BAB I PENDAHULUAN
1.
1.
Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan industri pada era teknologi
sekarang ini, Ilmu Pengetahuan
dan Teknologi (IPTEK) mempunyai peranan penting dalam kemajuannya, tetapi karena negara kita saat ini sedang mengalami krisis
ekonomi pengembangan IPTEK menjadi
terlambat, hanya beberapa sektor yang bisa terus berkembang untuk menopang
perekonomian kita, yang salah satunya adalah sektor perkebunan terutama kelapa
sawit, Indonesia merupakan salah satu pengekspor sawit terbesar di
dunia.
Peningkatan penggunaan minyak menjadikan komoditi kelapa
sawit sebagai salah satu sumber devisa negara yang utama dari non migas. Untuk itu
perlu adanya usaha pengembangan budidaya kelapa sawit serta pembangunan pabrik
pengolahan kelapa sawit,
karena hal ini merupakan salah satu usaha dalam peningkatan pembangunan
nasional dan juga pendapatan negara.
Keperluan di atas dibutuhkan Sumber Daya Manusia (SDM)
yang berkualitas. IPTEK
juga memegang peranan penting yang mampu untuk mengoptimalkan peralatan
pengolahan Pabrik Kelapa Sawit (PKS) sehingga memperoleh
kapasitas produksi yang dapat memenuhi jumlah dan kualitas yang standar.
Pabrik Kelapa Sawit selanjutnya disebut
(PKS) adalah alat pengolah Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.)
adalah tumbuhan industri penting penghasil
minyak masak, minyak industri, maupun bahan bakar (biodiesel). Komoditas perkebunan kelapa sawit menghasilkan keuntungan besar sehingga banyak hutan dan perkebunan lama
dikonversi menjadi perkebunan kelapa sawit. Indonesia adalah penghasil minyak
kelapa sawit terbesar di dunia.
Pengolahan Kelapa
sawit merupakan salah satu faktor yang menentukan kebehasilan usaha perkebunan
kelapa sawit. Hasil utama yang dapat diperoleh ialah minyak sawit, inti sawit,
sabut, cangkang dan tandan kosong. Pabrik kelapa sawit (PKS) dalam konteks
industri kelapa sawit di Indonesia dipahami sebagai unit ekstraksi crude palm
oil (CPO) dan inti sawit dari tandan buah segar (TBS) kelapa sawit. PKS
tersusun atas unit-unit proses yang memanfaatkan kombinasi perlakuan mekanis,
fisik, dan kimia. Kualitas hasil minyak CPO yang diperoleh sangat dipengaruhi
oleh kondisi buah (TBS) yang diolah dalam pabrik. Sedangkan proses pengolahan
dalam pabrik hanya berfungsi menekan kehilangan dalam pengolahannya, sehingga
kualitas CPO yang dihasilkan tidak semata-mata tergantung dari TBS yang masuk
ke dalam pabrik.
Pada prinsipnya
proses pengolahan kelapa sawit adalah proses ekstraksi CPO secara mekanis dari
tandan buah segar kelapa sawit (TBS) yang diikuti dengan proses pemurnian.
Secara keseluruhan proses tersebut terdiri dari beberapa tahap proses yang
berjalan secara sinambung dan terkait satu sama lain. Kegagalan pada satu tahap
proses akan berpengaruh langsung pada proses berikutnya. Oleh karena itu setiap
tahap proses harus dapat berjalan dengan lancar sesuai dengan norma-norma yang
ada.
1.2.
Perumusan masalah
Berdasarkan latar belakang masalah , maka perumusan masalah dalam
penelitian ini adalah bagaimana menganalisis kalor yang dibutuhkan pada
sterilizer tipe horizontal kapas 13 ton/jam.
Tandan Buah Segar selanjutnya disebut
(TBS) yang cukup besar dan mahal harganya. Untuk mendapatkan hasil pengolahan
yang optimal dibutuhkan tindakan atau pekerjaan yang besar untuk setiap langkah
proses atau setiap stasiun. PKS dioperasikan dalam suatu rangkaian proses yang kontinew, hasil proses instalasi
atau stasiun sebelumnya dilanjutkan ke instalasi
atau stasiun berikutnya tanpa dapat merubah mutu tetapi hanya melanjutkannya. Kesalahan pada satu stasiun akan berakibat buruk
pada stasiun berikutnya.
Baik buruknya mutu dan jumlah hasil oleh
suatu PKS terutama ditentukan oleh keberhasilan pada stasiun rebusan. Karena
stasiun ketel rebusan (sterilizer) adalah stasiun pertama tandan buah sawit mengalami
proses pengolahan. Kalau pada stasiun ini gagal atau tidak berhasil maka akan
berakibat buruk pada stasiun
selanjutnya, sehingga stasiun ketel rebusan (sterilizer) ini merupakan kunci utama keberhasilan pengolahan
tandan buah sawit, oleh sebab itu merebus buah harus sesuai dengan
ketentuan yang ada.
Daya
tarik penulis untuk menulis topik ini karena penulis
ingin mempelajari lebih lanjut tentang pemindalian panas (heat transfer) dari boiler sampai ke buah sawit yang merupakan awal
proses dari pengolahan kelapa sawit.
Alasan berikutnya karena ketel rebusan (sterilizer) mempunyai peranan yang penting dalam menentukan keberhasilan proses
pengolahan kelapa sawit pada pabrik kelapa
sawit yang mengolah tandan kelapa
sawit menjadi minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO).
1.3. Tujuan penelitian
Adapun tujuan penelitian yang akan dicapai adalah untuk
mengetahui dan menganalisis
kalor yang dibutuhkan pada sterilizer Tipe Horizontal kapasitas 13 ton/jam pada PT Sumber Indah Perkasa.
1. Mengetahui
bagaimana proses kerja ketel rebusan (sterilizer).
2.
Untuk mengetahui bagaimana cara pengaturan suhu
pada ketel rebusan (sterilizer).
3.
Untuk mengetahui bagaimana sistem pengaturan tekanan pada ketel rebusan
(sterilizer).
1.4.
Batasan Masalah
Mengingat
ketebatasan yang ada pada penulis baik mengenai kemampuan waktu , kesempatan maupun
biaya yang ada serta agar penelitian ini dilaksanakan maka masalah dibatasi
pada :
" analisa kalor yang dibutuhkan pada sterilizer
tipe horizontal kapasitas 13 ton (tbs/jam) pada PT. SUMBER INDAH PERKASA''
1.5.
Metode
Pencarian Data.
Metodologi Penelitian metode yang digunakan dalam
penelitian ini adalah menggunakan beberapa metode
pencarian data, antara lain :
1.
Penelitian ke pustakaan
Yaitu penelitian dengan cara membaca
berbagai literature untuk mengetahui tentang teori yang terkait dengan masalah
yang akan di bahas. Untuk memenuhi ini penulis menggunakan, Analisisa
kualitatif. Analisa kalitatif Yaitu analisa yang dilakukan dengan membandingkan
antara teori–teori dengan fenomena yang ada pada obyek penelitian.
2.
Penelitian lapangan
Yaitu penelitian secara langsung pada
obyek penelitian yang dilakukan dengan beberapa metode pencarian data
diantaranya metode observasi. Metode observasi yaitu penyusun mengadakan
pengamatan langsung pada obyek yang akan diteliti, guna menlihat fenomena yang
terjadi.
3.
Metode Interview
Yaitu penulis mengadakan wawancara atau
Tanya jawab secara lisan yang berkaitan dengan penelitian pada pihak-pihak yang
mengetahui permasalahan yang sedang terjadi.
4.
Metode dokumentasi
Yaitu penulis mengumpulkan sejumlah
data-data dengan cara mengutip atau mencatat tahapan dokumen yang berhubungan
dengan masalah yang diteliti.
1.6.
Sistematika
penelitian
Sistematika
yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab
ini di uraikan tentang Latar belakang perumusan masalah.
Tujuan,penelitian
masalah/metodologi penelitian dan Sistematika Penelitian.
BAB II : KAJIAN
PUSTAKA
Memuat
teori-teori dan rumus-rumus yang digunakan untuk menganalisa masalah yang akan
diteliti.
BAB III : DATA
Memuat
data hasil percobaan untuk analisa kalor yang dibutuhkan pada sterilizer tipe
horizontal kapasitas 13 ton (tbs/jam) pada PT. SUMBER INDAH PERKASA.
BAB IV : PEMBAHASAN
MASALAH
analisa
kalor yang dibutuhkan pada sterilizer tipe horizontal kapasitas 13 ton
(tbs/jam) kurang sempuma. disebabkan pengatur suhu pada sterilizer yang
terpasang tidak dapat berjalan dengan evektif sehingga hasil dari perebusan
kurang sempurrna
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Dari
hasil analisa dapat ditarik kesimpulan: kalor yang dibutuhkan pada sterilizer
tipe horizontal kapasitas 13 ton (tbs/jam) pada
PT. SUMBER INDAH PERKASA tidak sempurna sehingga perebusan tidak
maksimal.
BAB II
TINJAUAN
PUSTAKA
2.1.
Ketel
Rebusan (sterilizer)
Ketel
rebusan (sterilizer) adalah bejana uap berbentuk silinder yang digunakan untuk merebus buah kelapa sawit yang
masih berupa tandan buah segar (TBS). Alat ukur yang terdapat pada sterilizer
adalah manometer yaitu alat pengukur tekanan, termometer yaitu alat
untuk mengukur suhu.
Bagian sebelah dalam dilapisi wiring pate (plat
pengaraan), sebelah bawah terdapat rail track (jaringan rel) yang berfungsi
sebagai jalur untuk memasukkan dan mengeluarkan lori rebusan dan kanan kirinya pipa berpori-pori
pembuang udara yang bertemu pada sebuah kran
pembuang udara. Bagian dasar terdapat beberapa lubang yang dihubungkan
dengan pipa dan bersatu pada sebuah kran untuk pembuangan air kondensat (air rebusan), di atas lubang tadi ditutup
dengan plat saringan untuk menjaga
terjadinya sumbatan-sumbatan pada nozzle atau kran sewaktu membuangatau
mengeluarkan air kondensat (air rebusan).
Sebelah atas di bagian depan teradapat
pipa pemasukkan steam dan pipa pembuang steam (blow off), masing-masing pipa ini
mempunyai kran dan masing-masing dihubungkan dengan ketel rebusan
disebelahnya. Pada umumnya pipa-pipa uap ini dibungkus dengan bahan isolasi untuk mengurangi
kehilangan panas,ini dilakukan juga pada bagian luar ketel rebusan
(sterilizer).
Umumnya
ketel rebusan (sterilizer) dirancang dengan diameter dan panjang yang dapat memuat 6 (enam) sampai dengan 10 (sepuluh)
lori rebusan dengan tekanan kerja 2,8
[kg/cm2] sampai dengan 3 [kg/cm2], (lihat gambar 2.1).
Gamabar 2.1.a. Ketel rebusan
(sterilizer)
Gamabar 2.1.b.Ketel rebusan
(sterilizer)
Keterangan
Gambar
1.
Manometer
2.
Pintu Rebusan I
3.
Body Rebusan
4.
Rel Lori
5.
Pipa Air Kondensat
6.
Pintu Rebusan II
7.
Pipa Uap Buang
8.
Pipa Uap Masuk
9.
Termometer
10.
Kran
Di PT. Sumber Indah Perkasa ketel rebusan (sterilizer) yang digunakan adalah sterilizer tipe horizontal yang
mempunyai dua buah pintu sebagai pintu masuk dan keluar lori rebusan.
Ketel rebusan (sterilizer) ini mampu menampung lori rebusan sebanyak 8
(delapan) lori rebusan, isian netto tiap lori rebusan
rata-rata 2,5 ton TBS jadi, jumlah semuanya kira-kira 20 ton TBS tiap satu sterilizer.
Sterilizer yang ada pada PT. Sumber Indah Perkasa
berjumlab 3 (tiga) buah dan spesifikasi
ketel rebusan (sterilizer) yang digunakan ialah :
Merk
|
Type
|
Tahun
Pembuatan
|
|
Ketel
Rebusan No.l
|
PT. SAS
|
Horizontal
|
1997
|
Ketel
Rebusan No.2
|
PT. SAS
|
Horizontal
|
1997
|
Ketel
Rebusan No.3
|
P T. SAS
|
Horizontal
|
1998
|
Spesifikasi teknis dari stasiun rebusan
yang ada di PT. Sumber Indah Perkasa adalah terdiri dari:
l. Rel
(rail)
-
Dengan ukuran 70 mm x 68 mm x 37,5 mm berat 12 kg/m
-
Jarak antara rel ( rail) = 600 mm
2. Lori
rebusan
-
Kapasitas lori 2,5 ton TBS/Jam
-
Bahan dari plat 6 mm diberi lubang secukupnya dengan
diameter 0,5 inch
-
Diameter roda 250 mm
-
Letak bearing ada di roda atau di luar roda
3. Alat
pemutar (capstan)
-
Single drum atau double drum buatan sumitomo diameter 14
inch
-
Gear motor di gerakkan elektromotor 10 Hp
-
Vertical shaft, speed : 35 rpm
-
Tombol pengoperasian dengan kaki
4. Tonggak
penambat (bollard)
- Single
drum cb 12" dengan vertikal shaft
5. Diesel
locomotive sebagai penggerak
- Tipe HL
18 merk Schoma-22 HP west Germany atau sejenisnya
6. Transfer
carriage manually
-
Masing-masing rebusan menggunakan transfer carriage
manually
-
Rangka
dibuat dari besi canal 6 x 3 inch x 126 lb
-
Untuk counter bahan dari besi tuang
7. Sterilizer
Catwalk
-
Lebar 70 cm2
-
Dipasang di atas sterilizer
-
Dibuat dari besi canal 6 x 3 inch dengan plat bordes ¼
inch
2.2.
Fungsi
Perebusan
Baik buruknya mutu dan jumlah hasil oleh suatu pabrik
kelapa sawit terutama ditentukan oleh keberhasilan rebusan, oleh karena itu
merebus buah harus sesuai dengan ketentuan yang ada. Setelah lori-lori diisi
TBS selanjutnya lori-lori tersebut dimasukkan ke dalam rebusan untuk direbus.
Adapun fungsi dari proses perebusan TBS di pabrik kelapa sawit antara
lain :
2.3.
Menghentikan
Aktivitas Enzim
Buah yang dipanen terdapat enzim atau
suatu bahan yang berfungsi mempercepat reaksi kimia, lipase dan
oksidase yang tetap bekerja dalam buah sebelum enzim itu dihentikan dengan pelaksanaan tertentu.
Enzim dapat dihentikan dengan cara fisika
dan kimia. Menggunakan cara fisika yaitu dengan pemanasan pada suhu yang dapat mendegradasi protein. Enzim pada umumnya
tidak aktif lagi pada suhu 50 ° C oleh sebab itu perebusan pada suhu 120 ° C akan menghentikan
aktifitas enzim.
2.4. Melepaskan Buah
Dari Spiklet
Minyak dan inti sawit terdapat dalam buah, maka
untuk mempermudah proses ekstraksi
(Ekstraksi adalah kegiatan penarikan kandungan kimia yang dapat larut
sehingga terpisah dari bahan yang tidak dapat larut dengan pelarut cair. Hasil
dari ekstraksi disebut ekstrak)
pengutipan minyak dan inti sawit, buah perlu dilepaskan dari spikletnya. Buah dapat terlepas dari spiklet melalui cara
hidrolisa hemiselulosa (senyawa organik) dan pektin yang terdapat di
pangkal buah. Hidrolisis (Hidrolisis
adalah terurainya garam dalam air yang menghasilkan asam atau basa) dapat terjadi dengan proses kimia dan kimia
sfisika dan reaksi biokimia. Hidrolisis dengan reaksi biokimia telah terjadi sebagian di lapangan yaitu pada proses pemasakan
buah yang ditandai dengan buah yang
sudah besar dan berwarna kuning kemerahan (membrondol). Reaksi hidrolisis
hemisellulosa dan pektin dapat terjadi dalam ketel rebusan yang dipercepat oleh pemanasan. Panas uap tersebut
dapat meresap ke dalam buah karena adanya tekanan.
Sifat
kimia, fisika serta biokimia (metabolisme
dan sifat
aterogenik) suatu lemak ditentukan oleh komposisi dan posisi
asam lemak (sn-1, sn-2 dan
sn-3) yang teresterkan di dalam molekul lemak. Jumlah total asupan
lemak yang dianjurkan adalah tidak lebih dari 30% kebutuhan total kalori,
sedangkan rasio yang baik dalam makanan antara asam lemak jenuh, asam lemak tak
jenuh tunggal dan asam lemak tak jenuh jamak ialah 1:1:1. Minyak kelapa dan
kelapa sawit mengandung asam lemak jenuh yang tinggi, yakni 85% dan 60%, serta
diduga memicu terjadinya penyakit kardiovaskuler dan PJK. Kemudian diketahui
asam lemak jenuh rantai sedang (C-10 dan C-12) yang banyak terdapat di dalam
minyak kelapa ternyata tidak bersifat aterogenik, tetapi asam lemak rantai
panjang yang jenuh seperti asam miristat (C-14) dan palmitat
(C-16) bersifat aterogenik. Asam palmitat yang sebenarnya memiliki sifat aterogenik
di dalam minyak kelapa sawit ternyata tidak bersifat aterogenik karena terdapat pada posisi
sn-1 dan sn-3 dalam molekul lemak. J Indon Med Assoc.2011;61:453-7.
2.5.
Menurunkan Kadar Air
Sterilisasi buah dapat menyebabkan penurunan kadar air buah dan inti,
yaitu dengan cara penguapan baik pada saat perebusan maupun saat sebelum
pemipilan. Penurunan kadar air buah menyebabkan
penyusutan buah sehingga terbentuk
rongga-rongga kosong pada cangkang (perikarp) yang mempermudah proses
pengempaan. Interaksi penurunan kadar air,
panas buah akan menyebabkan minyak sawit antar sel dapat bersatu dan mempunyai
viskositas yang rendah sehingga mudah
keluar dari dalam sel sewaktu proses pengempaan berlangsung. Cangkang
(perikarp) yang mendapat perlakuan panas dan tekanan akan menunjukkan sifat
serat mudah lepas antara serat yang satu dengan yang lain, hal ini akan
meningkatkan efisiensi digester. Air yang terkandung dalam inti akan menguap melalui mata biji sehingga kernel
susut dan proses pemecahan biji akan lebih mudah.
2.6. Melepaskan Serat
Dari Biji
Perebusan buah yang tidak sempurna dapat menimbulkan kesulitan pelepasan
serat dari biji dalam polishing drum, yang menyebabkan pemecahan biji lebih
sulit dalam alat pemecah biji. Penetrasi uap yang cukup baik akan membantu proses hidrolisis. Apabila serat tidak lepas,
maka lignin yang terdapat diantara serat akan menahan minyak. Jika biji
dipukul dalam alat pemecah biji maka terjadi
sifat kenyal yang membuat biji tidak pecah, dan jika pecah maka yang terjadi
adalah pecahan besar yang melekat pada inti.
2.7. Membantu Proses
Pelepasan Inti Dari Cangkang
Perebusan yang sempurna akan menurunkan
kadar air biji hingga 15%. Kadar air biji yang turun hingga 15% akan
menyebabkan inti susut sedangkan tempurung biji tetap, maka terjadi inti yang
lekang dari cangkang, hal ini akan membantu proses permentasi di dalam tempat penimbunan inti (nut silo),
sehingga pemecahan biji dapat berlangsung dengan baik, demikian juga pemisahan
inti dan cangkang dalarn proses pemisahan
kering atau basah dapat menghasilkan inti yang mengandung kotoran lebih kecil, untuk mencapai keperluan
tersebut di atas diperlukan tekanan uap 2,8
(kg/cm2) sampai dengan 3 (kg/cm2) dengan temperatur
sebesar 130°C sampai dengan
140°C dan lama perebusan yang dibutuhkan sekitar 90 menit.
Berdasarkan penelitian di lapangan dengan tekanan
uap, temperatur dan lama perebusan
di atas telah mampu untuk mematikan enzim lipase yang bisa meningkatkan asam lemak bebas, sehingga dari
proses perebusan tandan buah sawit yang dilakukan pada ketel rebusan
(sterilizer) diharapkan mampu untuk menghasilkan TBS yang betul-betul steril.
Factor-faktor yang mempengaruhi rebusan antara lain :
A.
Tekanan
uap dan lama perebusan
Tekanan uap dan lama perebusan sangat menentukan hasil
perebusan yang mempengaruhi efisiensi pabrik. Tekanan uap dan lama perebusan
yang tidak cukup akan mengakibatkan :
1.
Buah kurang matang, sehingga sebagian
buah sawit (brondolan) tidak lepas dari
tandan yang mengakibatkan kerugian minyak dalam janjangan kosong bertambah.
2.
Pelumatan dalam
digester tidak sempurna, karena sebagian daging buah tidak lepas dari biji sehingga mengakibatkan proses penempaan
tidak sempurna dan mengakibatkan
kerugian minyak dalam ampas dan biji bertambah ampas (fibre)
yang masih basah menyebabkan pembakaran dalam ketel uap tidak sempurna.
3. Pembakaran janjang kosong dalam
tempat pembakaran (incinerator) tidak sempurna,
yang menyebabkan kerusakan tempat pembakaran (incinerator).
Sebaliknya apabila perebusan terlalu lama akan menyebabkan :
4. Buah menjadi memar, sehingga
menyebabkan kerugian minyak dalam air rebusan (kondensat) dan janjang kosong
bertambah
5. Merusak mutu
minyak dan inti
6.
Persentase minyak pada tandan kosong akan meningkat.
B.
Pembuangan udara dan air kondensat
Udara merupakan penghantar panas yang
rendah. Apabila udara dalam ketel rebusan tidak dikeluarkan secara sempurna, maka akan terjadi
pencampuran udara dan uap yang mengakibatkan
pemindahan panas dari uap ke dalam buah tidak sempuma. Dengan demikian
udara harus benar-benar dikeluarkan dari dalam ketel rebusan dengan cara :
- Kran air kondensat dibuka penuh setiap
hari agar diperiksa adanya kemungkinan kebocoran dan harus segera diperbaiki
- Setiap minggu rebusan dibersilikan dengan minyak pelumas
bekas
- Melaksanakan urutan pelaksanaan lainnya
Hal-hal yang paling sering terjadi dalarn rebusan ialah packing pintu
bocor, untuk mencegah hal ini tindakan yang harus
dilakukan pada setiap siklus:
1.
Membersihkan selurah buah sawit
(brondolan) dan sampah-sampah yang jatuh di dalam rebusan
2.
Packing pintu rebusan dibersihkan dan
dilumasi setiap hari juga perhatikan jika terdapat kebocoran dan segera
diperbaiki
3.
Setiap 3-4 tahun rebusan direparasi untuk pemeriksanaan
berkala oleh Dinas Keselamatan
Kerja.
Menentukan
kapasitas stasiun ketel rebusan haruslah diketahui hal-hal sebagai berikut:
1. Lama siklus perebusan (yang dimaksud
siklus perebusan ialah waktu yang diperlukan sekali merebus + interval).
2.
Jumlah lori sekali merebus.
3.
Isi netto per lori.
4.
Jumlah ketel rebusan (sterilizer).
3.
Pola
perebusan
Pola
rebusan adalah pola pemasukan uap ke dalam ketel rebusan (sterilizer) dan pola pengeluaran uap dari dalam ketel rebusan
(sterilizer).
Ada tiga macam pola rebusan yaitu :
1.
Pola
satu puncak (single peak) ialah jumlah puncak yang terbentuk selama proses
perebusan ada satu puncak akibat dari tindakan pembuangan dan pemasukan uap
yang tidak merubah bentuk pola rebusan selama proses perebusan satu siklus.
2.
Pola
dua puncak (double peak) ialah jumlah puncak yang terbentuk selama proses
perebusan ada 2 puncak akibat dari tindakan pemasukan dan pembuangan uap dilanjutkan dengan pemasukan uap,
penahanan uap dan pembuangan uap selama proses perebusan satu siklus.
3.
Pola
tiga puncak (triple peak) ialah jumlah puncak yang terbentuk selama proses
perebusan ada 3 puncak, akibat dari tindakan pemasukan dan pembuangan uap dilanjutkan dengan pemasukan uap,
penahanan uap dan pembuangan uap selama proses perebusan satu siklus.
Hasil yang
penulis peroleh saat melaksanakan analisa menunjukkan sistem perebusan yang
ada saat ini di pabrik kelapa sawit pada PT. Sumber Indah Perkasa adalah sistem dua puncak (double peak) atau
sistem tiga puncak (triple peak), skema kedua sistem dapat dilihat pada
gambar berikut:
a.
Sistem Perebusan Double Peak ( Dua Puncak)
Sistem perebusan double peak (2
puncak)
Gambar 2.1 Sistem Perebusan Double Peak (Dua Puncak)
No
|
Keterangan setiap langkah
|
waktu (menit)
|
I
|
Daearasi
|
3-5
|
II
|
Menaikkan tekanan uap 0 - 2 [kg/cm2]
|
15
|
III
|
Menurunkan
tekanan uap dengan cepat 2 [kg/cm2] - 0,5 [kg/cm2]
|
3
|
IV
|
Menaikkan
tekanan uap 0, 5 [kg/cm2] - 3 [kg/cm2]
|
12
|
V
|
Penahanan Pada
Tekanan Perebusan 3 [kg/cm2]
|
50
|
VI
|
Membuang uap
|
7
|
VII
|
Mengeluarkan buah masak dan memasukkan buah mentah
|
8
|
Lama Siklus
|
100
Menit
|
Catatan:
1.
Selama
daearasi tekanan uap dalam ketel rebusan harus tetap 0 (nol) [kg/cm2]
untuk mencegah turbulensi uap.
2.
Menaikkan
tekanan uap harus diatur agar tekanan uap diketel stabil.
3.
Pada titik A,
B dan C dilakukan pembuangan air kondensat.
b. Sistem Perebusan Triple Peak (Tiga Puncak)
Sistem perebusan tripple peak (3puncak)
Gambar 2.2 Sistem Perebusan Triple Peak (3 puncak)
NO
|
Keterangan
setiap langkah
|
waktu
(menit)
|
I.
|
Daearasi
|
3
|
II.
|
Menaikkan
tekanan uap 0-1,5 [kg/cm ]
|
7
|
III.
|
Menurunkan
tekanan uap dengan cepat 1,5 [kg/cm ]-0,25 [kg/cm2]
|
2
|
IV.
|
Menaikkan
tekanan uap 0,25 [kg/cm2] -> 2 [kg/cm2]
|
11
|
V.
|
Menurunkan
tekanan uap dengan cepat 2 [kg/cm2]->0,25 [kg/cm2]
|
2
|
VI.
|
Menaikkan
tekanan uap 0,25 [kg/cm2]-> 3 [kg/cm2]
|
14
|
VII.
|
Penahanan
pada tekanan perebusan 3 [kg/cm2]
|
41
|
VIII.
|
Membuang
uap
|
5
|
IX.
|
Mengeluarkan
buah masak dan memasukkan buah mentah
|
5
|
Lama
siklus
|
90
(menit)
|
Catatan.
Selama
daearasi tekanan uap dalam ketel rebusan harus tetap 0 (nol) [kg/cm2]
untuk mencegah turbulensi uap. Menaikkan tekanan uap hams diatur agar tekanan
uap diketel stabil.
4.
Sistem Perpindahan Panas (heat
transfer) Pada Ketel Rebusan (Sterilizer)
Perpindahan
kalor (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang
terjadi karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Pada ketel
rebusan (sterifizer) terjadi perpindahan kalor (heat transfer) secara
perambatan atau konduksi yaitu perpindahan kalor dari suatu bagian benda padat
ke bagian benda lain dari benda yang sama atau dari bagian benda padat yang
satu ke benda padat yang lain karena terjadinya persinggungan fisik (kontak
fisik atau menempel) tanpa terjadi perpindahan molekul-molekul dari benda padat
itu sendiri. Perlakuan yang terjadi pada sterilizer (ketel rebusan) ialah kalor
yang diterima dinding ketel rebusan bagian dalam yang bersentuhan dengan uap akan dirambatkan kedinding ketel rebusan
bagian dalam yaitu menyentuh atau berhubungan dengan TBS. Kalor yang
diserap oleh dinding ketel rebusan (sterilizer) ini merupakan kerugian kalor
pada perebusan. Panas yang diserap oleh dinding rebusan ini dapat dihitung
dengan menggunakan ramus sebagai berikut:
Qdinding
=
[J.P Holman : Perpindahan Panas, Hal.
522]
Keterangan :
S
= Jumlah uap yang di prokduksi ketel (kg/jam)
𝜟 = i` - Wt o = Selisih entapi
antara uap yang keluar dan air yang masuk kedalam KJ/kg.
QLow
= Nilai pembakaran terendah atau lowest Heating Volume bahan bakar (KJ/kg)
π ketel
= Efesiensi thermis ketel uap.
L = Panjang
ketel rebusan (sterilizer) [m]
T1 = Temperatur uap masuk [°C]
T3 = Temperatur dinding luar isolasi [°C]
N = Jari-jari dalam ketel rebusan
(sterilizer) [m]
r2 = Jari-jari luas ketel rebusan
(sterilizer) [m]
n = Jari-jari luas isolasi [m]
Keaja = Konduktivitas termal baja [ W/m°C]
Kisoia3i = Konduktivitas
termal isolasi [W/m°C]
5.
Rumusan
Perhitungan Kalor yang Dibutuhkan pada Ketel Rebusan (sterilizer)
Kalor yang dibutuhkan pada ketel rebusan (sterilizer) merupakan
penjumlahan dari kalor yang diserap pada
tandan buah segar (TBS) dengan kalor yang diserap oleh dinding ketel
rebusan (sterilizer), dapat dihitung dengan
ramus :
Qtot =
Q TBS + Q Dinding
Keterangan:
Qtoot
= Kalor
yang dibutuhkan ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
QTBS
= Kalor yang diserap tandan buah segar
(TBS) [kj/jam]
QDinding = Kalor
yang diserap oleh ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
Massa tandan buah segar (TBS) merupakan kapasitas pengolahan
produksi. Kapasitas ketel rebusan
(sterilizer) dapat dihitung dengan ramus :
m = 60/T x G x A x Ep [ PT.
Perkebunan IV (Persero) : Penuntun
Pengolahan Kelapa Sawit, Hal : 38]
Keterangan:
m = Kapasitas merebus [ton/jam]
G = Jurnlah
lori sekali merebus
A = Isian
netto tiap lori [ton]
Ep = Jumlali
ketel rebusan (sterilizer)
T = Waktu
perebusan [menit]
Menghitung kalor yang diserap oleh TBS menggunakan
kapasitas tandan buah
sawit untuk satu ketel rebusan (sterilizer), maka kapasitas ketel rebusan
(sterilizer) pada PT. Sumber Indah Perkasa sebesar
:
m =
x 8 x 2,5 x I =
13 [Ton/Jam]
maka kapasitas ketel rebusan
(sterilizer) pada PT. Sumber Indah Perkasa adalah 13.000
[kg/jam].
Kalor yang diserap tandan buah segar
(TBS) dapat dihitung dengan ramus :
Qtbs - m x CpTBS x [Tb2 - Tbi] ….[J.P Holman : Perpindahan Kalor, hal. 563]
Qtbs - m x CpTBS x [Tb2 - Tbi] ….[J.P Holman : Perpindahan Kalor, hal. 563]
Keterangan :
QTBS = Kalor yang
diserap tandan buah segar (TBS) [kj/Jam]
m = Massa
tandan buah segar (TBS) [kg/jam]
CpTBS = Kalor
spesifik tandan buah segar TBS [kj/kg °C]
Tb1 =
Temperatur uap masuk [°C]
Tb2 = Temperatur tandan buah
segar (TBS) sebelum direbus [°C]
Nilai kalor spesifik tandan buah segar (TBS) yang
didapat pada PT. Sumber Indah Perkasa adalah 2,6 [kj/kg °C]
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
WAKTU
DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret sampai dengan bulan Mei 2014,
bertempat diUtility PT. Sumber Indah
Perkasa.Yaitu sebuah perusahaan industri yang bergerak dibidang agri bisnis
yang memproduksi minyak sawit (crude palm oil). Perusahaanini beralamat
di Jl. Soekarno Hatta KM. 17 Desa Rangai Tri Tunggal Kecamatan Katibung
Kabupaten Lampung Selatan.
3.2.
ALAT
YANG DIGUNAKAN
Dalam penelitian ini boiler yang digunakan adalah boiler tipe pipa api (fire tube boiler) yang berbahan bakar
cair yaitu solar. Pengambilan data-data dalam penelitian mengunakan alat-alat
antara lain :
1.
Pemantau
Tekanan (Pressure Gauge)
Pressure gauge
adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan aliran fluida yang
digunakan maupun dihasilkan oleh boiler, yang melewatisistem pemipaan (piping system) seperti air dan steam.
Dengan menggunakan jarum sebagai indikator
tekanan,Pressure gaugeyang digunakan
dalam penelitian ini menggunakan satuan (Bar).Pengambilan data untuk nilai tekanan yang dihasilkan boiler, yaitu pada
saat boiler dalam kondisi on top atau stabil dalam mengahasilkan uap.
Gambar 3.1. Pemantau tekanan (pressure gauge).
2.
Flowmeter
Flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur debit aliran fluida
yang melewati pipaseperti bahan bakar (solar),air umpan, dan air condensate.Pada bagian atas flowmeter
tertera angkayang menunjukkan banyaknya fluida yang melewati flowmeter. Untuk
menghitung jumlah fluida yangmasuk atau melewati pipa adalah dengan cara
menghitung selisih antara angka akhir
dengan angka awal yang tertera pada flowmeter.
Gambar 3.2. Flowmeter.
3.
Modulating Control
Modulatingcontrol
adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan steam yang dihasilkan
boiler dan menentukan batas tekanan steam
yang dihasilkan boiler dalam satuan (Bar). Secara otomatisnilai tekanan steamakan
ditampilkan pada tampilan (display)digitalmodulatingcontrol.
Gambar
3.3. Modulatingcontrol.
4. ControlSteam
Alat ini digunakan untuk menghitung jumlah steam yang dihasilkan (Kg) berserta suhu steam yang dihasilkan
boiler, dengan menunjukkan angka pada tampilan (display)digital pada controlsteam.
Gambar
3.4. Controlsteam.
5. Thermometer Infra Merah (Infra Red Thermometer)
Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur air umpan,dan temperatur condensate
(0C) Dengan cara mengarahkan sinar infra merah ke arah media yang
akan diukur temperaturnya, selama ±10 menit. Kemudian nilaitemperatur yang
hasil dari pengukuran akan ditampilkan pada layar digital.
Gambar 3.5. Termometer infra merah (infra red thermometer).
6.
Hygrometer
Hygrometer digunakan untuk
mengukur massa jenis (density)
bahan bakar dan air (liter/kg). Dengan cara mencelupkan hygrometer selama ±5
menit pada gelas ukur yang terisi bahan bakar atau air yang akan diukur.
Gambar
3.6. Hygrometer.
7. Gelas Ukur (Glass Ware)
Gelas ukur digunakan sebagai tempatair atau bahan bakaryang akan diukur
massa jenis atau density.
Gambar 3.7. Gelas ukur(glass
ware).
8.
Pompa (Pump)
Pompa adalah alat yang digunakan untuk mentransfer fluida yang digunakan
pada proses operasional boiler seperti air umpan, bahan bakar(solar), dan air condensate.
Pada gambar dibawah ini air umpan yang ditransfer menggunakan 2 pompa dengan kapasitas pompa
17.000 m3 per jamnya dengan tekanan maximum 19 Bar, air umpan yang
ditransfer berasal dari dearator yang
telah melalui proses treatment terlebih dahulu. Air yang ditransfer akan
melalui jalur pemipaan yang menuju ke dalam shell
boiler.
Gambar 3.8. Pompa(pump).
3.3.
PROSEDUR
PENELITIAN
Prosedur dalam penelitian ini adalah :
1.
Melakukan
pengamatandengan cara visual terhadap sistem kerja boiler dan prosescondensationuap (steam).
2.
Menghitung
jumlah kalor yang dibutuhkan untuk
memanaskan air hingga menjadi steam.
3.
Pengumpulan
data-data yang dibutuhkan sebagai parameter-parameter dalam perhitungan
efisiensi boiler.
4.
Menganalisis
dan menghitung nilai efisiensiyang dihasilkan pada boiler berdasarkan hasil
pengamatan dan pengukuran.
5.
Menarik
kesimpulan dari analisis yang telah dilakukan.
6.
Memberikan
saran.
3.4. TEKNIK
PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA
Teknik pengumpulan dan analisis data dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1.
Menghitung jumlah steam yang dihasilkan boiler(kg) menggunakan control steam. Pada layar tampilan control steam akan terlihat jumlah steam yang dihasilkan boiler
berserta temperatur steam.Data
diambil pada saat boiler pada posisi on
top atau stabil dalam menghasilkan steam,
yaitu saat boiler telah mencapai tekanan 6 bar dan suhu hingga ± 158,8630C.
Pengambilan data dilakukan dengan interval waktu dari awal steam ditransfer yaitu pada saat valveoutputsteam pada boiler dibuka hingga proses heating selesai (valve di tutup).
2.
Pengambilan
data konsumsi air untuk air umpan(feed
water) berdasarkan data yang diambil dari pengukuran menggunakan
flowmeter, yang terpasang pada jalur pipa transfer air dari feed water tank ke boiler. Air yang digunakan dialirkan
menggunakan pompa secara konstan.Jumlah debit air yang melewati flowmeter
adalah selisih antara indikator angka pada flowmeter yaitu antara angka awal
dan angka akhir. Angka awal yang dicatat adalah pada saat belum melakukan
transfer dan belum ada air yang melewati jalur pipa flowmeter. Sedangkan angka
akhir yaitu angka yang diperoleh setelah selesai melakukan transfer air (boiler shutdown). Pengambilan data ini
dengan interval waktu selama operasional boiler (jam) berlangsung. Yaitu dari
awal boiler running hingga boilershutdown.
Setelah didapatkan hasil perhitungan total konsumsi air,kemudian dilakukan perhitungan rata-rata jumlah
(Liter/Jam)konsumsi air umpan (q).
3.
Data
konsumsi bahan bakar diambil berdasarkan hasil dari pengukuran menggunakan alat
flowmeter, yang terpasang pada jalur pipa transfer bahan bakar yaitu pada pada
jalur outlet dari daily tank
fuelke boiler. Sebelum masuk langung ke boiler, bahan bakar
ditampung terlebih dahulu pada daily tank
fuel. Jumlah debit bahan bakar yang melewati flowmeter adalah selisih
antara indikator angka pada flowmeter yaitu antara angka awal dan angka akhir.
Angka awal yang dicatat adalah saat belum melakukan transfer dan belum ada
bahan bakar yang melewati pipa aliran flowmeter. Sedangkan angka akhir yaitu
angka yang diperoleh setelah selesai melakukan transfer bahan bakar (boiler shutdown). Pengambilan data ini
dengan interval waktu selama operasional boiler (Jam) berlangsung, yaitu dari
awal boiler running hingga boiler shutdown.
Setelah didapatkan hasil perhitungan total konsumsi bahan bakar, kemudian
dilakukan perhitungan rata-rata jumlah (Liter/Jam)konsumsi bahan bakar.
4.
Pengambilan
data air condensate yang
dihasilkan berdasarkan data yang diambil dari pengukuran menggunakan flowmeter.
Air condensateyang dihasilkan
dialirkan menggunakan pompa secara konstan menuju ke condensate tank.Jumlah air condensateyang
dihasilkan adalah selisih antara indikator angka pada flowmeter yaitu antara
angka awal dan angka akhir. Angka awal yang dicatat adalah pada saat belum
melakukan transfer dan belum ada air condensate
yang melewati jalur aliran pipa flowmeter tersebut. Sedangkan angka akhir
yaitu angka yang diperoleh setelah selesai melakukan transfer air condensate. Pengambilan data ini dengan
interval waktu selama proses heating
minyak sawit (CPO) berlangsung. Yaitu dari awal proses heating minyak dilakukan (valve
steam transfer dibuka) hingga proses heating
selesai (valve steam transfer
ditutup).Setelah didapatkan hasil perhitungan jumlah aircondensate yang dihasilkan,kemudian dilakukan perhitungan rata-rata jumlahair condensateyang dihasilkan (Liter/Jam).
5.
Pengambilan
data temperatur air condensateyang
tertampung didalam condensate tank,
yaitu rata-rata temperatur dari tiga titik air didalam tangki penyimpanan. Alat
yang digunakan adalah thermometer infra merah, yaitu dengan cara memancarkan
sinar infra merah ke arah air condensate
±10 menit. Pengambilan data temperatur dilakukan pada saat melakukan transfer
air condensate dari condensate tank kefeed water tank.
6.
Pengambilan
data tekanan (pressure)steam yang dihasilkan boiler dengan
menggunakanmodulatingcontroldalam
satuan (bar). Pengambilan datadilakukan pada saat boiler posisi stabil dalam
menghasilkan steam.Modulating control mengukur jumlah steam yang dihasilkan yaitu dari awal
membuka valve distribusi steam pada boiler hingga valve ditutup kembali (boiler shutdown). Dari nilai tekanan
yang diketahui maka dapat diketahui nilai enthalpy air umpan (hf)
dan enthalpy steam(hg),
berdasarkan tabel tekanan steam (saturated pressure table).
7.
Pengambilan
data temperatur air umpan adalah air umpan
yang tertampung didalam feed water
tank, yaitu rata-rata temperatur dari tiga titik air didalam tangki
penyimpanan tersebut. Alat yang digunakan adalah thermometer infra merah,
dengan cara memancarkan sinar infra merah ke arah air umpan dengan interval
waktu ± 10 menit.
8.
Pengambilan
data massa jenis (density) bahan
bakar (solar) berdasarkan data yang diperoleh dari pengukuran menggunakan
hygrometer. Proses ini dengan cara mencelupkan hygrometer kedalam gelas ukur
yang telah berisi bahan bakar (solar), selama ±10 menit. Garis nilai pada
hygrometer yang sejajar dengan permukaan bahan bakar adalah nilai dari massa
jenisnya.
9.
Setelah
diperoleh data-data yang dihasilkandari proses pengamatan dan
pengukuranmenggunakan alat-alat. Kemudian selanjutnya dilakukan analisa dan
perhitungan data untuk memperoleh nilai efisiensi pada boiler.
|
FINISH
|
|
Pengumpulan
Data
|
|
START
|
|
Persiapan-persiapan
bahan dan alat yang digunakan
|
|
Analisa
Data
|
|
Pembahasan
|
|
Hasil
Penelitian
|
|
|
Gambar
3.9. Alur kerja penelitian.
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1.
Proses Kerja
Ketel Rebusan (Sterilizer)
Sistem perebusan yang dipilih harus
sesuai dengan kemampuan boiler memproduksi uap dengan sasaran bahwa tujuan
perebusan dapat tercapai. Sistem Perebusan Triple Peak (SPTP) yang digunakan pada PT. Sumber Indah Perkasa selain berfungsi
sebagai tindakan fisika juga dapat terjadi proses mekanik yaitu adanya goncangan yang disebabkan oleh
perubahan tekanan yang cepat. Keberhasilan (SPTP) dipengaruhi oleh
tekanan uap yang tersedia, kapasitas ketel rebusan (sterilizer), bahan baku,
dan lama perebusan.
Proses kerja perebusan pada ketel rebusan (sterilizer) dengan
Sistem Perebusan Triple Peak (SPTP) pada PT.
Sumber Indah Perkasa yang telah terpasang
alat programmer pada ketel rebusannya dan produksi uapnya telah cukup. Prosedur
pelaksanaan perebusannya adalah sebagai berikut:
1.
Masukkan uap dengan
membuka kran uap masuk perlahan-lahan yang uapnya didatangkan dari back pressure vessel (steam vents).
Bersamaan dengan itu kran pembuangan
udara (air vents) dan kran pembuangan air rebusan (condensate) dibuka.
2.
Setelah
selesai pengeluaran udara, tekanan uap dengan cepat dinaikkan 0 sampai dengan 1,5 [kg/cm2], kemudian
uap dibuang kembali dengan sistem blow down sampai tekanan uap 0,25
[kg/cm2]
3.
Ketel
rebusan (sterilizer) diisi lagi dengan uap sampai mencapai tekanan 1,5 sampai dengan 2 [kg/cm2],
kemudian dibuang lagi melalui blow down sistem, sampai tekanan 0,25
[kg/cm2].
4.
Ketel rebusan (sterilizer) diisi lagi dengan uap sampai
mencapai tekanan penuh 2,6 sampai dengan 3 [kg/ cm ]. Pada tekanan ini ditahan
selama jangka waktu tertentu,
selanjutnya uap dibuang (blow off) melalui kran pembuang uap. Setelah tekanan tinggal 1,5 [kg/cm2], uap dapat
dikeluarkan melalui kran blow sistem, sehingga proses pembuangan uap (blow off)
ini semakin cepat.
5.
Waktu
keseluruhan perebusan yang dibutuhkan dengan Sistem Perebusan Triple Peak
(SPTP) adalah 90 menit.
4.2.
Pengaturan
Temperatur Pada Ketel Rebusan (Sterilizer)
Suhu atau temperatur yang digunakan berbanding lurus dengan
tekanan ketel rebusan (sterilizer). Apabila
tekanan dinaikkan maka suhu atau temperatur pada ketel rebusan
(sterilizer) juga akan mengalami kenaikkan. Temperatur yang digunakan dilihat berdasarkan keadaan dari TBS, diharapkan
tingkat kematangannya homogen.
Suhu atau temperatur yang dipakai dalam
proses perebusan tidak lebih dari batas temperatur yang diijinkan yaitu 130°C sampai dengan 140°C. Berdasarkan penelitian
dengan tekanan uap 2,8 [kg/cm2] sampai dengan 3 [kg/cm2] dengan temperatur l30°C
sampai dengan 140°C dan lama perebusan 90 menit telah mampu untuk menghasilkan
TBS yang betul-betul steril.
Proses perebusan harus dihindari temperatur yang
terlalu tinggi atau di atas dari temperatur yang diijinkan, karena temperatur yang terlalu tinggi
akan mempercepat kerusakan sterilizer (ketel
rebusan), disampaing itu suhu atau temperatur yang terlalu tinggi bisa menyebabkan buah menjadi memar sehingga
menyebabkan kerugian minyak dalam air kondensat dan janjangan kosong
bertambah, merusak mutu minyak dan inti dan
menyebabkan persentase minyak pada tandan kosong akan meningkat, agar
terhindari temperatur yang terlalu rendah karena ini akan berakibat mengurangi efisiensi perebusan yaitu makin
lamanya proses perebusan, suhu atau temperatur harus betul-betul dijaga
agar tidak lebihi atau kurang dari temperatur yang diijinkan.
4.3.
Sistem
Pengaturan Tekanan Uap Pada Ketel Rebusan (Sterilizer)
Proses perebusan pada ketel rebusan
(sterilizer) dibutuhkan uap dengan tekanan 2,8 [kg/cm2] sampai dengan
3 [kg/cm2]. Tekanan uap yang dibutuhkan ini tidak boleh kurang atau lebih, karena apabila
tekanan uap tidak mencukupi akan
mempengaruhi efisiensi pabrik yang dapat mengakibatkan :
1.
Buah
kurang masak, sehingga sebagian buah (brondolan) tidak lepas dari tandan yang mengakibatkan kerugian minyak dalam janjangan kosong bertambah.
2.
Pelumatan dalam
digester tidak sempurna, karena sebagian daging buah tidak lepas dari biji sehingga mengakibatkan proses pengempaan
tidak sempurna dan mengakibatkan
kerugian minyak dalam ampas dan biji bertambah.
3.
Ampas (fibre) yang masih basah menyebabkan pembakaran
dalam ketel uap tidak
sempurna.
4.
Pembakaran janjang kosong dalam tempat pambakaran
(ncinerator) tidak sempurna, yang menyebabkan kerusakan tempat pambakaran (ncinerator).
Sebaliknya
apabila perebusan terlalu lama dan tekanan uap melebihi dari yang diijinkan
akan menyebabkan :
1.
Buah menjadi
memar, sehingga menyebabkan kerugian minyak dalam air rebusan
(kondensat) dan janjang kosong bertambah.
2.
Merusak mutu
minyak dan inti.
3. Persentase
minyak pada tandan kosong akan meningkat.
Hal yang perlu diperhatikan adalah agar tekanan uap
tidak melebihi dari yang dibutuhkan,
ini akan berakibat pada dinding ketel rebusan (sterilizer) yang dirancang dengan tekanan kerja 3 [kg/cm2].
Untuk menjaga agar tekanan uap tidak melebihi tekanan uap yang diijinkan maka
dipasang manometer pada ketel rebusan (sterilizer) yang berfungsi untuk
mengetahui tekanan uap pada ketel rebusan (sterilizer) tersebut.
Skema uap yang digunakan pada ketel
rebusan (sterilizer) adalah sebagai berikut:
Keterangan:
1. Pembentukan
uap, fluida yang digunakan adalah air, karena air bersifat normal (pH = 8) sehingga tidak merusak ketel uap
(boiler). Air pada bak penampungan dipompakan ke ketel uap (boiler)
2.
Ketel uap (boiler) menghasilkan uap basah (saturated
steam), selanjutnya uap tersebut
dialirkan ke superheater (uap panas lanjut).
3.
Superheater
digunakan untuk menghasilkan uap kering, agar dapat dimanfaatkan sesuai dengan
kebutuhan. Uap kering dari superheater diteruskan ke turbin uap untuk
memutar sudu-sudu turbin uap. Dari turbin
uap, uap kering diteruskan ke steam vessel untuk mengubah uap kering
menjadi uap basah.
4. Uap basah dari
steam vessel dialirkan ke ketel rebusan (sterilizer) untuk merebus tandan buah segar (TBS).
Uap yang dihasilkan ketel uap (boiler)
merupakan uap basah atau saturated steam dengan tekanan 18 [kg/cm2].
Dan pada steam vessel, tekanan saturated steam tinggal 3,5 [kg/cm"]. Di
dalam ketel rebusan (sterilizer) tekanan kerja yang digunakan sebesar 2,8
sampai dengan3 [kg/cm2] dengan cara mengatur uap masuk oleh katup masuk.
Uap basah atau saturated steam senantiasa
mempunyai pasangan-pasangan harga antara tekanan dan temperatur didihnya.
Bila tekanan dinaikkan, temperatur didih akan naik dan sebaliknya, bila tekanan
diturunkan, maka temperatur didihnya juga akan turun.
Diagram T-S
dapat dilihat pada gambar di bawah ini
Gambar 4.2 Diagram T-S
4.4.
Perhitungan
Tebal Dinding Ketel Rebusan (Sterilizer)
Tebal dinding
ketel rebusan (sterilizer) diperhitungkan terhadap dua kemungkinan
yaitu kemungkinan terbelah dan kemungkinan
putus. Untuk mencari ketel rebusan (sterilizer) agar tidak pecah maka haruslah menggimakan rumus di bawah ini:
Keterangan:
tb =
Tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) agar tidak belah [mm]
D = Diameter dalam
dinding ketel rebusan (sterilizer) [mm]
p = Tekanan di
dalam ketel rebusan (sterilizer) [N/mm2]
L = Panjang ketel rebusan (sterilizer) [mm]
Penampang
ketel rebusan (sterilizer) apabila pecah karena terbelah dapat dililiat pada gambar di bawah ini:
Gambar. 4.3.
Dinding ketel rebusan (sterilizer) pecah karena belah
Bahan yang dipilih untuk dinding ketel rebusan
(sterilizer) adalah St-37-1 dengan tegangan tarik (
) 410 [N/mm2] [Lampiran 8],
Untuk
bahan ini faktor keamanannya (S) sebesar 4, factor pemakaian alat (CB) sebesar 2, maka tegangan tank ijinnya
dapat dicari dengan menggunakan ramus:
(
)
Keterangan:
S = faktor keamanan
Cb = faktor
pemakaian
Tekanan kerja didalam ketel rebusan (sterilizer) sebesar
0,294 [N/mm2]. Panjang dan diameter ketel rebusan (sterilizer)
ditentukan berdasarkan kapasitas Tandan Buah Segar (TBS) yang masuk di
dalamnya, untuk panjang ketel rebusan (sterilizer) sebesar 25480 [mm], dan diameter sebesar 2100
[mm], maka tebal dinding ketel rebusan
(sterilizer) yang dihitung agar terhindar dari kemungkinan pecah karena belah
adalah setebal:
Dengan tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) setebal 6 [mm] sudah aman
dari kemungkinan belah.
Untnk mencari
tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) agar aman dari
kemungkinan
putus dapat dicari dengan menggunakan ramus:
Keterangan:
tP = Tebal dinding ketel rebusan
(sterilizer) agar ridak putus [mm]
D = Diameter dalam dinding ketel
rebusan (sterilizer) [mm]
p = Tekanan kerja [N/mm2]
Penampang ketel rebusan (sterilizer) apabila pecah karena putus dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 4.4. Dinding ketel rebusan (sterilizer) pecah karena putus
Dengan data yang sama maka dapat dicari tebal dinding
ketel rebusan (sterilizer) agar aman dari kemungkinan putus yaitu setebal:
Tebal dinding
ketel rebusan (sterilizer) sebesar 3 [mm] sudah aman dari kemungkinan pecan
karena putus.
Tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) jika dihitung
berdasarkan kemungkinan belah (tb) adalah lebih besar atau tebal
dibandingkan bila dihitung berdasarkan kemungkinan putus (tp).
Perhitimgan tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) hanya dihitung
terhadap kemungkinan belah karena lebih aman atau lebih tebal.
Tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) pada PT. Sumber Indah Perkasa setebal 14
[mm], maka dengan tebal dinding ketel rebusan (sterilizer) sebesar 14 [mm] ini berati sudah aman dari
kemungkinan pecan karena belah maupun kemungkinan pecan karena putus.
4.5.
Perhitungan
Kalor Yang Dibutuhkan Pada Ketel Rebusan (Sterilizer)
Kalor yang dibutuhkan pada ketel rebusan (sterilizer) merupakan
penjumlahan dari kalor yang diserap pada tandan buah segar (TBS) dengan kalor yang
diserap oleh dinding
ketel rebusan (sterilizer), dapat dihitimg dengan rumus:
Qtot =
QTBS + Qdinding
Qtot =
Kalor yang dibutuhkan ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
Qtbs = Kalor yang
diserap tandan buah segar (TBS) [kj/jam]
Qdinding = Kalor yang diserap oleh
ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
Massa tandan
buah segar (TBS) merupakan kapasitas pengolahan produksi. Kapasitas ketel rebusan (sterilizer) dapat dihitung
dengan ramus :
m= 60/T x G x A x Ep
Keterangan:
m = Kapasitas merebus [ton/jam]
G = Jumlah lori sekah merebus
A = Isian netto tiap lori [ton]
Ep = Pumlah ketel rebusan (sterilizer)
T = Waktu perebusan [menit]
Untuk menghitung kalor yang diserap oleh
TBS menggraiakan kapasitas tandan buah segar untuk satu ketel rebusan (sterilizer). Kapasitas
ketel rebusan (sterilizer) pada PT. Sumber
Indah Perkasa sebesar :
m = 60/90 x 8 x 2,5 x 1= 13 [ton/jam]
maka kapasitas
ketel rebusan (sterilizer) pada PT. Sumber Indah Perkasa adalah
13.000
[kg/jam].
Kalor yang
diserap tandan buah segar (TBS) dapat dihitung dengan ramus :
Qtbs = m x CpTBS x [Tb2 - Tbi] ….[J.P
Holman : Perpindahan Kalor, hal. 563]
Keterangan ;
QTBS = Kalor yang diserap tandan buah segar
(TBS) [kj/jam]
m = Massa tandan buah segar (TBS)
[kg/jam]
CpTBS = Kalor
spesifik tandan buah segar (TBS) [kj/kg °C]
Tb1 = Temperatur uap masuk [°C]
Tb2 = Temperatur tandan buah
segar (TBS) sebelum direbus [°C]
Nilai kalor spesifik tandan buah segar
(TBS) yang didapat pada PT. Sumber Indah Perkasa adalah 2,6 [kj/kg °C], Maka
tandan buah segar (TBS) pada temperatur uap masuk 130 [°C] dan temperatur tandan
buah segar (TBS) sebelum direbus 30 [°C] akan menyerap kalor sebesar :
QTBS =
13000 x 2,6 x (130-30)
= 3.380.000
[kj/jam]
Selain panas yang diserap pada tandan
buah segar (TBS), panas juga diserap oleh dinding ketel rebusan (sterilizer)
ini merupakan rugi kalor pada perebusan.
Kalor yang
diserap oleh dinding ketel rebusan (sterilizer) ini dapat dihitung dengan menggunakan ramus sebagai berikut:
Qdinding =
[J.P Holman : Perpindahan Panas, Hal. 522]
Keterangan:
Qdinding = Panas yang diserap oleh
dinding ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
L = Panjang ketel rebusan (sterilizer)
[m]
Ti = Temperatur uap masuk [°C]
T.3 = Temperatur dinding
luar isolasi [°C]
Ri =
Jari-jari dalam ketel rebusan (sterilizer) [m]
r2 = Jari-jari luas ketel rebusan
(sterilizer) jm]
r3 = Jari-jari luas isolasi [m]
KBaja =
Konduktivitas termal baja [ W/m°C]
Kisolasi =
Konduktivitas termal isolasi [W/m°C]
Isolasi yang digunakan untuk membalut ketel rebusan
(sterilizer) pada PT. Sumber Indah Perkasa jenis (rock wool) wol batuan, ditotal
longgar maka konduktivitas termal untuk
jenis isolasinya adalah 0,067 [W/m°C]…..[Lampiran 3].
Gambar 4.5. Penampang
ketel rebusan (sterilizer)
Perhitungan dari PT. Sumber Indah Perkasa
diperoleh data mengenai ketel rebusan (sterilizer) yang digunakan adalah
sebagai berikut :
-
Temperatur uap masuk ketel rebusan (sterilizer) (TO -
130 [°C]
-
Temperatur dinding luar isolasi (T3) = 30 [°C]
Bahan yang
digunakan untuk dinding ketel rebusan (sterilizer) adalah baja jenis St-37-1,
mempunyai konduktivitas termal sebesar 26 (Btu/jam) (ft2) (° F/ft) [Lampiran
6]
sama dengan 44,9982 W/m °C………………………….[Lampiran
4]
Dari perhitungan untuk mencari tebal dinding ketel
rebusan (sterilizer) dapat diketahui jari-jari dalam dan luar ketel rebusan (sterilizer) yaitu
sebesar:
1.
Jari-jari dalam
ketel rebusan (sterilizer) (n) = di / 2 = 2,1 / 2 = 1,05 [m]
2.
Jari-jari luar
ketel rebusan (sterilizer) fe) = A212 = 2,112 / 2 - 1,056 [m]
3.
Jari-jari luar isolasi (r:,) = d3 / 2 = 2,212 / 2 = 1,106
[m]
Sehingga kalor yang diserap oleh dinding ketel rebusan (sterilizer)
sebesar :
Qdinding
=
Qdinding =
Qdinding
=
= 23,17034372 [kj/detik]
=
= 83413,23 [kj/jam]
Sehingga kalor yang dibutuhkan pada ketel rebusan
(sterilizer) sebesar:
Qtot =
Qtbs + Qdinding
Qtot = 3.380.000 [kj/jam] + 83413,23 [kj/jam]
Qtot = 3.463.433,237 [kj/jam]
Pengaturan kalor tersebut juga
tergantung pada temperatur kerja, karena apabila temperatur kerja melebihi 130
[° C] maka kalor yang dibutuhkan ketel
rebusan (sterilizer) akan menjadi lebih besar, disebabkan [Tb2 – Tb1]
akan lebih besar, apabila ditinjau dari segi waktu akan merugi. Sedangkan
apabila lebih kecil temperatur kerjanya buah tidak akan masak, dilihat dari segi
jaminan bahwa tandan buah segar (TBS) sudah dianggap steril pada temperatur kerja 130 [°
C].
4.6.
Perhitungan
Efisiensi Ketel Rebusan (Sterilizer)
Mencari efisiensi pada ketel rebusan
(sterilizer) harus diketahui besar kalor yang masuk dan berapa besar kalor
yang keluar. Efisiensi ketel rebusan (sterilizer) dapat dihitung dengan menggunakan
rumus sebagai berikut:
nkt
Keterangan:
nkt = Efisiensi ketel rebusaran (sterilizer)
Qin = Kalor yang
dibutuhkan oleh ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
Qout =
Kalor yang diserap oleh dinding ketel rebusan (sterilizer) [kj/jam]
Besar kalor yang dibutuhkan oleh ketel
rebusan (sterilizer) dan besar kalor yang diserap oleh
dinding ketel rebusan (sterilizer)
sudah diketahui pada pembahasan
yang terdahulu,maka besar efisiensi ketel
rebusan (sterilizer) dapat diketahui yaitu sebesar:
nkt =
nkt = 97,5%
Besar efisiensi ketel rebusan (sterilizer) yang
digunakan pada PT. Sumber Indah Perkasa adalah 97,5%.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa dapat
ditarik kesimpulan: kalor yang dibutuhkan pada sterilizer tipe horizontal
kapasitas 13 ton (tbs/jam) pada PT.
SUMBER INDAH PERKASA tidak sempurna sehingga perebusan tidak maksimal.
5.2.SARAN
Berdasarkan hasil penelitian pada PT. SUMBER INDAH
PERKASA untuk memperbaiki sistem sterilizer sehingga PT Sumber Indah Perkasa
dapat menghemat waktu dan perekonomian pada PT Sumber Indah Perkasa dan akan
mempercepat pemrosesan buah sawit dan akan meningkatkan penghasilan pada PT.
Sumber Indah Perkasa.
Saran untuk penulis waktu untuk peneliatan
terlalu cepat sehingga data yang di peroleh tidak lengkap.
Sterilizer pada PT. Sumber Indah Perkasa masih
perlu diperbaiki sehingga pihak perusahaan tidak mengalami kerugian saat
pengoprasian
