MAKALAH PERANCANGAN PABRIK KIMIA I “NERACA MASA PADA PABRIK MONOSODIUM GLUTAMAT (MSG)”
Disusun oleh: 1.
Ayub Zaen Maromi
(2008710450040)
2.
Berlian Artha Uli
(2008710450039)
3.
Eva Ferdiana
(2008710450041)
4.
Nurul Ma’rifah
(2008710450038)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS JAYABAYA
2011 BAB I TINJAUAN PUSTAKA
A. MONOSODIUM GLUTAMAT (MSG)
Monosodium Glutamat (MSG) adalah garam natrium dari L-asam glutamat yang banyak digunakan sebagai penambah rasa pada makanan. Asam glutamat merupakan salah satu jenis asam amino (protein yang non-essensial/tubuh manusia dapat memproduksi sendiri) yang dibuat dari proses fermentasi tetes tebu oleh bakteri pembentuk asam glutamat. Asam glutamat pertama kali ditemukan pada tahun 1866 oleh Ritthausen dari hidrolisa gluten gandum. Pada tahun 1908 Kikunae Ikeda menemukan kemampuan MSG untuk menambah rasa pada makanan. Kikunae Ikeda melakukan ekstraksi rumput laut yang masyarakat Jepang sebut sebagai konbu. Konbu sudah digunakan masyarakat Jepang berabad-abad lalu sebagai bumbu masak pada sup. Kikunae Ikeda mengekstraksi konbu dengan air panas dan didapat asam glutamat pada hasil ekstraksinya. Pada tahun 1909 Kikunae Ikeda bersama pengusaha Sahorusuke Suzuki memproduksi MSG pertama kali secara komersil dibawah merek Ajinomoto. Metoda yang digunakan untuk pembuatan MSG dengan cara pemisahan asam glutamat dari gluten gandum atau protein kedelai. Untuk memenuhi kebutuhan MSG yang meningkat setiap tahunnya, ilmuwan Jepang dan Korea mengembangkan proses fermentasi dan sistesis untuk menghasilkan asam glutamat. Sejak tahun 1959 proses fermentasi terus mengalami perkembangan dan digunakan hamper seluruh perusahaan MSG diseluruh dunia.
B. Proses Pembuatan MSG Dalam memproduksi MSG ada 3 macam proses yang digunakan (Slamet Raharjo, Mikro Organism Industri), yaitu : 1. Proses klasik. 2. Proses biosintesis atau fermentasi.
3. Proses sintesis secara kimia.
Berikut akan diuraikan secara singkat untuk masing-masing cara atau proses tersebut. 1. Proses klasik Pembuatan MSG dengan proses klasik adalah dengan proses ekstraksi dan hidrolisa. Proses ini digunakan dari tahun 1909 sampai 1965 dan saat ini proses ini sudah tidak digunakan lagi. Adapun prosesnya sebagai berikut : a. Tahap ekstraksi dan hidrolisa. Pada tahap ini gluten gandum yang digunakan sebagai bahan baku, dipisahkan dari tepung gandum. Bahan baku dipanaskan sampai suhu mencapai 150oC dan ditambahkan HCl dimana hal ini akan mengakibatkan terjadinya proses hidrolisa bahan baku. Pada proses ini akan diperoleh L-asam glutamate (L-GA) hidroksida. b. Pemekatan larutan dan kristalisasi L-asam glutamate (L-GA) hidroksida. Larutan dipekatkan dengan pengurangan tekanan kemudian ditambahkan HCl pekat. Proses ini dimaksudkan untuk memisahkan L-GA dari asam amino lainnya, karena L-GA akan lebih mudah dipisahkan dalam bentuk hidrokloridanya karena kelarutannya yang sangat rendah dalam larutan HCl pekat. Hasil hidrolisa didinginkan untuk mengkristalkan L-GA hidroksida. c. Filtrasi larutan dan pelarutan Hidroklorida dipisahkan dengan filtrasi dan kemudian filtrate dilarutkan didalam air hangat. Selanjutnya larutan difiltrasi lagi untuk menghilangkan material humik yang tidak terlarut, yang sebagian besar terbentuk akibat reaksi asam amino dengan karbohidrat. d. Pengendapan Kristal Kemudian pH filtrate dibuat menjadi 3,2 (merupakan titik iso elektrik GA) dengan penambahan NaOH atau ammonia untuk mengendapkan Kristal L-GA. e. Pembentukan MSG
Kristal L-GA mentah disuspensikan di dalam air dan dinetralisasi dengan NaOH yang akan menghasilkan MSG. Larutan didekolorisasi dengan menggunakan karbon aktif agar diperoleh larutan yang jernih. Kemudian larutan dipekatkan untuk mengkristalkan MSG. Selanjutnya Kristal MSG disentrifus untuk dipisahkan dari larutan induknya dan kemudian dikeringkan dan selanjutnya siap dipaking.
2. Proses biosintesis / fermentasi Proses biosintesis merupakan suatu proses pembuatan MSG dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Proses ini menggantikan proses klasik. Adapun proses pembuatannya sebagai berikut : a. Tahap fermentasi Bahan baku yang digunakan pada proses ini adalah molase dimana tahap fermentasi dilakukan dengan bantuan mikroba. Molase sebagai sumber karbon diubah menjadi asam glutamate (GA). Proses fermentasi ini dilakukan di dalam fermentor dengan mengatur pH dan suhu optimum serta tambahan bahan pendukung lainnya seperti urea sebagai sumber karbon, garam organic dan factor pertumbuhan sebagai nutrisi. Secara kimia proses pembuatan GA dapat dilihat dari reaksi sebagai berikut : 2C6H12O6 + Gula
(NH2)2CO + 3O2 urea
-- 2C5H9O4N + 3CO2 + 5H2O asam glutamat
b. Pemisahan asam glutamat (GA) Fermentasi berlangsung selama 35-45 jam kemudian hasil fermentasi tersebut disentrifus untuk menghilangkan biomassa yang terbentuk dan bahan-bahan padat organic lainnya. GA yang diperoleh sebagai hasil fermentasi dalam konsentrasi rendah sehingga untuk memperoleh konsentrasi yang lebih tinggi, larutan GA
dievaporasi. Asam glutamat yang ada dalam larutan induk dipisahkan dengan resin, dimana asam glutamat akan tertahan di dalam resin. c. Tahap pembentukan MSG Untuk mendapatkan MSG resin yang sudah mengandung asam glutamat diregenerasi dengan larutan NaOH, dimana larutan bekas meregenerasi resin sudah mengandung MSG, selanjutnya untuk mendapatkan MSG yang putih, larutan ini didekolorisasi dengan karbon aktif. Pembentukan MSG secara kimia dapat dilihat dari reaksi berikut C5H9O4
+
Asam glutamat
NaOH C5H8NO4Na
+
H2O
Monosodium glutamat
d. Tahap pembentukan Kristal MSG Larutan ini yang sudah didekolorisasi mengandung MSG dalam konsentrasi yang rendah, untuk menaikkan konsentrasi MSG dalam larutan, maka perlu dievaporasi, untuk mendapatkan Kristal MSG dilakukan dengan penurunan suhu larutan induk.
3. Proses Sintesis Secara Kimia Sintesa MSG dapat dilakukan dengan menggunakan tiga cara, yaitu furfural melalui maleic, furfural melalui @-ketoglutaric acid dan b-acrylonitrile melalui formylpropionitrile. Salah satu prosesnya adalah dengan menggunakan akrilonitril sebagai bahan baku. Akrilonitril ditambah dengan H2 dan CO dimana dari proses penambahan ini akan dihasilkan b-cyanopropionaldehid (4-oxobutironitril). Kemudian ditambahkan ammonium cyanide yang diperoleh dari campuran ammonia, metan dan O2. Kemudian larutan dihidrolisis dengan menggunakan NaOH dan asam sulfat yang akan menghasilkan rasimik GA yaitu DL-GA, kemudian ke dalam resimik DL-GA ini ditambahkan Na2SO4 sehingga diperoleh bentuk D-GA yang kemudian direcycle, dan L-GA sebagai bahan pembentuk MSG. MSG diperoleh dengan menambahkan NaOH pada larutan L-GA.
C.
Kegunaan MSG Pada proses pembuatan MSG dengan proses fermentasi dihasilkan produk dengan kemurnian 99% berat. MSG yang dihasilkan berupa serbuk Kristal bening, yang banyak digunakan sebagai bahan tambahan makanan (food additive) yang menimbulkan rasa “gurih” (kombinasi rasa manis dan asin) dan menguatkan rasa pada makanan.
D. Pemilihan jenis proses Adapun pemilihan jenis proses MSG antara lain adalah sebagai berikut : Tabel 1.1 perbandingan jenis proses Kondisi Operasi Bahan baku
Klasik Gluten gandum
Biosintesis Molase
Sintesis α-ketoglutaric acid, acrylonitrile, malei semialdehid
o
o
Temperatur 150 C 30 C pH 3,2 7-8 Konversi 15-25% 86% Kemurnian 70% 99% Katalis HCl M.glutamicus 3144 Limbah Asam-asam amino biomassa Sumber : US patent April, 11, 1972, 3, 655, 746 Adapun analisa pembobotan untuk berbagai jenis proses diatas adalah sebagai berikut : Tabel 1.2 Analisa pembobotan Kondisi Operasi Bahan baku (400) Temperatur (100) pH (100) Konversi (200) Kemurnian (100) Katalis (50) Limbah (50) Total
Klasik 50 60 50 30 70 40 30 330
Biosintesis 300 90 90 170 99 30 40 819
Berdasarkan dari data informasi dan analisa pembobotan maka proses yang dipilih adalah proses biosintesis, karena proses ini memiliki temperature operasi yang rendah,
konversi yang cukup tinggi, bahan baku yang banyak tersedia di Indonesia, serta kemurnian yang tinggi.
E. Sifat Bahan Baku dan Produk Molase - Warna
: coklat
- Kelarutan dalam air
: mudah larut
- Spesifik grafity
: 1,344
Urea -
Rumus molekul
- Berat molekul
: CO(NH2)2 : 60,06
- Specific grafity -
Titik leleh
: 1,335 : 132,7oC
- Kelarutan
: mudah larut dalam air
- Penampakan
: serbuk berwarna putih
NaOH - Rumus molekul
: NaOH
- Berat molekul
: 40
- Penampakan
: padatan putih
-
Boiling point
: 1390oC (padatan), 140oC (larutan 50%).
-
Melting point
: 318oC
-
Vapour pressure
: 1 mmHg pada 739oC (padatan) 1,5 mmHg pada 25oC (larutan)
- Spesifik grafity
: 2,12 g/ml (padatan), 1,52 (larutan 50%)
- Kelarutan
: mudah larut dalam air
- Bersifat higroskopis Air -
Rumus molekul
- Berat molekul
: H2O : 18,02
-
Titik didih (1atm)
: 212oF
-
Titik leleh (1atm)
: 32,00001oF
- Panas penguapan
: 17479,21Btu/lbmol
-
Spesifik grafity (60oF) : 1
-
Kapasitas panas (25oC)
: 1,0 kkal
MSG -
Rumus molekul
: NaC5H8NO4
- Berat molekul
: 187,13
- Penampakan
: serbuk Kristal berwarna putih
Kelarutan
: mudah larut dalam air (0,74 kg/l pada suhu 35oC)
- pH
: 7,0 (larutan 0,2%)
titik leleh
: 232oC
BAB II PERHITUNGAN NERACA MASSA
A. DASAR PERENCANAAN Basis perhitungan: 1 jam operasi Pabrik beroperasi 330 hari/tahun Kapasitas produksi = 25000 ton/tahun MSG = 25000
ton 1 tahun 1 hari 1000 kg kg × × × = 3156,5657 tahun 330 hari 24 jam 1 ton jam
Komposisi (kandungan zat dinyatakan dalam persen berat): • Produk
: - Monosodium Glutamat - Air
=1%
• Bahan baku
: - C6H12O6 - H2O • Bahan Penunjang : - Larutan urea
= 99 %
= 59,5 % = 40,5 %
: - Urea
= 40 %
- Air
= 60 %
- Larutan growth factor : - GF K2HPO4
= 1,67 %
MgSO4.7H2O
= 1,00 %
CaCO3
= 3,33 %
NH4Cl
= 4,00 %
- Air Produk MSG murni =
99 kg kg × 3156,5657 = 3125 100 jam jam
= 3125
kg kg kmol ÷ 169 ,11 = 18,4791 jam kmol jam
Kebutuhan Umpan: Konversi (refrensi US Patent 4,054,489)
= 90 %
di fermentor
= 86 %
di kolom resin exchenger
= 100 %
100 % 100 % × × kmol MSG × BM C 6 H12 O 6 konversi di fermentor konversi di kolom resin 100 % 100 % kg = × × 18,4791 × 180,16 = 3871,1558 kg 86 % 100 % kmol
C 6 H 12 O6 =
Recycle (refrensi US Patent 4,054,489): Sebanyak 42 % dari umpan sisa reaksi (yang tidak bereaksi ≅ 14 %) akan di-recycle 14 % × 18,4791 kmol C 6 H12 O 6 = 3,0082 kmol 86 % 42 % kg Umpan yang di - recycle = × 3,0082 kmol C 6 H12 O 6 ×180,16 = 227,7174 kg 100 % kmol Karena ada recycle gula sebanyak 227,7174 kg maka kebutuhan gula fresh dari molase sebesar = 3871,1558 kg - 227,7174 kg = 3643,4384 kg Umpan sisa reaksi =
100 × 3643,4384 59,5 = 6123,4259 kg
Kebutuhan umpan molase =
B. TANGKI PREPARASI (P-01) H2O 2
Larutan GF H2O = 90 % GF = 10 %
Molase= 6123,4259 kg C6H12O6 = 59,5% H2O = 40,5 %
3
P01
22
1
2
C6H12O6 = 20% GF =3% H2O = 70 %
Recycle C6H12O6 = 3,318% H2O = 96,682 %
Mencari feed larutan GF: Berat C6H12O6
=
(59,5
%
x
6123,4259)
+
(227,7174)
=3871,1558
kg
3% × berat C 6 H 12 O 6 20 % 3% = × 3871,1558 = 580,6734 kg 20 %
GF di aliran 3 =
Feed larutan GF =
100 % × 580,6734 = 5806,7340 kg 10 %
Neraca Massa Komponen Neraca massa GF
GF di aliran 4 = GF di aliran 3 GF di aliran 4 = 0,1 x 5806,7340 kg = 580,6734 kg Neraca massa C6H12O6
Gula di aliran 4 = gula di aliran 1 + gula di aliran 22 Aliran 4 = (0,595 x 6123,4259) + (0,03318 x 6858,9574) = 3871,1558 kg Neraca massa air
• Air di aliran 2 + air di aliran 3 + air di aliran 1+ air di aliran 22 = Air di aliran 4 • Air di aliran 2 = air di aliran 4 – air di aliran 1 – air di aliran 3 – air di aliran 22 • Air di aliran 2 = {(77/20 x 3871,1558) – (0,405 x 6123,4259) –
(0,90 x 5806,07) – (0,96682/0,03318 x 227,7174)} = 566,5677 kg Neraca Massa Total Komponen C6H12O6 H2O GF Jumlah Total
1 3643,4384 2479,9875 6123,4259 19355,7790
Masuk (kg/jam) 3 2 5226,0606 566,5677 580,6734 5806,7340 566,5677
22 227,7174 6631,2400 6858,9574
Keluar (kg/jam) 4 3871,1558 14903,9498 580,6734 19355,7790
C. HEAT EXCHANGER 2 (HE-02) C6H12O6 = 3871,1558 kg GF = 580,6734 kg H2O = 14903,9498 kg
4
Neraca Massa Total Komponen C6H12O6 H2O GF Total
7 7 I C
Masuk (kg/jam) 4 0 3871,1558 4 14903,9498 580,6734 = 19355,7790
HE-02
Keluar (kg/jam) 5 3871,1558 14903,9498 580,6734 19355,7790
1 4 9 D. TANGKI STERILISASI02 (S-02) C6H12O6 = 3871,1558 3 kg , GF = 580,6734 5 9 kg H2O = 4 14903,9498 kg 9 8 k g k g Neraca Massa Total
Komponen C6H12O6 H2O GF Total
Masuk (kg/jam) 5 3871,1558 14903,9498 580,6734 19355,7790
5
C6H12O6 = 3871,1558 kg GF = 580,6734 kg H2O = 14903,9498 kg
S-02
6
C6H12O6 = 3871,1558 kg GF = 580,6734 kg H2O = 14903,9498 kg
Keluar (kg/jam) 6 3871,1558 14903,9498 580,6734 19355,7790
E. COOLER 2 (C-02) C6H12O6 = 3871,1558 kg GF = 580,6734 kg H2O = 14903,9498 kg
6 4
C-02
Neraca Massa Total
9 7 I
11
C6H12O6 = 3871,1558 kg GF = 580,6734 kg H2O = 14903,9498 kg
0 4
Komponen C6H12O6 H2O GF Total
=
Masuk (kg/jam) 61 3871,15584 14903,9498 9 580,6734 0 19355,7790 3
, 9 F. HEAT EXCHANER 1 (HE-01) 4 9 Urea = 554,9274 kg 8 H2O = 832,3910 k kg g k g
Keluar (kg/jam) 11 3871,1558 14903,9498 580,6734 19355,7790
HE-01
8
Urea = 554,9274 kg H2O = 832,3910 kg
Neraca Massa Total Komponen Urea H2O Total
Masuk (kg/jam) 7 554,9274 832,3910 1387,3184
Keluar (kg/jam) 8 554,9274 832,3910 1387,3184
G. TANGKI STERILISASI 1 (S-01) Urea = 554,9274 kg H2O = 832,3910kg
8 S-01
9
Neraca Massa Total Komponen Urea H2O Total
Masuk (kg/jam) 8 554,9274 832,3910 1387,3184
H. COOLER 1 (C-01)
Keluar (kg/jam) 9 554,9274 832,3910 1387,3184
Urea = 554,9274 kg H2O = 832,3910kg
Urea = 554,9274 kg H2O = 832,3910 kg
C-01
10
Urea = 554,9274 kg H2O = 832,3910 kg
Neraca Massa Total Komponen Urea H2O Total
Masuk (kg/jam) 9 554,9274 832,3910 1387,3184
Keluar (kg/jam) 10 554,9274 832,3910 1387,3184
4
I.
FERMENTOR (F-01) Gula (C 6 H12 O 6 ) masuk fermentor =
3871,1558 kg = 21,4873kmol kg 180,16 kmol
C6H12O6 + ½ (NH2)2CO + 3/2 O2 C5H9NO4 + 3/2 CO2 + 5/2 H2O ...... (1) Awal :
21,4873
Bereaksi: 18,4791 9,2396
27,7187
18,1749
18,1749
46,1977
Mencari feed urea NH3 yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (1) adalah 18,4791 kmol, maka urea yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (2) yaitu: CO(NH2)2
+ H2O
CO2 +
2 NH3
.................. (2)
1 Urea yang dibutuhkan = × 18,4791 kmol = 9,2396 kmol 2 kg = 11,0875 kmol × 60,06 = 554,9274 kg kmol Feed larutan urea 40% = Mencari feed udara
100 % × 554,9274 kg = 1387,3184 kg 40 %
9 9 9 9 9 Oksigen yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (1) sebesar 27,7187 kmol, 9 asumsi kelebihan oksigen sebesar 20 %, maka oksigen yang dibutuhkan sebesar 9 1,2x27,7186 = 33,2624 kmol 9 9 Komposisi udara O2 = 21% mol dan N2 = 79% mol 9 9 kg/kmol Berat molekul udara = 29 9 100 % 9 kg Feed udara = × 33,2624 kmol × 29 = 4593,3790 kg 9 21 % kmol 4
Penambahan seed 2,5 % dari larutan yang akan difermentasikan (US Petent 4,054,489) Penambahan seed = 2,5 % x aliran 11= 2,5 % x 19355,7790 kg = 483,8945 kg
Larutan Urea = 1387,3184 kg Urea = 40 % H2O = 60 %
10
C6H12O6 = 3871,1558 kg GF = 580,6734 kg H2O = 14903,9498 kg
11
Off gas: -O2 -N2 -CO2
14
F-01 Seed = 483,8945 kg
12
Udara (excess 20%) = 4593,3790 kg
13
15
C6H12O6 Biomass C5H9NO4
C6H12O6 + ½ (NH2)2CO + 3/2 O2 C5H9NO4 + 3/2 CO2 + 5/2 H2O ...... (1) Awal :
21,4873
9,2396
33,2624
Bereaksi: 18,4791
9,2396
27,7187
18,1749
27,7187
46,1977
0
5,5437
18,4791
27,7187
46,1977
Sisa
:
3,0082
Neraca Komponen Neraca Gula Gula masuk
= 21,4873 kmol x 180,16 kg/kmol
= 3871,1558 kg
Gula yang bereaksi
= 0,86 x 21,4783 kmol
= 18,4791 kmol
= 3329,1940 kg
Gula keluar
= (21,4873-18,4791) kmol = 3,0082 kmol
= 541,9618 kg
Neraca Urea Urea masuk
= 554,9274 kg
Urea yang bereaksi
= 554,9274 kg
Urea keluar
=
0
kg
Neraca CO2
CO2 yang terbentuk
=18,4791 x 44,01 kg/kmol = 813.2652 kg
CO2 yang keluar
= 813,2652 kg
Neraca O2
O2 masuk
= 33,2624 kmol x 32 kg/kmol
= 1064,3968 kg
O2 yang bereaksi
= 27,7187 kmol x 32 kg/kmol
= 886,9984 kg
O2 keluar
= (33,2624 – 27,7187) kmolx 32 kg/kmol
= 177,3984 kg
=79/21 x 33,2624 kmol x 28 kg/kmol
= 3503,6395 kg
Neraca N2
N2 masuk N2 yang bereaksi
=
0
kg
N2 keluar
= 3503,6395 kg
Neraca Asam Glutamat, C5H9NO4
Asam Glutamat masuk Asam Glutamat terbentuk Asam Glutamat keluar Neraca H2O
= 0 kg = 18,4791 kmol x 147,13 kg/kmol
= 2718,823 kg
= 2718,823 kg
H2O masuk
= air aliran 10 + air aliran 11 = (0,6 x 1387,3184) + (14903,9498)
= 15736,3408 kg
H2O hasil reaksi
= 46,1977 x 18,02 kg/kmol
=
H2O keluar
= 15736,3408 + 832,4825
= 16568,8233 kg
832,4825 kg
Neraca Massa Total Masuk (kg/jam) Komponen
Keluar (kg/jam)
10
11
12
13
14
C6H12O6
-
3871,1558
-
-
-
GF
-
580,6734
-
-
-
-
Seed
-
-
483,8945
-
-
-
Biomass
-
-
-
-
-
1440,117
H2O
832,3910
14903,9498
-
-
-
16568,8233
Urea
552,9274
-
-
-
-
-
CO2
-
-
-
-
813,2652
-
O2
-
-
-
1064,3968
177,3984
-
N2
-
-
-
3503,6395
3503,6395
-
C5H9NO4
-
-
-
-
-
Jumlah
1376,3184
19355,779
483,8945
4568,0363
TOTAL
25764,0282
15 541,9618
2718,823
4494,331
21269,7251
25764,0282
J.
FILTER CENTRIFUGE
C6H12O6 = 541,9618 kg C5H9NO4= 2718,8230 kg Biomass = 1440,1170 kg H2O = 16568,8233 kg
15
C6H12O6 = 541,9618 kg C5H9NO4= 2718,8230 kg H2O = 16568,8233 kg
17
CF
16
Biomass
Neraca Massa Total Masuk (kg/jam) Komponen
Keluar (kg/jam)
15
16
17
C6H12O6
541,9618
-
541,9618
Biomass
1440,1170
1440,1170
-
16568,8233
-
16568,8233
C5H9NO4
2718,8230
-
2718,8230
Jumlah
21269,7251
1440,1170
19829,6081
TOTAL
21269,7251
H2O
21269,7251
K. KOLOM RESIN EXCHANER (KR) Konversi 100 %
C5H9NO4 Awal
+
NaOH
NaC5H8NO4
+
H2O .....(2)
: 18,4791
Bereaksi: 18,4791
18,4791
18,4791
18,4791
Mencari Feed larutan NaOH 20 % NaOH yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (2) = 18, 4791 kmol Berat NaOH = 18,4791 kmol × Feed larutan NaOH =
kg = 739,1640 kg kmol
100 % x739,1640 kg = 3695,82 kg 20 %
19
C6H12O6 = 541,9618 kg C5H9NO4 = 2718,8230 kg H2O = 16568,8233 kg
18
Larutan NaOH = 3695,82 kg NaOH = 20 % H2O = 80 %
NaC5H8NO4 H2O
21
KR
20
C6H12O6 H2O
C5H9NO4 Awal
+
NaOH
:
18,4791
18.4791
Bereaksi:
18,4791
18,4791
Sisa
:
0
Konversi 100 %
NaC5H8NO4
0
Neraca Komponen Neraca Gula Gula di aliran 18 = gula di aliran 20 = 541,9618 kg Neraca H2O
+
H2O .....(3)
18,4791
18,4791
18,4791
18,4791
H2O di aliran 18 + air di aliran 19 = air aliran 20 + air aliran 21 Karena proses batch, maka: Air di aliran 20 = air di aliran 18 = 16568,8233 kg Air di aliran 21 = air di aliran 19 + air hasil reaksi = (0,8 x 3695,8200) + (18,4791 x 18,02)
= 3289,6494 kg
Neraca Asam Glutamat, C5H9NO4
Asam Glutamat masuk
= 18,4791 kmol x 147,13 kg/kmol = 2718,8230 kg
Asam Glutamat bereaksi = 18,4791 kmol x 147, 13 kg/kmol
= 2718,8230 kg
Asam Glutamat keluar
=
= (18,4791-18,4791) x 147,13 kg/kmol
0
kg
Neraca CO2
CO2 yang terbentuk
=18,4791 x 44,01 kg/kmol = 813.2652 kg
CO2 yang keluar
= 813,2652 kg
Neraca NaOH NaOH masuk
= 18,4791 kmol x 40 kg/kmol
= 739,1640 kg
NaOH yang bereaksi = 18,4791 kmol x 40 kg/kmol
= 739,1640 kg
NaOH keluar
=
= (18,4791 - 18,4791) kmolx 40 kg/kmol
0
kg
Neraca Monosodium Glutamate MSG masuk
= 0 kg
MSG keluar
= 18,4791 kmol x 169,11 kg/kmol
= 3125,0006 kg
Neraca Massa Total Masuk (kg/jam) Komponen C6H12O6 H2O C5H9NO4 NaOH
18 541,9618 16568,8233 2718,8230 -
Keluar (kg/jam)
19
21
-
-
2956,6560
3289,6494
20 541,9618 16568,8233
-
-
-
739,1640
-
-
NaC5H9NO4
-
Jumlah
-
19829,6081
Total
3695,8200
3125,0006 6414,6430
23525,4281
17110,7851
23525,4281
L. PERHITUNGAN RECYCLE YANG MASUK KE TANGKI PREPARASI Sebanyak 42 % gula yang tidak bereaksi (sisa umpan yang tak bereaksi) akan di-recycle dan masuk kembali ke tangki preparasi.
Komponen
Masuk (kg/jam) 20
Keluar (kg/jam) Recycle
Waste
C6H12O6
541,9618
227,7174
314,2444
H2O
16568,8233
6961,7556
9607,0677
Jumlah
17110,7851
7189,4730
9921,3121
Total
17110,7851
17110,7851
M. EVAPORATOR, CRYSTALIZER DAN CENTRIFUGE R/A.28 A.2 5 A.2
M
4
evaporator
A.2 6
crystalizer
A.2 7
centrifuge
A.2 9
Perhitungan Recycle Kelarutan MSG pada 350C = 74 kg/100 kg air, maka setelah proses kristalisasi sebesar 42,53 % MSG yang larut di recycle ke evaporator -
Pada proses evaporasi, air yang diuapkan sebesar 70 % dari air yang ada di umpan (A.25). -
Komponen
F
M1
M2
M3
M4
R
M5
MSG
3125,0006
X
-
X
X
0,4253 X
0,5747 X
H2O
3289,6494
Y
O,7 Y
0,3 Y
0,3 Y
0,5747(0,3Y)
0,15024Y
A.25
A.26
A.27
R / A.28
MSG M = A.28+ A.24 X = 0,4253 X + 3125,0006 kg = 5437,6207 kg H2O M = A.28 + A.24 Y = 0,17241 Y + 3289,6494 kg = 3974,9748 kg Komponen
A.24
M
A.29
MSG
3125,0006
5437,620 7
-
5437,620 7
5437,620 7
2312,6201
3125,0006
H2O
3289,6494
3974,974 8
2782,483 4
1192,492 4
1192,492 4
685,3254
507,2067
EVAPORATOR Asumsi: air yang diuapkan 70% dari air yang ada diumpan NaC5H8NO4 = 2312,6201 kg H2O = 685,3254 kg
H2O
25
28 NaC5H8NO4 = 3125,0006 kg H2O = 3289,6494 kg
Evaporator
24
NaC5H8NO4 H2O
26
Neraca Massa Total Masuk (kg/jam) Komponen
24
Keluar (kg/jam)
28
26
25
H2O
3289,6494
685,3254
1192,4924
2782,4824
NaC5H9NO4
3125,0006
2312,6201
5437,6207
-
Jumlah
6414,6500
2997,9455
6630,1131
2782,4824
Total
9412,5955
9412,5955
KRISTALIZER NaC5H8NO4 = 5437,6207 kg H2O = 1192,4924 kg
26
Kristalizer
27
NaC5H8NO4 H2O
Neraca Massa Total Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
26
27
H2O
1192,4924
1192,4924
NaC5H9NO4
5437,6207
5437,6207
Total
6630,1131
6630,1131
CENTRIFUGE NaC5H8NO4 H2O NaC5H8NO4 = 5437,6207 kg H2O = 1192,4924 kg
28
Centrifuge
27
NaC5H8NO4 H2O
29
Neraca Massa Total Masuk (kg/jam) Komponen
Keluar (kg/jam)
27
29
28
H2O
1192,4924
507,1670
685,3254
NaC5H9NO4
5437,6207
3125,0006
2312,6201
Jumlah
6630,1131
3632,1676
2997,9465
Total
6630,1131
6630,1131
N. DRYER Kandungan air maksimum yang terdapat dalam produk MSG = 1 % H2O
NaC5H8NO4 = 3125,0006 kg H2O = 507,1670 kg
31
29
DRYER
30
NaC5H8NO4 H2O
Neraca Massa Total Masuk (kg/jam) Komponen H2O
29
Keluar (kg/jam) 30
31
507,2670
31,2500
476,0170
NaC5H9NO4
3125,0006
3125,0006
-
Jumlah
3632,2676
3156,2506
476,0170
Total
3632,2676
3632,2676
Diagram Alir Proses Pembuatan MSG
Diagram Alir Proses Pembuatan MSG beserta Neraca Massanya
