalam feet Wom = lebar bukaan dalam "mm" yang ditentukan dikonversi menjadi Wo = Lebar bukaan dalam "feet" Wom

2.5

Wom

Wo

25.4. 12

Wo = 8.202 10 3

2 .Putaran Roll Gilingan (n) Putaran Roll Gilingan dinyatakan dalam Rpm, dinotasikan sebagai “n”

n

12

Page 5 of 23

3. Kecepatan Linear Roll (S) Kecepatan linear dari roll adalah perkalian dari keliling roll dengan Putaran Roll S = feet/minute 3.14. D . n

S

S = 37.087

4. Imbibisi level (IL). Ratio dari berat air imbibisi diberikan thd berat sabut tiap satuan waktu .

Il

1.5

5. Density Air Imbibisi (di). Berat jenis air imbibisi dinyatakan dalam lb/cuft, untuk imbibisi air berarti brix = 0 (air tidak mengandung padatan terlarut)

di

63

6. Kapasitas giling. Kapasitas Giling ditentukan untuk disimulasikan performance nya (ton/jam), dinotasikan “Wcj”

Wcj

2.5

Ic1

1.05

D. PARAMETER DUGAAN . 1.Brix distribibution coeffisien

Page 6 of 23

2.Reabsorbsion faktor

k1

1.25

PERFORMANCE GILINGAN. Performance gilingan meliputi kapasitas giling persatuan waktu (ton tebu/jam) dan tingkat ektraksi dari brix yang didapatkan, kapasitas sangat mungkin ditingkatkan dengan mem - perbesar bukaan roll tetapi akan menurunkan tingkat ektraksi, begitu pula untuk menda- patkan ekstraksi tinggi dengan memperkecil lebar bukaan tetapi berakibat turunnya kapa sitas giling dan naiknya daya yang diperlukan, simulasi diharapkan mendapatkan kondisi pendekatan ideal antara kapasitas giling dan tingkat ekstraksi yang dihasilkan . E. GILINGAN 1. Kapasitas Giling Lb/menit (Wc). Kapasitas giling untuk simulasi dalam satuan Lb/menit , dari ton/jam dikalikan 2240 (1 ton = 2240 lb) dan dibagi dengan 60 menit.

Wc

Wcj .

2240 60

Wc = 93.333

2. Compaction faktor Dihitung dengan rumus dibawah .

Co

Wc . . S L Wo . do

Co = 3.316

Page 7 of 23

3. Filling ratio (Cf)

f . Wc . df Wo . L . S

Cf

Cf = 0.367

4. Extraksi brix gilingan no 1 - E1bx.

k1 . . do f Cf df

1

E1bx 1

f.

do df

E1bx = 0.701

5. Extraksi brix gil no 1x Brix Dist Coeff

Ebx

E1bx. Ic1

Ebx = 0.736

6. Brix dalam batang tebu ton/jam (Bx) Jumlah/ berat padatan total dalam tebu adalah derajat brix tebu (Bxc) dikalikan berat tebu digiling perjam

Bx

Bxc . Wcj

Bx = 0.425

Page 8 of 23

7. Brix dalam ampas gilingan no 1 -ton/jam (Bxb) Adalah 100 % berat padatan dalam tebu dikurangi dengan persen padatan yang terektraksi .

Bxb

(1

Ebx ) . Bx

Bxb = 0.112

8. Brix dlm Juice - ton/jam (BxJ) Adalah total padatan (gula dan non gula) didalam juice, brix total tebu dikurangi dengan Brix dalam ampas gilingan 1

Bxj

Bx

Bxb

Bxj = 0.313

F.Perhitungan Juice Ektraksi. 1. Compaction faktor Co = 3.316

2. Juice Extration k1

1

Ej 1

f

Co . do df

Ej = 0.701

3.Berat juice terektraksi (ton/jam)

Wje

Ej . ( 1

f ) . Wcj

Wje = 1.489

Page 9 of 23

4. Berat ampas gilingan 1 (ton/jam)

Wb

Wcj

Wje

Wb = 1.011

5. Brix extraktion gilingan no 1 (Ebx1) Ic1. Ej

Ebx1

Ebx1 = 0.736

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

Bxb1

Ebx1 ) . Bx

(1

Bxb1 = 0.112

7. Brix dalam juice (ton/jam)

Bxj

Bx

Bxb1

Bxj = 0.313

8. Brix Extraxtion %

Brix

Bxj . Bx

100

Brix = 73.57

Page 10 of 23

9. Derajad Brix Juice Gilingan 1 Bxj .

Bxo1

Wje

100

Bxo1 = 21

10.Sabut % ampas gilingan 1 f . Wcj .

fb

Wb

100

fb = 37.089

11. Derajad Brix Ampas gilingan 1

Bxob

Bxb1 . Wb

100

Bxob = 11.11

12.Moisture % ampas gil 1

Mcb

100

fb

Bxob

Mcb = 51.801

G. Gilingan nomor 2 1. Berat tebu (lb/jam)

Wcjlb

Wc . 60

Wcjlb = 5.6 103

Page 11 of 23

2. Berat Sabut (lb/jam) f . Wcjlb

Wf

Wf = 840

3. Filling Ratio Gilingan 2 Lebar bukaan gilingan nomor 2 ditetapkan 3 mm (Wo_2m). Wo_2 adalah lebar bukaan dalam feet f = 0.15

Wc = 93.333

Wo_2m

Wo_2

3

Wo_2m 25.4. 12

Wo_2 = 9.843 10 3

Cf2

f.

Wc

df . Wo_2 . L . S

Cf2 = 0.306

4. Reabsorbsion Faktor

k2

1.253

Page 12 of 23

5. Brix Distribution Coefisien

Ic2

1.1

6. Volume Ampas gil 1 (cuft/jam) k2 . Wf Cf2 df

Vb

Vb = 36.014

7. Density ampas gil 1 (lb/cuft) Wb . 1000. 2.24

db_1

Vb

db_1 = 62.887

8. Berat air imbibisi (lb/jam)

Wi

Il . Wf

Wi = 1.26 103

9. Extraksi Gilingan no 2

E2bx

1

1

df . 100 fb . db_1

Il . df di

E2bx = 0.424

Page 13 of 23

1

. k2 Cf2

1

10. Extraksi Gilingan no 2 dikalikan Brix Distribution Coeffisien Ic2. E2bx

E2Bxi

E2Bxi = 0.466

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

Bxb2

E2Bxi ) . Bxb1

(1

Bxb2 = 0.06

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

d2jb

64.410

13.Derajad Brix ampas 2 Bxb2

Bxjb2

k2 Cf2

d2jb . 1 . Wf df

Bxjb2 = 3.422 10 5

14. Berat ampas gil 2 (ton/jam)

Wb2

k1 Cf

d2jb 1 . df

Wb2 = 0.983

Page 14 of 23

1 . f . Wcj

15. Persen ampas gil 2 thd tebu Wb2 .

Wb2_p

Wcj

100

Wb2_p = 39.319

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

Wj2

Wb

Wi 2.24. 1000

Wb2

Wj2 = 0.591

17. Berat Brix terektraksi (ton/jam)dari gil no 2 Bxj2

Bxb

Bxb2

Bxj2 = 0.052

18. Derajad Brix Juice Gilingan 2

Bxj2_o

Bxj2 Wj2

Bxj2_o = 0.089

19. Berat Mixed Juice (ton/jam) Wj

Wje

Wj2

Wj = 2.08

Page 15 of 23

20. Persen mixed juice thd tebu Wj . 100 Wcj

Wj_p

Wj_p = 83.181

21.Total Brix Mix Juice (ton/jam)

Tbx

Bxj

Bxj2

Tbx = 0.365

22. Derajad brix nira campur

Bx_mix

Tbx . Wj

100

Bx_mix = 17.553

23. Over all brix extraksi

Total_ext

Tbx Wcj . Bxc

Total_ext = 0.859

Page 16 of 23

24. Fibre content % Ampas gil 2 Wf . 100 . Wb2 1000. 2.24

f2

f2 = 38.149

25.Derajad Brix Ampas gil 2

Bxa2

Bxb2 . Wb2

100

Bxa2 = 6.103

26. Moist Content Ampas Gil 2 (%)

Mca2

Bxa2

100

Mca2 = 55.748

F.Checking Extraction. 1.Reabsorbsion faktor k

0.0052. S

1.06

k = 1.253

2.Extraction Juice

1

Ej_c 1

k Co f . do

Ej_c = 0.7

Page 17 of 23

df

f2

3.Extraction Juice kali Brix Distribution Coeff

Ej_i

Ej_c. Ic1

Ej_i = 0.735

G. HASIL SIMULASI EKTRAKSI 1.Tingkat ektraksi (%) Total_ext = 0.859

2.Berat mixed juice (ton/jam) Wj = 2.08

3.Berat Brix terektraksi (ton/jam) Tbx = 0.365

4.Derajat brix raw juice Bx_mix = 17.553

5.Berat ampas akhir (ton/jam) Wb2 = 0.983

6.Kadar air ampas akhir (%) Mca2 = 55.748

Page 18 of 23

II.SIMULASI PURIFIKASI 1. Clear Juice persen thd raw juice

Cj_p

.90

2. Berat clear juice (kg/jam)

W_clear

Wj . 1000. Cj_p

W_clear = 1.872 103

III. SIMULASI EVAPORASI 1. Derajat brix syrup ditentukan

Bx_syrup

60

2. Berat syrup (kg/jam)

W_syrup

Bx_mix . W_clear

Bx_syrup

W_syrup = 547.513

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

Wa_evap

W_clear

W_syrup

Wa_evap = 1.324 103

Page 19 of 23

4. Laju penguapan single effect kg/m2hs

L_1e

30

5. Kebutuhan luas panas (m2) Luas panas evaporator untuk menguapkan clear juice menjadi syrup

HS_e

Wa_evap L_1e

HS_e = 44.135

6. Densitas syrup (tabel Baikov)

d_syrup

1.28873

7.Volume syrup (l/jam) V_syrup

W_syrup d_syrup

V_syrup = 424.847

IV. SIMULASI PAN MASAKAN 1. 1. Laju penguapan pan masakan (kg/m2.jam)

L_p1

8

2. Derajat brix masecuite A(tabel Baikov)

Bx_mas1

93.26

Page 20 of 23

3. Berat massecuite A Hasil penguapan syrup dalam pan no 1 Bx_syrup .

W_mas1

Bx_mas1

W_syrup

W_mas1 = 352.249

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

Wa_pan1

W_syrup

W_mas1

Wa_pan1 = 195.263

5. Luas panas pan masakan 1 (m2) Luas panas yang dibutuhkan untuk menguapkan syrup menjadi massecuite

HS_pan1

Wa_pan1 L_p1

HS_pan1 = 24.408

6. Densitas massecuite A(tabel Baikov)

d_mas1

1.50524

7. Volume massecuite A (liter/jam) Berat massecuite A dibagi densitasnya

V_mas1

W_mas1 d_mas1

V_mas1 = 234.015

Page 21 of 23

V. SIMULASI SEPARASI 1. Sugar Recovery Persen bagian gula dalam Massecuite A

Sr1

.45

2. Berat Gula Putih Bagian padat hasil pemisahan massecuite A dgn centrifugal separator adalah GULAPUTIH

W_gula

W_mas1 . Sr1

W_gula = 158.512

3. Rendemen Gula Putih Berat gula putih yang dihasilkan persen terhadap berat tebu

Rendemen1

W_gula Wcj . 10

Rendemen1 = 6.34

4. Berat Tetes A (Molasse A) Bagian cairan hasil pemisahan massecuite A dengan centrifugal separator

W_tts

W_mas1

W_gula

W_tts = 193.737

Page 22 of 23

VI. SIMULASI PAN MASAKAN 2 1. Berat produk gula merah Sisa padatan dalam tetes A diuapkan sampai fraksi air app 11%, untuk kemudian diturunkan kedalam mixer dan dicetak sbg GULAMERAH

W_glmerah

W_tts

W_glmerah = 193.737

2. Rendemen gula merah Berat gula merah persen terhadap berat tebu

Rendemen2

W_glmerah Wcj . 10

Rendemen2 = 7.749

VII. TOTAL RENDEMEN. Adalah jumlah rendemen gula putih dan rendemen gula merah dalam %

T_rend

Rendemen1

T_rend = 14.09

Page 23 of 23

Rendemen2