## SINERGI Polmed : JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN
Homepage jurnal: http://ojs.polmed.ac.id/index.php/Sinergi/index

## ANALISIS KEBUTUHAN UAP PADA PEREBUSAN KELAPA SAWIT SISTEM TIGA PUNCAK (TRIPLE PEAK) STERILIZER KAPASITAS

## 40 TON/UNIT
Siti Maretia Benu a , Muhammad Anhar Pulungan b* , Sihar Siahaan c
a Program Studi Teknologi Rekayasa Pengelasan dan Fabrikasi, Jurusan Teknik Mesiin, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 20155
b Program  Studi  Teknik  Mesin,  Jurusan  Teknik  Mesin,  Politeknik  Negeri  Medan,  Jl.  Almamater  No.1,  Padang  Bulan,  Kec.  Medan  Baru,  Kota  Medan, Sumatera Utara 20155
c Program Studi Teknologi Rekayasa Energi Terbarukan, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 2015, Indonesia *Corresponding authors at: E-mail: muhammadanhar@polmed.ac.id. (M.A.Pulungan) Tel.: +62852-7055-5910
I N F O A R T I K E L

## Riwayat artikel:
Diajukan pada 15 Januari 2024 Direvisi pada 06 Februari 2024 Disetujui pada 20 Februari 2024 Tersedia daring pada 02 Maret 2024
Kata kunci: CPO, Sterilizer, Perebusan, Minyak Sawit.
Keywords: CPO, Sterilizer, Boiling, Palm Oil .
A B S T R A K
Proses  produksi  pengolahan  Tandan  Buah  Segar  (TBS)  kelapa  sawit  menjadi  minyak sawit/ Crude Palm Oil (CPO) melewati beberapa tahap pengolahan. Tahapan pengolahan tersebut melewati stasiun penerimaan, stasiun sortasi, stasiun sterilizer, stasiun thresher, stasiun  digester  dan  press,  dan  stasiun  klarifikasi.  Proses  perebusan  TBS  di Sterilizer menggunakan sistem triple peak dengan tekanan 2,5 - 3 bar. Proses perebusan dilakukan selama  90  -  100  menit.  Penelitian  ini  menggunakan  rancangan  penelitian  kuantitatif. Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui kebutuhan uap pada sistem perebusan dengan  melakukan  observasi  terhadap  suhu  perebusan.  Uap  yang  dibutuhkan  pada perebusan kelapa sawit sistem triple peak sebesar 8.510.920,5 KKal/30 ton TBS.
A B S T R A C T
There are multiple phases of processing that are involved in the production process of converting  fresh  fruit  bunches  (FFB)  from  palm  oil  into  crude  palm  oil  (CPO).  A number of  stations  are  responsible  for  carrying  out these  steps  of  processing.  These stations include receiving stations, sorting stations, steriliser stations, thresher stations, digester  and  press  stations,  and  clarifying  stations.  A  procedure  that  is  of  utmost significance  takes  place  at  the  steriliser  station.  There  is  a  correlation  between  the boiling process that takes place at the steriliser station and the quality of the CPO that is  generated.  A  triple  peak  system  is  utilised  in  the  FFB  boiling  process  at  PT Perkebunan Nusantara II Kwala Sawit. The pressure, which ranges from around 2.5 to 3 bar, is also utilised. The procedure of boiling is carried out for a period of sixty to ninety minutes. The lengthy processing period will cause the fruit to ripen all the way down to the bottom layer .

## 1. PENGANTAR
Kelapa  sawit  sebagai  salah  satu  bahan  baku  produksi  minyak  nabati  memiliki  peran  penting  dalam  menghimpun  devisa  untuk negara.  Indonesia  merupakan pengekspor utama  produk  minyak sawit  di  dunia dengan  volume  lebih dari  36  juta  ton  pada  tahun  2019 (Admajaya,  2021).  Peningkatan permintaan  minyak  sawit  dan  turunannya  harus diimbangi  dengan  peningkatan produksi  kelapa  sawit. Usaha  untuk  meningkatkan  produksi  kelapa  sawit  ditempuh  dengan  perluasan  areal  perkebunan  kelapa  sawit  dan  peningkatan produktivitas. Luas areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia pada tahun 2009 mencapai 7.51 juta hektar dengan produksi sebesar 18.64 juta ton minyak sawit dan 3.47 juta ton inti sawit (Gultom dkk, 2023). Pengolahan kelapa sawit merupakan salah satu faktor menentukan keberhasilan usaha perkebunan kelapa sawit. Hasil utama yang dapat diperoleh ialah minyak sawit mentah atau CPO ( Crude Palm Oil ), minyak inti  sawit  atau  PKO  ( Palm  Kernel  Oil ),  serabut,  cangkang,  dan  tandan kosong  sawit.  Proses  pengolahan  TBS  menjadi  minyak kelapa sawit dan minyak inti kelapa sawit terbagi menjadi 2 yaitu stasiun utama dan stasiun pendukung. Stasiun utama berfungsi sebagai penerima  buah  ( fruit  reception ),  rebusan  ( sterilizer ),  pemipilan  ( stripper ),  pencacahan  ( digester ),  pengempaan  ( presser ),  pemurnian ( clarifier ), dan pemisahan biji dan kernel. Kehilangan (losses) minyak sangat dipengaruhi oleh proses pengolahan dimulai dari perebusan sampai klarifikasi. Proses pengolahan minyak kelapa sawit tidak terlepas dari oil losses . Oil losses yang terjadi diantaranya di kondensat sterilizer , tandan kosong, ampas dan di stasiun klarifikasi (Ulimaz dkk, 2021).
Stasiun perebusan adalah stasiun inti dari pengolahan tandan buah segar (TBS) kelapa sawit. Stasiun perebusan atau sering disebut dengan Sterilizer stastion merupakan proses yang sangat menentukan untuk mendapatkan minyak sawit mentah / crude palm oil (CPO) yang baik dengan kualitas rendemen yang tinggi. Faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses perebusan adalah kondisi buah dan sistem perebusannya. Apabila dalam perebusan tidak memperhatikan tekanan, waktu dan temperature perebusan maka kehilangan minyak akan semakin besar(Sunanto dkk, 2021).

## 1.1. Sterilizer
Proses  perebusan  buah  merupakan  faktor  yang  paling  vital  dalam  pengolahan  TBS  karena  sangat  menentukan  hasil  olah  pada tahapan proses selanjutnya baik losses (kerugian) yang timbul dan juga kualitas produksinya dengan bantuan incline distribusi maka buah dibawa ke sterilizer untuk dilakukan proses perebusan(Zakaria dkk, 2022) . Tahap pengolahan TBS yang pertama adalah proses perebusan atau sterilisasi yang dilakukan dalam bejana bertekanan (sterilizer) dengan menggunakan uap jenuh (saturated steam). Penggunaan uap jenuh  memungkinkan  terjadinya  proses  hidrolisa/penguapan  terhadap  air  di  dalam  buah,  jika  menggunakan  uap  kering  akan  dapat menyebabkan kulit buah hangus sehingga menghambat penguapan air dalam daging buah dan dapat juga mempersulit proses pengempaan. Sterilizer  adalah  bejana  uap  yang  bertekanan  biasanya  digunakan  untuk  merebus  kelapa  sawit  untuk  mempermudah  tahapan  proses pengolahan CPO selanjutnya (Zakaria dkk, 2022). Sterilizer dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1: Sterilizer
Gambar 2. Desain sterilizer tampak samping

## 1.2. Jenis Sterilizer
Ada dua macam tipe sterilizer yang biasa di gunakan yaitu sterilizer vertikal dan horizontal.
a. Sterilizer Vertikal
Perebusan jenis Vertical Sterilizer ini di desain untuk tekanan kerja uap 3.5 bar berkapasitas 25 ton TBS per siklus perebusan dengan pintu charge atas dan discharge bawah, jenis clutch door system buka tutup dan lock ring menggunakan hydraulic power pack (Mubarok dkk, 2022). Pada bagian sterilizer dialas dengan plat berlubang yang dipasang menurun kearah pintu dengan sehingga memudahkan untuk mengeluarkan isinya. Sterilizer tipe vertikal memerlukan area yang signifikan lebih kecil dengan waktu perebusan TBS lebih singkat dan biaya maintenance yang minimal.
MAIN INLET AUX. INLET EXHAUST SAVETY VALVE ELECTRICAL INTERLOCK SWITCH MECHANICAL INTERLOCK BLEED VALVE DEARERATOR CONDENSATE
b. Sterilizer Horizontal
Sterilizer  dengan  tipe  horizontal  memiliki  bentuk  silinder  dengan  karakteristik  horizontal  dan  dilengkapi  dengan  lori  untuk  alat transportasi  pengangkutan  TBS.  Saturated  Vapor  digunakan  sebagai  fluida  kerja  dari  sterilizer.  Uap  yang  mengandung  energi  panas tersebut  digunakan  untuk  merebus  dan  sterilisasi  buah  kelapa  sawit.  Sterilizer  tipe  horizontal  memerlukan  area  yang  lebih  luas dibandingkan dengan tipe vertikal dengan kapasitas lebih besar dan juga biaya yang dikeluarkan akan lebih tinggi. (Rafil dkk, 2023).
Gambar 4: Sterilizer horizontal

## 1.3. Fungsi Sterilizer
Fungsi dari Sterilizer pada proses pengolahan CPO adalah; Untuk menurunkan kadar air dalam buah, untuk membantu melepaskan butir-butir buah dari tandannya, untuk mematikan enzim-enzim yang mampu menguraikan minyak, untuk menghidrolisa zat-zat lender, tahapan persiapan proses pengempaan atau pelunakkan buah dan melepaskan mesocarp dari nut, tahapan persiapan pengolahan biji untuk melepaskan kernel dari cangkang dan membantu cangkang mudah pecah.

## 1.4. Komponen Sterilizer
Secara umum komponen-komponen utama dari Sterilizer dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5: Komponen sterilizer
Komponen sterilizer terdiri dari beberapa bagian yaitu:
a. Rail track pintu
b. Pintu pemasukan lori
c. Manometer
d. Lori
e. Pipa inlet steam
f. Exhaust Steam
g. Safety valve
h. Ketel rebusan
i. Pintu keluar lori
j. Rail track di dalam rebusan
k. Pondasi (kaki rebusan)
l. Pipa pembuangan air kondensat

## 1.5. Sistem Triple peak
Proses sterilisasi dilakukan menggunakan sistem triple peak (perebusan 3 puncak). Proses pada puncak pertama adalah membuang udara  dalam  bejana  sterilizer.  Udara  merupakan  penghambat  aliran  dalam steam sehingga  udara  tersebut  harus  dibuang.  sehingga perpindahan panas ke TBS tidak terhambat. Puncak kedua bertujuan untuk menekan kembali sisa udara yang masih berada dalam benjana dan membuang udara serta uap air. Pada proses ini kondensat juga akan keluar, sehingga kandungan udara semakin kecil. Pada puncak ketiga bertujuan untuk penetrasi pada uap masuk kedalam berondolan terdalam pada tandan buah sawit. Proses ini bertujuan menonaktifkan enzim dan melunakkan mesocarp sehingga mudah lepas dari tandan dan nut (Nugraha dkk, 2023).
Sistem triple peak digunakan pada proses perebusan. Dalam proses ini diberikan uap kondensat yang dilakukan sebanyak 3 kali dengan rincian sebagai berikut:
Pipa Uap
Masuk
Pipa Uap Keluar Pipa Air Kondensat
Gambar 6: Sistem triple peak
Sistem Perebusan Tripple Peak adalah sebagai berikut:
1. Menaikkan tekanan uap puncak I dari 0 - 2 kg/cm2 selama ± 8 menit
2. Pembuangan uap dari 2 - 0 kg/cm2; buang air kondensat ± 4 menit
3. Menaikkan tekanan uap puncak II dari 0 - 2.5 kg/cm2 selama ± 12 menit
4. Pembuangan uap dari 2.5 - 0 kg/cm2; buang air kondensat ± 7 menit
5. Menaikkan tekanan uap puncak III dari 0 - 3 kg/cm2 selama ± 14 menit
6. Penahanan waktu perebusan selama ± 45 menit
7. Dilakukan pembuangan uap dari 3 - 0 kg/cm2; buang air kondensat ± 5 menit
8. Selesai

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Metode Penenelitian
Penelitian ini menggunakan rancangan penelitian kuantitatif yang dilakukan di Pabrik Kelapa Sawit  yang berlokasi di Sumatera Utara. Pengambilan data dilakukan dengan cara observasi lapangan. Penelitian terbatas pada stasiun sterilizer untuk mengetahui proses perebusan Tandan Buah Segar (TBS) kelapa sawit.

## 2.2. Tahapan Proses Perebusan Buah Sawit
Proses perebusan dilakukan dengan sistem triple peak dalam waktu satu siklus selama 90 menit yang dibagi dalam 3 tahapan yaitu; puncak pertama ( first peak ) dengan tekanan sampai 2,0 Kg/cm 2 , uncak kedua ( second peak ) dengan tekanan sampai 2,50 Kg/ cm 2 , dan puncak ketiga ( third peak ) dengan tekanan sampai 2,8-3,0 Kg/ cm 2 .
Gambar 7: Grafik sistem triple peak di sterilizer
2.3. Sistem Kerja Sterilizer
Sisterm kerja sterilizer menggunakan beberapa alat antara lain; Inlet sebagai supply steam dari back pressure vessel . daerasi berfungsi membuang udara agar proses perebusan optimal, condensat yang digunakan untuk membuang kondensar hasil perebusan. exhaust berfungsi membuang steam melalui blow down silencer .
Sistem kerja sterilizer dapat dilihat pada waktu dan pengaturan triple peak pada Tabel 1.
Tabel 1. Waktu Dan Pengaturan Triple Peak Step Durasi Inlet Daerasi Condensat Exhaust 1. On/Off On/Off On/Off On/Off 2. 3 Menit On On On On 3. 12 Menit On Off Off Off 4. 2 Menit Off On On On 5. 15 Menit On Off Off Off 6. 3 Menit Off On On On 7. 40 Menit On Off Off Off 8. 15 Menit Off On On Off 9. 5 Menit Off On On On 10. 5 Menit (Isi) Off Off Off Off Total waktu rebusan 100 Menit

## 2.5. Kebutuhan Tekanan Uap
Kalor yang dibutuhkan sterilizer untuk merebus Tandan Buah Segar (TBS) dalam satu kali perebusan dapat dirumuskan sebagai berikut:
Qs = M x Cp x Δt (1) Dimana: M= Massa aliran FFB ( Fresh Fruit Bunch ) 30 Ton FFB / Jam Δt = Beda temperatur kerja (⁰C) Cp = Panas jenis rata-rata TBS (KKal/Kg ⁰C)
Untuk mengetahui besarnya kalor uap yang diberikan dapat dirumuskan:
Qu = Mu x Lh (2) Dimana:
Mu = Massa aliran uap yang dibutuhkan oleh sterelizer (Kg /jam)
Lh = Panas latent pada temperatur 135°C
Panas yang dibutuhkan Sterilizer = Panas yang diberikan oleh uap ( steam)
Q(st) = Qu (3) Dimana:Qu = Panas yang diberikan oleh uap ( steam)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Hasil
Pengumpulan data dilakukan terhadap kerja sterilizer yang dapat dilihat pada Tabel 2. Hasil pengumpulan data yang akan dilakukan yaitu analisa performa kerja sterilizer (perebusan) tipe horizontal dengan menggunakan tekanan uap yang masuk sama dengan uap yang dibutuhkan dalam sekali perebusan.
Tabel 2. Hasil Pengumpulan Data Data Observasi Suhu awal sterilizer 30° C Suhu sterilizer setelah bekerja 135° C Kapasitas sterilizer 40 ton/unit Hasil serabut 1 ton TBS 120 Kg
Adapun data teknis Sterilizer yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Bentuk/model: Silinder memanjang horizontal
2. Diameter Silinder bagian dalam: 2700 mm
3. Diameter Silinder bagian luar: 2720 mm
4. Panjang Sterilizer: 19450 mm
5. Kapasitas: 40 ton (6 lori x 5 ton TBS)
6. Tekanan uap: 2,8 s/d 3,2 kg/cm 2
7. Temperatur uap:120. 0 C – 135 0 C 8. Waktu perebusan : 90 – 100 menit
9. Mengeluarkan dan Masukkan Lori: 10 menit
10. Jumlah TB /Lori: 5 ton TBS
11. Banyak Sterilizer dipakai: 2 Unit
12. Jumlah Lori / Sterilizer: 6 lori
13. Jumlah Perebusan selam 24 jam: 14 s/d 15 kali 14. Jumlah Pipa kondensat/Sterilizer: 5 - 6 pipa 15. Sistem Perebusan: 3 tahap perebusan

## 3.2. Pembahasan
Adapun pembahasan analisis kebutuhan uap pada sistem triple peak adalah sebagai berikut:
Kalor yang dibutuhkan sterilizer untuk merebus Tandan Buah Segar (TBS) dalam satu kali perebusan dapat dirumuskan sebagai berikut:
Qs = M x Cp x Δt Qs = 8,3 x  847 x (135°C – 30°C) Qs = 738.160,5 KKal/s
Perhitungan panas laten dengan massa air FFB 3.600 Kg/jam dan panas latent pada temperatur 135°C Qu = Mu x Lh Qu = 3.600 x 2.159,1 Qu = 7.772.760.kJ
Uap yang dibutuhkan Mu = Qu + Qs Mu = 8.510.920,5 KKal/30 ton TBS
Penelitian  ini  membahas  analisis  kebutuhan  uap  pada  sistem triple  peak stasiun  sterilizer  yang  berkapasitas  30  ton/jam. Pengambilan  data  pada  penelitian  ini  menggunakan  metode  observasi  di  salah  satu  pabrik  kelapa  sawit  di  Sumatera  Utara.  Data  hasil observasi merupakan data kandungan FFB, suhu awal sterilizer, suhu akhir sterilizer setelah bekerja, kapasitas sterilizer dan nilai hambatan pada sterilizer asumsi tidak ada. Kebutuhan uap untuk setiap rebusan di setia pabrik pengolahan Crude Palm Oil berbeda. Hasil penelitian memperoleh  kalor  yang dibutuhkan  sebesar  738.160,5  KKal/s,  panas  laten  7.772.760.kJ  dan uap  yang  dibutuhkan  sebesar  8.510.920,5 KKal/30 ton TBS.

## 4. KESIMPULAN
Penelitian  analisis  kebutuhan  uap  pada  sistem triple  peak di  stasiun  sterilizer  dapat  simpulkan  beberapa  hal  sebagai  berikut: Sistem kerja sterilizer horizontal menggunakan sistem triple peak (tiga puncak) dengan waktu perebusan 90-100 menit, tekanan 2,8  s/d 3,2 kg/cm 2 dan temperatur 120 0 C – 135 0 C. Oil losses di air kondensat yang diperbolehkan 0,8 – 1,0% sehingga kehilangan minyak yang tinggi maka akan berpengaruh pada kualitas CPO. Hasil penelitian memperoleh kalor yang dibutuhkan sebesar 738.160,5 KKal/s, panas laten 7.772.760.kJ dan uap yang dibutuhkan sebesar 8.510.920,5 KKal/30 ton TBS.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan Terima kasih Para penulis dengan penuh rasa syukur menyampaikan penghargaan dan mengucapkan terima kasih atas dukungan yang diberikan oleh Dr. Ir. Abdi Hanra Sebayang, S.T., M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan.

## DAFTAR PUSTAKA
Admajaya, F. T. (2021). Uji kinerja alat pemisah kernel dan cangkang kelapa sawit menggunakan larutan tanah liat. Gultom,  K.,  Ramadhani,  S.,  Herdinda,  S.,  &  Hasibuan,  A.  (2023).  Analisis  sistem  pengolahan  kelapa  sawit  dan  pemanfaaatan  limbah kelapa sawit di pt. Perkebunan nusantara iv unit dolok ilir. Cross-border, 6 (2), 1167-1174.
Mubarok, A. L., Sofwan, A., & Bismantolo, P. (2022). Analisa Performa Kerja Sterilizer Of Crude Palm Oil. Rekayasa Mekanika, 6 (1), 39-50.
Nugraha, I., & Supriyanto, G. (2023). Pengaruh Lama Waktu Penaikan Setiap Puncak Kehilangan Minyak (Oil Losses) pada Air Rebusan di  PKS  Adolina  Sumatera  Utara. Agrotechnology,  Agribusiness,  Forestry,  and  Technology:  Jurnal  Mahasiswa  Instiper (AGROFORETECH), 1 (3), 2040-2050.
Rafil,  R.  A.,  Sinaga,  L.  M.,  Kurniadi,  S.,  Elfiano,  E.,  &  Saragih,  S.  A.  (2023).  Analisa  Termal  Pada  Sterilizer  Crude  Palm  Oil  Di  Pt. Perkebunan Nusantara V Sei Galuh. Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, 8 (1), 44-62.
Sunanto, S., & Abadi, F. (2021). Optimasi Pengaturan Steam Uap Menggunakan Algoritma Greedy Untuk Mendukung Proses Perebusan Kelapa Sawit. Journal of Software Engineering and Information Systems (SEIS) , 30-35.
Ulimaz, A., Nuryati, N., Ningsih, Y., & Hidayah, S. N. (2021). Analisis Oil Losses pada Proses Pengolahan Minyak Inti Kelapa Sawit di PT. XYZ dengan Metode Seven Tools. jurnal teknologi agro-industri, 8 (2), 124-134.
Zakaria,  Z.,  &  Susanto,  H.  (2022).  Analisa  Kerusakan  Pada  Rebusan  (Sterilizer)  Kelapa  Sawit  Di  Pt.  Beurata  Subur  Persada. Jurnal Mahasiswa Mesin, 1 (1), 1-8.