Kelompok :

Destika Anggraini (105100200111017)

Sulva Widya Sari (105100200111046)

Fauzia Rohmatullaili (105100201111011)

Johan Ari Sandra (105100201111021)

Wiweka Arif Wirawan (105100201111007)

 photo Piping1.jpg

Etanol merupakan salah satu sumber energi alternatif yang mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya sifat etanol yang dapat diperbarui dan ramah lingkungan karena emisi karbondioksidanya rendah (Jeon, 2007). Pada proses pembuatan Etanol dilakukan dengan cara batch dan kontinyu. Menurut Iman (2008), pada dasarnya prinsip sistem fermentasi batch merupakan sistem tertutup, tidak ada penambahan media baru, ada penambahan  oksigen , antifoam dan asam atau basa dengan cara kontrol pH. Fermentasi batch banyak diterapkan dalam dunia industri, karena kemudahan dalam proses sterilisasi dan pengontrolan alat. Selain itu juga pada cara batch banyak diaplikasikan di industri etanol karena dapat menghasilkan kadar etanol yang tinggi. Sedangkan pada sistem kontinyu, pengaliran subtrat dan pengambilan produk dilakukan secara terus menerus setiap saat setelah diperoleh konsentrasi produk maksimal atau subtrat pembatasnya mencapai konsentrasi yang hampir tetap (Rusmana, 2008). Pada prinsipnya fermentasi kontinyu merupakan sistem terbuka, ada penambahan media baru, volume tetap dan fase konstan.

Pada proses batch maupun kontinyu pada fermentasi etanol diperlukan suatu perancangan sistem perpipaan untuk memindahkan bahan. Sistem pipa merupakan bagian utama suatu sistem yang menghubungkan titik dimana fluida disimpan ke titik pengeluaran semua pipa. Sistem perpipaan berfungsi untuk mengantarkan atau mengalirkan suatu fluida dari tempat yang lebih rendah ke tujuan yang diinginkan dengan bantuan mesin atau pompa.

Langkah-langkah dalam desain pipa, yaitu (a) Penentuan masalah, yang meliputi: karakteristik dari fluida yang akan dianalisa, termasuk laju alir dan headloss  yang diijinkan, lokasi pipa, sumber dan tujuan,  struktur tanah yang akan dilalui, kode desain yang harus diikuti, dan material yang akan digunakan. (b) Penentuan rute pipa awal, panjang garis dan perbedaan static head. (c) Diameter pipa berdasarkan headloss yang diijinkan.

Faktor-faktor penting yang harus dipertimbangkan dalam perancangan sistem perpipaan adalah laju aliran massa, tekanan, temperatur, saturasi indeks dan headloss yang diijinkan  sepanjang aliran pipa. Pada perancangan perpipaan, dibutuhkan informasi yang cukup untuk mengidentifikasi layout awal untuk pipa dan lokasi yang tepat dari komponen-komponen yang terhubung. Layout awal ini kemudian dibawa ke lapangan untuk diperiksa mengenai kondisi tanah, daerah pemukiman, resiko slip, jalan persimpangan, saluran air, perubahan elevasi, dan akses jalan.

Alur pembuatan bioetanol dilakukan dengan menggunakan sistem perpipaan yang dapat digambarkan sebagai berikut : pada proses pertama yaitu grinding, tebu sebagai bahan dasar pembuatan bioetanol di giling sehingga menghasilkan sari tebu dan ampas tebu. Ampas tebu dibuang dan sari tebu dialirkan ke storage I untuk ditampung yang selanjutnya dialirkan menuju heater untuk dipanaskan. Proses pemanasan dengan heater dilakukan dengan proses batch, dimana sari tebu dipanaskan di dalam heater dengan suhu 105-110 oC.  Setelah dipanaskan di dalam heater kemudian dialirkan menuju storage II untuk didiamkan sebelum dialirkan ke clarifier. Clarifier termasuk dalam proses batch yang berfungsi sebagai tempat pemisahan antara sari tebu dengan padatan pada sari tebu dengan cara pengendapan. Agar pengendapan dapat berlangsung sempurna maka diberi pengaduk dengan kecepatan 3-5 rpm dan dijaga pada suhu 90-95oC. Hasil dari clarifier berupa juice tebu dan sludge.

Sludge hasil clarifier dialirkan ke decanter yang merupakan alat pemisah berdasarkan perbedaan berat jenis dengan menggunakan prinsip sentrifugal. Prinsipnya cairan atau suspensi dimasukkan dalam decanter yang berbentuk silinder, lalu decanter diputar dengan kecepatan tertentu. Semakin besar massa zat, maka akan makin besar pula gaya sentrifugal yang diderita, sehingga zat yang yang berat jenisnya lebih besar akan terdesak ke arah dinding decanter dimana terdapat outlet untuk mengeluarkan zat tersebut. Dan zat dengan berat jenis yang lebih kecil akan tertahan di bagian poros yang juga dibuatkan outlet untuk mengeluarkan zat yang lebih ringan tersebut. Dalam proses ini decanter akan memisahkan cairan yang berupa juice tebu dengan lumpurnya.

Sedangkan hasil clarifier yang berupa juice tebu dialirkan langsung secara kontinyu ke substract cooler untuk menurunkan suhu juice tebu sehingga dapat difermentasi pada proses selanjutnya, sebelumnya pada substrract cooling tower juga ditambahkan molase. Selain dialirkan ke fermentor, hasil substract cooler juga dialirkan ke water cooling tower. Substrat cooler menggunakan water cooling tower yang merupakan system heat exchanger dari fluida menjadi udara. Proses tersebut merupakan proses resirkulasi. Proses fermentasi pada fermenter dilakukan dengan proses batch, pada proses ini akan ditambahkan ragi dan air kemudian diaduk selama 7 jam. Pada fermenter akan menghasilkan uap yang merupakan etanol sebesar 8-12%.

Proses peragian dilakukan menggunakan bakteri Saccharomyces cerevisiae.  Sel ragi tersebut diperoleh dari centrifuge sebagai hasil dari proses fermenter dan digunakan kembali  di siklus fermentasi selanjutnya. Sel ragi  yang dapat digunakan lagi hingga 90 – 95 %, hal tersebut menghasilkan densitas sel ragi yang tinggi di dalam fermentor. Penggunaan kembali dari sel ragi menurunkan kebutuhan perkembang-biakan sel ragi dan jumlah gula yang lebih sedikit untuk pembentukan biomassa. Ketika proses fermentasi berhenti, sel ragi dipisahkan oleh centrifuge yang menghasilkan konsentrasi 60 hingga 70 % basis basah sel ragi berbentuk cream. Sel ragi dalam bentuk cream diencerkan menggunakan air dengan perbandingan 1:1 dan ditambahkan dengan asam sulfat (pH 1.8- 2.5) selama 2 jam agar mengurangi kontaminasi dari bakteri lain dan digunakan kembali sebagai starter untuk siklus fermentasi selanjutnya. Pada proses fermentasi menghasilkan alkohol yang berisi sel ragi kemudian dimasukkan ke dalam centrifuge untuk dipisahkan antara alkohol dengan sel ragi.  Setelah terpisah sel ragi masuk ke dalam tangki treatment sel ragi, sedangkan alkohol dimasukkan ke dalam clarified alkohol. Pada clarified alkohol dihasilkan alkohol murni yang akan di simpan di tangki penyimpanan. Alkohol yang ada di dalam tangki penyimpanan digunakan untuk proses destilasi. Proses destilasi merupakan proses pemanasan suatu bahan pada berbagai temperatur, tanpa kontak dengan udara luar untuk memperolah hasil tertentu.

Setelah diproses pada fermenter, selanjutnya dialirkan ke fermenter cooler untuk menurunkan suhu setelah fermentasi, proses ini dilakukan dengan proses kontinyu. Fermenter cooler bekerja dengan water cooling tower yang merupakan heat exchanger system dari fluida menjadi udara, dimana umumnya zat yang didinginkan adalah fluida cair. Dalam hal ini fluida yang diubah adalah juice dari hasil fermentor, proses ini dilakukan secara kontinyu. Water coling tower mengambil air dari cooler water basin yang diambil dari storage 5 yang merupakan penampung air. Selain digunakan dalam fermenter cooler, water coling tower juga dialirkan ke substrat cooler.

Air yang digunakan pada semua proses berasal dari air bawah tanah dengan di treatment terlebih dahulu. Treatment dilakukan dengan sedimentasi dan sand filter. Pada bak sedimentasi berfungsi sebagai tempat proses pengendapan partikel seperti pasir, lempung, dan zat-zat padat lainnya yang bisa mengendap secara gravitasi di dalam air. Setelah air mengalami proses sedimentasi, air dialirkan ke sand filter atau penyaringan air dengan menggunakan media pasir. Pada proses sand filter dilakukan sebanyak dua kali agar kotoran atau zat padat yang terlarut di dalam air dapat tersaring dengan baik. Air yang keluar dari Sand filter langsung dialirkan ke dalam bak penampung  untuk digunakan saat proses fermentasi dan proses peragian.