Jawaban Soal UAS Rekayasa Perancangan Proses (RPP) Tahun 2016 (take home test) PDF

Preview

Summary

JAWABAN TUGAS RUMAH Rekayasa Perancangan Proses (TIN 521) Febriani Purba F351150321 1. Pada tugas kelompok Perancangan yang sedang dikerjakan, Anda diminta untuk menjelaskan metoda Heuristik pada tahapan pemilhan proses. Metode heuristic merupakan salah satu teknik dasar yang dapat digunakan dalam s...

Description

JAWABAN TUGAS RUMAH Rekayasa Perancangan Proses (TIN 521) Febriani Purba F351150321

1. Pada tugas kelompok Perancangan yang sedang dikerjakan, Anda diminta untuk menjelaskan metoda Heuristik pada tahapan pemilhan proses. Metode heuristic merupakan salah satu teknik dasar yang dapat digunakan dalam sintesis proses. Teknik heuristic digunakan untuk mencapai tujuan akhir melalui beberapa tahapan yaitu (1) pemilihan jalur reaksi atau proses, (2) alokasi bahan atau pereaksi, (3) pertimbangan teknik pemisahan atau proses hilir, (4) pemilihan operasi pemisahan, dan (5) pemaduan atau integrasi rancangan 1 sampai 4. Tahapan-tahapan pada metode heuristic tersebut digunakan dalam sintesis proses produksi supplemen makanan dari ekstrak umbi bawang dayak (Eleutherine palmifolia). a. Pemilihan jalur reaksi proses Pada tahap ini dilakukan pemilihan bahan pengekstrak dari dua alternatif bahan pelarut yaitu air dan etanol. Penghitungan nilai tambah digunakan sebagai dasar dalam pemilihan bahan pelarut terbaik. Proses reaksi: Umbi bawang dayak + air  ekstrak umbi bawang dayak Dari literature diketahui bahwa kapasitas antioksidan ekstrak umbi bawang dayak dengan pelarut air adalah 81.9%, dengan total fenol 2.02 per 100 mg ekstrak. Sedangkan kapasitas antioksidan ekstrak bawang dayak dengan pelarut etanol adalah 91.5% dengan total fenol 3.17 per 100 mg ekstrak. Kedua proses ini menghasilkan 4140 kg ekstrak dengan jumlah air dan etanol yang digunakan yaitu 3140 kg, dan umbi bawang dayak 1000 kg. Penghitungan nilai tambah = produk – bahan baku Asumsi: nilai kapasitas antioksidan: Rp50.000; total fenol: Rp30.000; air: Rp100; etanol: Rp1000; umbi bawang dayak: Rp5000 maka: a. (0.819*4140)(50.000) + (2.02)(30.000) – (1000)(5000) – (3140)(100) = 164,3 x 106 b. (0.915*4140)(50.000) + (3.17)(30.000) – (10000(5000) – (3140)(1000) = 181,4 x 106 ket: a dengan pelarut air; b dengan pelarut etanol.

Berdasarkan nilai tersebut kedua proses menghasilkan nilai positif dengan bahan pengekstrak yang dipilih adalah etanol karena nilainya lebih besar. b. Penyusunan neraca massa dan alokasi bahan Jenis proses yang dipilih dalam proses produksi produk ini adalah sistem batch. Sistem ini dipilih karena industry yang akan dirancang berupa industry kecil, dan konsentrasi produk akhir yang kecil. Neraca massa proses ini disajikan pada Lampiran 1.

2. Untuk pertanyaan yang sama, jelaskan penerapan metoda Heuristik pada tahap pemilihan Pemisahan /Proses Hilir. Terdapat dua kali proses pemisahan pada proses pembuatan produk yang dipilih yaitu: pemisahan padatan bawang dari ekstrak secara mekanis dan pemisahan pelarut dari ekstrak menggunakan freeze drying. Teknik pemisahan secara mekanis dilakukan berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Ukuran partikel bawang dayak yang dihaluskan lebih besar dari bahan pelarut (etanol) sehingga etanol akan dapat melewati saringan sedangkan partikel bawang tidak. Teknik freeze drying digunakan untuk memisahkan bahan pelarut dari ekstrak dan menghasilkan ekstrak dalam bentuk bubuk. Pelarut dapat menguap dengan cepat karena adanya perbedaan titik uap etanol dengan ekstrak. Teknik freeze drying dipilih untuk menghindari teknik pemisahan dengan panas karena dapat merusak kapasitas antioksidan produk.

3. Dari Diagram alir proses yang dihasilkan (dari Tugas Kelompok Perancangan) masih mungkinkah dilakukan modifikasi Proses untuk meningkatkan hasil produk atau perolehan. Dari diagram alir proses yang dihasilkan (Gambar 1), tidak ada lagi proses modifikasi yang dapat dilakukan untuk meningkatkan hasil produk. Tetapi memungkinkan dilakukan proses modifikasi untuk mengefisienkan penggunaan bahan baku. Pada proses pemisahan pelarut dengan teknik freeze drying ada kemungkinkan untuk mengkondensasi etanol yang diuapkan sehingga dapat digunakan kembali pada proses ekstraksi. Dengan demikian dapat mengurangi biaya pembelian bahan baku.

Umbi Bawang

Air

Pencucian

Limbah Pencucian

Penghancuran dengan blender

Etanol 96%, 1:4 (b:v)

Pengadukan dengan mixer, T=25C, t=2 jam Perendaman dengan Sonikator, T=25C, t=1jam

Pemisahan dengan vacum filtration

Limbah Padatan

Ekstrak bawang dayak cair

Pengeringan dengan Freeze Dryer

Ekstrak bawang dayak kering

Penggilingan

Pengayakan

Tidak

Jika Ukuran maks 100nm Ya Capsule Filling

Kapsul Bawang Dayak

Gambar 1 Diagram alir proses produksi supplemen makanan dari ekstrak umbi bawang dayak

Lampiran 1 Neraca Massa 1. Neraca massa proses penghancuran Penghancuran dengan blender

F1

F2

Gambar 1 Alur neraca massa pada proses penghancuran Basis: 1000 Kg umbi bawang dayak segar Kadar Air bawang dayak: 70 % dari total bobot bawang dayak F1 = Bawang Dayak segar F2 = Pasta bawang dayak F1 = F2 F1 = 1000 Kg F2 = 1000 Kg Tabel 1 Neraca massa total pada proses penghancuran Massa Aliran

Komponen

F1

Bawang Dayak Segar

Total

Massa (kg)

Keluar Aliran

1000

F2

1000

Total

Komponen Pasta bawang dayak

2. Neraca massa proses maserasi Penambahan pelarut etanol memiliki perbandingan 1:4. F2 F3

Pengadukan dengan mixer, T=25C, t=2 jam

F4

Gambar 2 Alur neraca massa pada proses maserasi F2= Pasta Bawang dayak, terdiri dari: padatan 25%, fenol 5%, air 70% F3 = Pelarut Etanol, terdiri dari: etanol 98%, air 2% F4 = Pasta bawang etanol, terdiri dari padatan, fenol, air, dan etanol F2 = F3 + F4 1000 = 3140.2 kg + F4 F4 = 4140.2 kg Padatan F2 + padatan F3 = padatan F4 (25⁄100 × 1000 kg) + 0 = padatan F4 Padatan F4 = 250 kg Fenol F2 + fenol F3 = fenol F4 (5⁄100 × 1000 kg) + 0 = fenol F4 Fenol F4 = 50 kg

Massa (kg) 1000 1000

Air F2 + air F3 = air F4 (70⁄100 × 1000 kg) + (2⁄100 × 3140.2 kg) = air F4 Air F4 = 762.8 kg Etanol F2 +etanol F3 = etanol F4 0 + (98⁄100 × 3140.2 kg) = etanol F4 Etanol F4 = 3077 kg Tabel 2 Neraca massa total pada proses maserasi Massa Aliran

Massa (kg)

Komponen Padatan

F2

Aliran

Komponen

250

Padatan

Fenol Air

50 700 1000

Fenol Air Etanol

Etanol

3077

Air

62.8

Subtotal F3

Keluar

Subtotal

3140.2

Total

4140.2

F4

Total

Massa (kg) 250 50 762.8 3077 4140.2

3. Neraca proses pemisahan Pada pemisahan ini dilakukan pemisahan padatan dengan larutan etanol yang telah mengikat senyawa senyawa anti oksidan yang diinginkan. F4

Pemisahan dengan vacum filtration

F6

F5

Gambar 3 Alur neraca massa pada proses pemisahan F4 = Pasta bawang etanol, terdiri dari: padatan 250 kg, fenol 50 kg, air 762.8 kg, dan etanol 3077 kg F5 = Ampas/padatan, terdiri dari padatan, fenol, air, dan etanol F6 = Ekstrak cair bawang dayak, terdiri dari padatan (0 kg), fenol (60% dari fenol F4), air (99% dari air F4), etanol (99% dari F4) Padatan F4 = padatan F5 + padatan F6 250 kg = padatan F5 + 0 Padatan F5 = 250 kg Fenol F4 = fenol F5 + fenol F6 50 kg = fenol F5 + (60⁄100 × 50 kg) Fenol F5 = 20 kg Air F4 = air F5+ air F6 762.8 kg = air F5 + (99⁄100 × 762.8 kg) Air F5 = 7.63 kg

Etanol F4 = etanol F5 + etanol F6 3077 kg = etanol F5 + (99⁄100 × 3077 kg) Etanol F5 = 30.77 kg Tabel 3 Neraca massa total pada proses pemisahan Massa Aliran

Komponen

Massa (kg)

Padatan

Aliran

250

Fenol F4

Keluar

50

Air

762.8

Etanol

3077

Total

4140.2

Komponen Ampas/ Padatan

F5

Fenol

250 20

Air

7.628

Etanol

30.77

Subtotal

308.4 Fenol

F6

Massa (kg)

Air Etanol Subtotal

Total

30 755.17 3046.23 3831.4 4139.8

4. Neraca massa pengeringan Pada perhitungan neraca massa hasil ekstraksi merujuk pada penelitian Febrinda (2014) didapatkan rendeman dengan rata rata 6.5 %. Dilihat dari rendeman yang didapat kita berasusmsi bahwa rendeman yang didapat dengan bahan baku sebesar 100 kg maka akan didapat hasil ekstrak sebesar 6.5 Kg. Berikut perhitungan neraca massa pada proses pengeringan F7

F6

Pengeringan dengan Freeze Dryer

F9

F8

Gambar 4 Alur neraca massa pada proses pengeringan F6 = Ekstrak Bawang dayak cair, terdiri dari fenol 30 kg, etanol 3046.23 kg, air 755.17 kg F7= Air (100% dari air di F6) F8 = Etanol (100% dari etanol F6) F9 = Ekstrak Bawang dayak kering, terdiri dari fenol F6 = F7 + F8 + F9 Fenol F6 = fenol F7 + fenol F8 + fenol F9 30 kg = 0 + 0 + fenol F9 Fenol F9 = 30 kg Air F6 = air F7 + air F8 + air F9 755.17 kg = air F7 + 0 + 0

Air F7 = 755.17 kg Etanol F6 = etanol F7 + etanol F8 + etanol F9 3046.23 kg = 0 + etanol F8 + 0 Etanol F8 = 3046.23 kg Tabel 4 Neraca massa total pada proses pengeringan Massa Aliran

Komponen

Massa (kg)

Fenol Air Etanol

Massa (kg)

Aliran

Komponen

30

F7

Air

755.17

F8

Etanol

F9

Ekstrak Bawang dayak kering

3046.23

Total

Keluar

3831.4

751.7 3046.23

Total

30 3831.4

5. Neraca massa capsule filling Pada proses ini asumsi obat kapsul pasaran isi serbuk obat sekitar 0.46 gr per kapsul dan cangkang kapsul pasaran sekitar 0.12 gr

F9 Capsule Filling

F11

F10 Gambar 5 Alur neraca massa pada proses capsule filling F9 = Ekstrak bawang dayak kering (30000 gram) F10 = Cangkang Kapsul F11 = Kapsul ekstrak bawang dayak 1 kapsul berisi 0.46 gram ekstrak bawang dayak F10 = 30000⁄0.46 = 65210 kapsul F10 = 62510 kapsul × 0.12 gram⁄kapsul = 7826 gram F9 + F10 = F11 30000 gram + 7826 gram = 37826 gram Dari perhitungan neraca massa diatas maka dari 1000 kg umbi bawang dayak segar dapat dihasilkan 65210 butir kapsul ekstrak bawang dayak. Tabel 5 Neraca massa total pada proses capsule filling Massa Aliran F9 F10 Total

Komponen Ekstrak bawang kering Cangkang Kapsul

Massa (gram) 30000

Keluar Aliran

Komponen

F11

Kapsul ekstrak bawang dayak

7826 37826

Total

Massa (kg)

37826 37826 (65210 butir kapsul)...