mini sugar mill peformance
TRANSCRIPT
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 sebagai bagian dari
kegiatan yang mendasari 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
L400
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)
D300
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
WoWom25.4 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
S 3.14 D. n.
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
D. PARAMETER DUGAAN .
1.Brix distribibution coeffisien
Ic1 1.05
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 Wcj224060
.
Wc 93.333=
2. Compaction faktor
Dihitung dengan rumus dibawah .
CoWc
S L. Wo. do.
Co 3.316=
Page 7 of 23
3. Filling ratio (Cf)
Cff Wc.
df Wo. L. S.
Cf 0.367=
4. Extraksi brix gilingan no 1 - E1bx.
E1bx
1k1Cf
f.dodf
.
1 fdodf
.
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
Ej1
k1
Co
1 fdo
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)
Ebx1 Ic1 Ej.
Ebx1 0.736=
6. Brix dalam ampas gil no 1 (ton/jam)
Bxb1 1 Ebx1( ) Bx.
Bxb1 0.112=
7. Brix dalam juice (ton/jam)
Bxj Bx Bxb1
Bxj 0.313=
8. Brix Extraxtion %
BrixBxj
Bx100.
Brix 73.57=
Page 10 of 23
9. Derajad Brix Juice Gilingan 1
Bxo1Bxj
Wje100.
Bxo1 21=
10.Sabut % ampas gilingan 1
fbf Wcj.
Wb100.
fb 37.089=
11. Derajad Brix Ampas gilingan 1
BxobBxb1
Wb100.
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)
Wf f Wcjlb.
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 3
Wo_2Wo_2m25.4 12.
Wo_2 9.843 10 3=
Cf2 fWc
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)
Vbk2
Cf2
Wf
df.
Vb 36.014=
7. Density ampas gil 1 (lb/cuft)
db_1Wb 1000. 2.24.
Vb
db_1 62.887=
8. Berat air imbibisi (lb/jam)
Wi Il Wf.
Wi 1.26 103=
9. Extraksi Gilingan no 2
E2bx 11
df 100.
fb db_1.Il df.
di1
k2
Cf21.
E2bx 0.424=
Page 13 of 23
10. Extraksi Gilingan no 2 dikalikan Brix Distribution Coeffisien
E2Bxi Ic2 E2bx.
E2Bxi 0.466=
11. Brix dalam ampas gilingan no 2 (ton/jam)
Bxb2 1 E2Bxi( ) Bxb1.
Bxb2 0.06=
12. Densitas juice dlm ampas 2(lb/cuft)
d2jb 64.410
13.Derajad Brix ampas 2
Bxjb2Bxb2
k2Cf2
1d2jbdf
. Wf.
Bxjb2 3.422 10 5=
14. Berat ampas gil 2 (ton/jam)
Wb2k1
Cf1
d2jb
df. 1 f. Wcj.
Wb2 0.983=
Page 14 of 23
15. Persen ampas gil 2 thd tebu
Wb2_pWb2
Wcj100.
Wb2_p 39.319=
16. Berat Juice extraksi gil 2 (ton/jam)
Wj2 Wb Wb2Wi
2.24 1000.
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_oBxj2
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_pWj
Wcj100.
Wj_p 83.181=
21.Total Brix Mix Juice (ton/jam)
Tbx Bxj Bxj2
Tbx 0.365=
22. Derajad brix nira campur
Bx_mixTbx
Wj100.
Bx_mix 17.553=
23. Over all brix extraksi
Total_extTbx
Wcj Bxc.
Total_ext 0.859=
Page 16 of 23
24. Fibre content % Ampas gil 2
f2Wf
Wb2 1000. 2.24. 100.
f2 38.149=
25.Derajad Brix Ampas gil 2
Bxa2Bxb2
Wb2100.
Bxa2 6.103=
26. Moist Content Ampas Gil 2 (%)
Mca2 100 Bxa2 f2
Mca2 55.748=
F.Checking Extraction.
1.Reabsorbsion faktor
k 0.0052 S. 1.06
k 1.253=
2.Extraction Juice
Ej_c1
k
Co
1f do.
df
Ej_c 0.7=
Page 17 of 23
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_syrupBx_mix
Bx_syrupW_clear.
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_eWa_evap
L_1e
HS_e 44.135=
6. Densitas syrup (tabel Baikov)
d_syrup 1.28873
7.Volume syrup (l/jam)
V_syrupW_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
W_mas1Bx_syrup
Bx_mas1W_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_pan1Wa_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_mas1W_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
Rendemen1W_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
Rendemen2W_glmerah
Wcj 10.
Rendemen2 7.749=
VII. TOTAL RENDEMEN.
Adalah jumlah rendemen gula putih dan rendemen gula merah dalam %
T_rend Rendemen1 Rendemen2
T_rend 14.09=
Page 23 of 23