YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Neraca Massa MSG

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

Page 2: Neraca Massa MSG

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.

Page 3: Neraca Massa MSG

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

Page 4: Neraca Massa 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 + (NH2)2CO + 3O2 -- 2C5H9O4N + 3CO2 + 5H2O

Gula urea 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

Page 5: Neraca Massa MSG

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 + NaOH C5H8NO4Na + H2O

Asam glutamat 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.

Page 6: Neraca Massa MSG

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 Klasik Biosintesis SintesisBahan baku Gluten gandum Molase α-ketoglutaric acid,

acrylonitrile,

malei semialdehidTemperatur 150oC 30oCpH 3,2 7-8Konversi 15-25% 86%Kemurnian 70% 99%Katalis HCl M.glutamicus 3144Limbah Asam-asam amino biomassaSumber : 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 Klasik BiosintesisBahan baku (400) 50 300Temperatur (100) 60 90pH (100) 50 90Konversi (200) 30 170Kemurnian (100) 70 99Katalis (50) 40 30Limbah (50) 30 40Total 330 819

Berdasarkan dari data informasi dan analisa pembobotan maka proses yang dipilih

adalah proses biosintesis, karena proses ini memiliki temperature operasi yang rendah,

Page 7: Neraca Massa MSG

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 : CO(NH2)2

- Berat molekul : 60,06

- Specific grafity : 1,335

- Titik leleh : 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%)

Page 8: Neraca Massa MSG

- Kelarutan : mudah larut dalam air

- Bersifat higroskopis

Air

- Rumus molekul : H2O

- Berat molekul : 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

Page 9: Neraca Massa MSG

BAB II

PERHITUNGAN NERACA MASSA

A. DASAR PERENCANAAN

Basis perhitungan: 1 jam operasi

Pabrik beroperasi 330 hari/tahun

Kapasitas produksi = 25000 ton/tahun MSG

Komposisi (kandungan zat dinyatakan dalam persen berat):

• Produk : - Monosodium Glutamat = 99 %

- Air = 1 %

• Bahan baku : - C6H12O6 = 59,5 % - H2O = 40,5 %

• Bahan Penunjang :

- Larutan urea : - Urea = 40 %

- Air = 60 %

- Larutan growth factor : - GF K2HPO4 = 1,67 %

MgSO4.7H2O = 1,00 %

CaCO3 = 3,33 %

NH4Cl = 4,00 %

- Air = 90 %

Produk MSG murni jam

kg

jam

kg31255657,3156

100

99 =×=

Kebutuhan Umpan:

Konversi (refrensi US Patent 4,054,489)

jam

kg5657,3156

ton1

kg 1000

jam 24

hari 1

hari 330

tahun1

tahun

ton25000 =×××=

jam

kmol,

kmol

kg,

jam

kg479118111693125 =÷=

Page 10: Neraca Massa MSG

di fermentor = 86 %

di kolom resin exchenger = 100 %

kg 3871,1558kmol

kg180,1618,4791

% 100

% 100

% 86

% 100

OHC BMMSG kmolresin kolom di konversi

% 100

fermentor di konversi

% 10061266126

=×××=

×××=OHC

Recycle (refrensi US Patent 4,054,489):

Sebanyak 42 % dari umpan sisa reaksi (yang tidak bereaksi ≅ 14 %) akan di-recycle

Karena ada recycle gula sebanyak 227,7174 kg maka kebutuhan gula fresh dari molase sebesar = 3871,1558 kg - 227,7174 kg = 3643,4384 kg

kg 4259,6123

3643,438459,5

100molaseumpan Kebutuhan

=

×=

B. TANGKI PREPARASI (P-01)

6

77IC 04 = 14903,9498 kg kg

�����������������������������������������������������������������������������������������������������4

kg 227,7174 kmol

kg 16,180OHC kmol 3,0082

% 100

% 42 recycle-di yangUmpan

kmol 3,0082 OHC kmol 7914,18% 86

% 14reaksi sisaUmpan

6126

6126

=××=

=×=

22

2

C6H

12O

6 =

59,5%H

2O =

40,5 %

Molase= 6123,4259 kg

C6H

12O

6 = 20%

GF = 3 %H

2O = 70 %

2

3

1

Larutan GFH

2O = 90

%GF = 10

%

RecycleC6H

12O

6 = 3,318%

H2O =

96,682 %

H2O

P-01

Page 11: Neraca Massa MSG

Mencari feed larutan GF:

Berat C6H12O6 = (59,5 % x 6123,4259) + (227,7174) =3871,1558 kg

kg 580,67343871,1558% 20

% 3

OHCberat % 20

% 33aliran di GF 6126

=×=

×=

kg 5806,7340580,6734% 10

% 100GFlarutan Feed =×=

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 Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)1 3 2 22 4

C6H12O6 3643,4384 - - 227,7174 3871,1558H2O 2479,9875 5226,0606 566,5677 6631,2400 14903,9498GF - 580,6734 - - 580,6734Jumlah 6123,4259 5806,7340 566,5677 6858,9574Total 19355,7790 19355,7790

6

77IC 04 = 14903,9498 kg kg

�����������������������������������������������������������������������������������������������������4

9

97IC 04 = 14903,9498 kg kg

������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994

Page 12: Neraca Massa MSG

C. HEAT EXCHANGER 2 (HE-02)

Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)4 5

C6H12O6 3871,1558 3871,1558H2O 14903,9498 14903,9498GF 580,6734 580,6734Total 19355,7790 19355,7790

D. TANGKI STERILISASI 2 (S-02)

Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)5 6

C6H12O6 3871,1558 3871,1558H2O 14903,9498 14903,9498GF 580,6734 580,6734Total 19355,7790 19355,7790

E. COOLER 2 (C-02)

Neraca Massa Total

4 HE-02 5

C6H

12O

6 = 3871,1558 kg

GF = 580,6734 kgH

2O = 14903,9498

kg

C6H

12O

6 =

3871,1558 kgGF = 580,6734 kgH

2O =

14903,9498 kg

C6H

12O

6 = 3871,1558

kgGF = 580,6734 kgH

2O =

14903,9498 kg

64 C-02

11

C6H

12O

6 = 3871,1558

kgGF = 580,6734 kgH

2O =

14903,9498 kg

C6H

12O

6 = 3871,1558

kgGF = 580,6734 kgH

2O =

14903,9498 kg

5S-02

6

C6H

12O

6 = 3871,1558

kgGF = 580,6734 kgH

2O =

14903,9498 kg

77IC 04 = 14903,9498 kg kg

�����������������������������������������������������������������������������������������������������4

9

97IC 04 = 14903,9498 kg kg

������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994

Page 13: Neraca Massa MSG

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)6 11

C6H12O6 3871,1558 3871,1558H2O 14903,9498 14903,9498GF 580,6734 580,6734Total 19355,7790 19355,7790

F. HEAT EXCHANER 1 (HE-01)

Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)7 8

Urea 554,9274 554,9274H2O 832,3910 832,3910Total 1387,3184 1387,3184

G. TANGKI STERILISASI 1 (S-01)

Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)8 9

Urea 554,9274 554,9274H2O 832,3910 832,3910Total 1387,3184 1387,3184

H. COOLER 1 (C-01)

77IC 04 = 14903,9498 kg kg

�����������������������������������������������������������������������������������������������������4

HE-018

Urea = 554,9274 kgH

2O = 832,3910

kg

Urea = 554,9274 kgH

2O = 832,3910

kg

Urea = 554,9274 kgH

2O = 832,3910kg

8S-01

9

Urea = 554,9274 kgH

2O = 832,3910kg

97IC 04 = 14903,9498 kg kg

������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994

F-01

C6H

12O

6

BiomassC

5H

9NO

4

Page 14: Neraca Massa MSG

Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)9 10

Urea 554,9274 554,9274H2O 832,3910 832,3910Total 1387,3184 1387,3184

I. FERMENTOR (F-01)

kmol4873,21

kmol

kg180,16

kg 3871,1558 =fermentor masuk )OH(C Gula 6126 =

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)

kg 9274,554kmol

kg 60,06 kmol 11,0875

kmol 9,2396kmol 18,47912

1 dibutuhkan yang Urea

=×=

=×=

kg 1387,3184 kg 554,9274 % 40

% 100 40% urealarutan Feed =×=

Mencari feed udara

77IC 04 = 14903,9498 kg kg

�����������������������������������������������������������������������������������������������������4

C-0110

Urea = 554,9274 kgH

2O = 832,3910

kg

Urea = 554,9274 kgH

2O = 832,3910

kg

97IC 04 = 14903,9498 kg kg

������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994

F-01

C6H

12O

6

BiomassC

5H

9NO

4

Page 15: Neraca Massa MSG

Oksigen yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (1) sebesar 27,7187 kmol, asumsi kelebihan oksigen sebesar 20 %, maka oksigen yang dibutuhkan sebesar 1,2x27,7186 = 33,2624 kmol

Komposisi udara O2 = 21% mol dan N2 = 79% mol

Berat molekul udara = 29 kg/kmol

kg 4593,3790kmol

kg29kmol 33,2624

% 21

% 100udara Feed =××=

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

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

Sisa : 3,0082 0 5,5437 18,4791 27,7187 46,1977

97IC 04 = 14903,9498 kg kg

������������������������������������������������������������������������������������������������999999999999994

10

11

F-01

12

14

13 15

Larutan Urea = 1387,3184 kgUrea = 40 %H

2O = 60 %

C6H

12O

6 = 3871,1558 kg

GF = 580,6734 kgH

2O = 14903,9498

kg

C6H

12O

6

BiomassC

5H

9NO

4

Off gas:-O

2

-N2

-CO2

Seed = 483,8945 kg

Udara (excess 20%)= 4593,3790 kg

Page 16: Neraca Massa MSG

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

Neraca N2

N2 masuk =79/21 x 33,2624 kmol x 28 kg/kmol = 3503,6395 kg

N2 yang bereaksi = 0 kg

N2 keluar = 3503,6395 kg

Neraca Asam Glutamat, C5H9NO4

Asam Glutamat masuk = 0 kg

Asam Glutamat terbentuk = 18,4791 kmol x 147,13 kg/kmol = 2718,823 kg

Asam Glutamat keluar = 2718,823 kg

Neraca H2O

Page 17: Neraca Massa MSG

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 = 832,4825 kg

H2O keluar = 15736,3408 + 832,4825 = 16568,8233 kg

Neraca Massa Total

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

10 11 12 13 14 15

C6H12O6 - 3871,1558 - - - 541,9618

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 - - - - - 2718,823

Jumlah 1376,3184 19355,779 483,8945 4568,0363 4494,331 21269,7251

TOTAL 25764,0282 25764,0282

C6H

12O

6

H2O

Page 18: Neraca Massa MSG

J. FILTER CENTRIFUGE

Neraca Massa Total

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

15 16 17

C6H12O6 541,9618 - 541,9618

Biomass 1440,1170 1440,1170 -

H2O 16568,8233 - 16568,8233

C5H9NO4 2718,8230 - 2718,8230

Jumlah 21269,7251 1440,1170 19829,6081

TOTAL 21269,7251 21269,7251

K. KOLOM RESIN EXCHANER (KR)

C5H9NO4 + NaOH NaC5H8NO4 + H2O .....(2)

Awal : 18,4791

Bereaksi: 18,4791 18,4791 18,4791 18,4791

Konversi 100 %

15 17

16

CF

C6H

12O

6 = 541,9618

kgC

5H

9NO

4= 2718,8230

kgBiomass = 1440,1170 kgH

2O =

16568,8233 kg

Biomass

C6H

12O

6 = 541,9618

kgC

5H

9NO

4= 2718,8230

kgH

2O =

16568,8233 kg

C6H

12O

6

H2O

Page 19: Neraca Massa MSG

Mencari Feed larutan NaOH 20 %

NaOH yang dibutuhkan berdasarkan persamaan reaksi (2) = 18, 4791 kmol

kg 739,1640kmol

kgkmol 18,4791NaOHBerat =×=

kg 3695,82kg x739,1640% 20

% 100NaOHlarutan Feed ==

C5H9NO4 + NaOH NaC5H8NO4 + H2O .....(3)

Awal : 18,4791 18.4791

Bereaksi: 18,4791 18,4791 18,4791 18,4791

Sisa : 0 0 18,4791 18,4791

Neraca Komponen

Neraca Gula

Gula di aliran 18 = gula di aliran 20 = 541,9618 kg

Neraca H2O

Konversi 100 %

19

18KR

21

20

Larutan NaOH = 3695,82 kgNaOH = 20 %H

2O = 80 %

C6H

12O

6 = 541,9618 kg

C5H

9NO

4 = 2718,8230 kg

H2O = 16568,8233

kg

C6H

12O

6

H2O

NaC5H

8NO

4

H2O

Page 20: Neraca Massa MSG

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

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

18 19 21 20

C6H12O6 541,9618 - - 541,9618

H2O 16568,8233 2956,6560 3289,6494 16568,8233

C5H9NO4 2718,8230 - - -

NaOH - 739,1640 - -

Page 21: Neraca Massa MSG

NaC5H9NO4 - - 3125,0006 -

Jumlah 19829,6081 3695,8200 6414,6430 17110,7851

Total 23525,4281 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) Keluar (kg/jam)

20 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

Page 22: Neraca Massa MSG

M. EVAPORATOR, CRYSTALIZER DAN CENTRIFUGE

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

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.25 A.26 A.27 R / A.28 A.29

A.26

evaporator crystalizer centrifugeM

A.25

A.24

R/A.28

A.27

A.29

Page 23: Neraca Massa MSG

MSG 3125,0006 5437,6207

- 5437,6207

5437,6207

2312,6201 3125,0006

H2O 3289,6494 3974,9748

2782,4834

1192,4924

1192,4924

685,3254 507,2067

EVAPORATOR

Asumsi: air yang diuapkan 70% dari air yang ada diumpan

Neraca Massa Total

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

24 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

Evaporator 26

2528

24

NaC5H

8NO

4 =

2312,6201 kgH

2O = 685,3254 kg

NaC5H

8NO

4 =

3125,0006 kgH

2O = 3289,6494 kg NaC

5H

8NO

4

H2O

H2O

Kristalizer 2726

NaC5H

8NO

4 =

5437,6207 kgH

2O = 1192,4924 kg

NaC5H

8NO

4

H2O

Page 24: Neraca Massa MSG

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

Neraca Massa Total

KomponenMasuk (kg/jam) 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 %

Centrifuge 29

28

27

NaC5H

8NO

4 =

5437,6207 kgH

2O = 1192,4924 kg NaC

5H

8NO

4

H2O

NaC5H

8NO

4

H2O

DRYER 30

31

29

NaC5H

8NO

4 =

3125,0006 kgH

2O = 507,1670 kg NaC

5H

8NO

4

H2O

H2O

Page 25: Neraca Massa MSG

Neraca Massa Total

KomponenMasuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

29 30 31

H2O 507,2670 31,2500 476,0170

NaC5H9NO4 3125,0006 3125,0006 -

Jumlah 3632,2676 3156,2506 476,0170

Total 3632,2676 3632,2676

Page 26: Neraca Massa MSG

Diagram Alir Proses Pembuatan MSG

Page 27: Neraca Massa MSG

Diagram Alir Proses Pembuatan MSG beserta Neraca Massanya