Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah Dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi Dengan Kapasitas Produksi 20.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN

LEMAK COKELAT MENTAH DARI

BIJI COKELAT KERING HASIL FERMENTASI

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI

20.000 TON/TAHUN

KARYA AKHIR

DISUSUN OLEH:

NIM : 025201047

DIYAN ANDHOSTORA NST.

TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1. Latar Belakang ... I-1 1.2.Tujuan ... I-3 1.3.Batasan Masalah ... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1. Pendahuluan ... II-1 2.2. Biji Cokelat ... II-1 2.3. Sifat-sifat Minyak dan Lemak ... II-4 2.4. Pelarut Leaching ... II-8 2.5. Proses Pembuatan Lemak Cokelat Mentah . ... II-9 2.6. Deskripsi Proses Pembuatan Lemak Cokelat dari

Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ... II-10 2.7. Penetuan Kapasitas ... II-12 BAB III NERACA MASSA DAN ENERGI ... III-1

3.1. Neraca Massa ... III-1 3.2. Neraca Energi ... III-4 BAB IV SPESIFIKASI ALAT ... IV-1

BAB V INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... V-1

5.1. Instrumentasi ... V-1 5.2. Keselamatan Kerja ... V-7 BAB VI UTILITAS ... VI-1

6.1. Kebutuhan Uap (Steam) ... VI-1 6.2. Kebutuhan Air ... VI-1 6.3 Unit Pengolahan Air ... VI-4

6.3. Kebutuhan Bahan Kimia ... VI-10 6.4. Kebutuhan Listrik... VI-11 6.5. Kebutuhan Bahan Bakar ... VI-11 6.6. Spesifikasi Peralatan Utilitas... VI-13 BAB VII MANAJEMEN ORGANISASI PERUSAHAAN ... VII-1

7.1. Pengertian Organisasi dan Manajemen ... VII-1 7.2. Bentuk Badan Usaha ... VII-1 7.3. Struktur Organisasi ... VII-2 7.4. Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... VII-2 7.5. Sistem Kerja dan Jam Kerja ... VII-5 7.6. Sistem Upah ... VII-6 7.7. Kesejahteraan Karyawan ... VII-6 7.8. Analisa Jabatan ... VII-7 7.9. Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ... VII-7 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1

8.1. Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.2. Tata Letak Pabrik ... VIII-3 8.3. Perincian Luas Tanah ... VIII-4 BAB IX ANALISA EKONOMI ... IX-1

9.1. Modal Investasi ... IX-1 9.2. Biaya Produksi Total ... IX-4 9.3. Total Penjualan... IX-5 9.4. Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan ... IX-5 9.5. Analisa Asek Ekonomi ... IX-5 BAB X KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... x LAMPIRAN A. PERHITUNGAN NERACA MASSA & ENERGI ... LA-1 LAMPIRAN B. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LB-1 LAMPIRAN C. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

UTILITAS ... LC-1 LAMPIRAN D. PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LD-1

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang memberi ampunan dan karunia, kemudian shalawat kepada Rasulullah Muhammad SAW yang tak berujung suri tauladannya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan Lemak Cokelat Mentah Dari Biji Cokelat Kering Hasil

Fermentasi”.

Penyusunan Tugas Akhir ini sebagai salah satu syarat yang harus dilaksanakan untuk dapat mengikuti sidang sarjana pada Program Studi Teknologi Kmia Industri D-IV, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Salam takzim tak terhingga kepada Kedua orang tua tercinta, yang terus membimbing dan memberikan yang terbaik kepada penulis demi bekal di masa depan sehingga penulis dapat menyelesaikan jenjang perkuliahan ini. Salam takzim juga penulis ucapkan pada saudara perempuan dan saudara laki-laki penulis, yang telah memberikan banyak bantuan baik moriil ataupun finansial dan nasihat-nasihat serta semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tak lupa penulis mengucapkan terima kasih dan kata sayang kepada seorang wanita yang selama ini t’lah memberikan penulis semangat dan dukungan yang sangat dibutuhkann oleh penulis saat menghadapi suka maupun duka dalam penyelesain Karya akhir ini.

Dalam kesempatan ini, saya juga menyampaikan salam dan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu, baik secara langsung maupun tak langsung selama penulis menyelesaikan jenjang perkuliahan :

1. Dr.Ir. Renita, MT, Ketua Program Studi Teknologi Kimia Industri D-IV, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Dr. Ir. Irvan, Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknologi Kimia Industri D-IV, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Dr. Ir. Fahmi, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir. 4. Dr.Ir. Mhd.Turmuzi, MS, selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir. 5. Seluruh Staf Pengajar Program Studi Teknologi Kimia Industri

D-IV, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh Pegawai Administrasi Program Studi Teknologi Kimia Industri D-IV, Fakultas Teknik Universitas Sumatera.

7. Teman-teman yang tidak dapat ditulis namanya satu persatu yang telah turut membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini.

demikian juga kepada semua pihak yang tidak mungkin disebutkan seluruhnya atas dukungan, bantuan dan kebaikannya kepada penulis. Hanya kepada Allah sajalah penulis tumpukan balasan atas segala hal karena Ia Maha Adil dan sebaik-baik pemberi ganjaran.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna karena hakikat ilmu pengetahuan senantiasa berkembang. Untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran guna peningkatan mutu Tugas Akhir di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Jan 2007 Penulis,

DAFTAR GAMBAR

Gambar 5.1. Tangki Penyimpanan berserta Instrumentasinya ... V-4 Gambar 5.2. Tangki Berpengaduk berserta Instrumentasinya ... V-4 Gambar 5.3. Reaktor Tangki Berpengaduk beserta instrumentasinya ... V-5 Gambar 5.4. Evaporator berserta Instrumentasinya ... V-5 Gambar 5.5. Pompa berserta Instrumentasinya ... V-5 Gambar 5.6. Kondensor berserta Instrumentasinya ... V-6 Gambar 5.7. Heat Exchanger berserta Instrumentasinya ... V-6 Gambar 5.8. Spray Dryer berserta Instrumentasinya ... V-7 Gambar 6.1. Proses Pengolahan limbah ... VI-14 Gambar 7.1. Struktur Organisasi ... VII-9 Gambar 8.1. Tata Letak Pabrik Pembuatan Olein dan Stearin ... VIII-5 Gambar LA.1Diagram Alir Pembuatan Lemak Cokelat ... LA-1 Gambar LB.1Ukuran Tangki ... LC-2 Gambar LB.2Ukuran Tutup Tangki ... LC-4 Gambar LC.1Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada

Cooling Tower (CT) ... LD-39 Gambar LC.2Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy) ... LD-40 Gambar LC.3Siklus Refrigerasi ... LD-21 Gambar LD.1.Grafik Break Event Point ... LE-22

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Keping Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ... II-2 Tabel 2.2. Sifat-sifat Lemak Cokelat ... II-8 Tabel 2.3. Sifat-sifat n-Pentana ... II-9 Tabel 2.4. Konsumsi cokelat olahan dunia (dalam ribu ton/tahun) ... II-12 Tabel 2.5. Produksi Perkebunan Cokelat Sumatera Utara & NAD ... II-12 Tabel 3.1.1. Neraca Massa pada Hammer Mill – 101 ... III-1 Tabel 3.1.2. Neraca Massa pada Mixing Tank – 101 ... III-1 Tabel 3.1.3. Neraca Massa pada Mixing Tank – 102 ... III-2 Tabel 3.1.4. Neraca Massa pada Filter Press – 101 ... III-2 Tabel 3.1.5. Neraca Massa pada Tank – 103 ... III-2 Tabel 3.1.6. Neraca Massa pada Heat Exchanger – 101 ... III-3 Tabel 3.1.7. Neraca Massa pada Evaporator – 101 ... III-3 Tabel 3.1.8. Neraca Massa pada Spray Dryer – 101 ... III-3 Tabel 3.1.9. Neraca Massa pada Cyclon – 101 ... III-4 Tabel 3.2.1. Neraca Energi pada Mixing Tank – 101 ... III-4 Tabel 3.2.2. Neraca Energi pada Mxing Tank – 102 ... III-4 Tabel 3.2.3. Neraca Energi pada Evaporator – 101 ... III-5 Tabel 3.2.4. Neraca Energi pada Heat Exchanger – 101 ... III-5 Tabel 3.2.5. Neraca Energi pada Spray Dryer – 101 & Cyclon – 101 ... III-5 Tabel 3.2.6. Neraca Energi pada Condensor – 101 ... III-6 Tabel 3.2.7. Neraca Energi pada Condensor – 102 ... III-6 Tabel 6.1. Mutu Air Sumur Bor Besitang ... VII-4 Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah Pabrik ... VIII-4 Tabel 9.1. Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ... IX-9 Tabel LA-1. Neraca Massa pada Hammer Mill – 101 ... LA-2 Tabel LA-2. Neraca Massa pada Mixing Tank – 101 ... LA-3 Tabel LA-3. Neraca Massa pada Mixing Tank – 102... LA-5 Tabel LA-4. Neraca Massa pada Filter Press – 101 ... LA-6 Tabel LA-5. Neraca Massa pada Tank – 103 ... LA-7 Tabel LA-6. Neraca Massa pada Evaporator – 101 ... LA-9

Tabel LA-7. Neraca Massa pada Cyclon – 101 ... LA-11 Tabel LA-8. Harga cp Setiap Gugusan... LA-12 Tabel LA-9. Neraca Energi Masuk pada Mixing Tank – 101 ... LA-15 Tabel LA-10 Neraca Energi Keluar pada Mixing Tank – 101 ... LA-15 Tabel LA-11 Neraca Energi Masuk pada Mxing Tank – 102 ... LA-16 Tabel LA-12 Neraca Energi Keluar pada Mxing Tank – 102 ... LA-17 Tabel LA-13 Neraca Energi Masuk pada Evaporator – 101 ... LA-18 Tabel LA-14 Neraca Energi Keluar pada Evaporator – 101 ... LA-18 Tabel LA-15 Neraca Energi Masuk pada Heat Exchanger – 101 ... LA-19 Tabel LA-16 Neraca Energi Keluar pada Heat Exchanger – 101 ... LA-19 Tabel LA-17 Neraca Energi Masuk pada Condensor – 101 ... LA-20 Tabel LA-18 Neraca Energi Keluar pada Condensor – 101 ... LA-20 Tabel LA-19 Neraca Energi Masuk Spray Dryer – 101 & Cyclon – 101 ... LA-23 Tabel LA-20 Neraca Energi Keluar Spray Dryer – 101 & Cyclon – 101 ... LA-23 Tabel LA-21 Neraca Energi Masuk pada Condensor – 102 ... LA-24 Tabel LA-22 Neraca Energi Keluar pada Condensor – 102 ... LA-24 Tabel LB-1 Komposisi n-Pentana Dalam Produk Lemak Cokelat ... LB-2 Tabel LB-2 Komposisi Cokelat Pasta Dalam Tangki ... LB-6 Tabel LB-3 Tabel LA-3 Komposisi Cokelat Pasta Dalam Tangki ... LB-11 Tabel LB-4 Tabel LA-4 Komposisi Cokelat Pasta Dalam Tangki ... LB-17 Tabel LB-5 Data Temperatur Pada HE-101 ... LB-20 Tabel LB-6 Data Temperatur Pada CD-101 ... LB-27 Tabel LB-7 Data Temperatur Pada CD-102 ... LB-49 Tabel LD.1 Perincian harga bangunan ... LE-2 Tabel LD.2 Data Indeks Harga Chemical Engeneering (CE) ... LE-3 Tabel LD.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel LD.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas... LE-7 Tabel LD.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10 Tabel LD.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-14 Tabel LD.7 Perincian Biaya Kas ... LE-16 Tabel LD.8 Perincian Modal Kerja ... LE-17 Tabel LD.9 Perkiraan Biaya Depresiasi ... LE-19

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cokelat merupakan tanaman perkebunan / industri berupa pohon yang dikenal di Indonesia sejak tahun 1560, namun baru menjadi komoditi yang penting sejak tahun 1951. Pemerintah Indonesia mulai menaruh perhatian dan mendukung industri cokelat pada tahun 1975, setelah PTP VI berhasil menaikan produksi cokelat per hektar melalui penggunaan bibit unggul Upper Amazon Interclonal Hybrid, yang merupakan hasil persilangan antar klon dan sabah. Biji cokelat dapat diproses dan menghasilkan beberapa produk, produk olahan yang dihasilkan adalah : Bubuk cokelat (Cocoa powder), pasta cokelat (Cocoa liqour) dan lemak cokelat (Cocoa butter) (Anonim, warintek 2007).

Lemak cokelat dapat digunakan pada produk pangan, farmasi dan kosmetik. Bubuk cokelat dapat digunakan pada produk pangan dan kosmetik, sedangkan kulit biji dapat digunakan sebagai pakan ternak.

Cokelat olahan digunakan dalam bidang farmasi karena banyak mengandung zat-zat antara lain : karbohidrat yang dibentuk oleh senyawa kimia dalam cokelat menghasilkan serotonin, yang membantu stimulasi otak. Lemak cokelat mempunyai kemampuan untuk menghambat oksidasi kolesterol LDL (kolesterol jahat) dan meningkatkan fungsi kekebalan tubuh, sehingga dapat mencegah risiko penyakit jantung koroner dan kanker. Cokelat juga mengandung theobromine, flavanol dan caffein yang memberikan energi bagi tubuh, dapat mencegah batuk dan sebagai anti pembekuan darah yang dapat melacak dan menghancurkan kimia berbahaya dalam tubuh sehingga dapat terhindar dari penyakit stroke. (Anonim, Departemen Kesehatan Republik Indonesia 2007).

Cokelat olahan digunakan dalam bidang kosmetik antara lain : Proses pengangkatan sel-sel kulit mati dengan cara peeling dimana tepung cokelat digunakan sebagai scruber. Lemak cokelat dipakai sebagai salah satu bahan campuran untuk kosmetik seperti, lipstik, eyelash cream, sabun, pemerah pipi, dan penghalus kulit (Janny Bodhipala, 2002).

Untuk cokelat olahan, produk yang paling strategis untuk dikembangkan adalah lemak cokelat (cocoa butter). Pemilihan lemak cokelat sebagai produk olahan yang paling strategis untuk dikembangkan didasarkan pada beberapa pertimbangan seperti aspek lapangan kerja, peluang pasar dan nilai tambah.

Jika dilakukan fermentasi dengan baik, kualitas cokelat Indonesia tidak kalah dengan kualitas cokelat dunia. Selain itu cokelat Indonesia memiliki kelebihan yaitu tidak mudah meleleh sehingga sangat cocok digunakan untuk bahan campuran (blending). Dilihat dari kelebihan dan keunggulan tersebut, Indonesia memiliki peluang besar untuk meningkatkan industri cokelat olahan sebagai salah satu pendorong pertumbuhan dan pendapatan devisa Negara (Anonim, Departemen Pertanian 2005).

Lemak cokelat mempunyai warna putih-kekuningan dan mempunai bau khas cokelat. Lemak ini mempunyai sifat rapuh (brittle) pada suhu 25 oC, tidak larut dalam air dan mencair pada 27 – 33 o

Harga bahan baku biji cokelat kering hasil fermentasi berkisar US$ 1.845 per ton. Bahan baku merupakan komponen terbesar dari biaya produksi, yakni ± mencapai 80 %, sedangkan bahan bakar dan lainya berkontribusi 20 %. Harga jual lemak cokelat (cocoa butter) dipasar internasional saat ini berkisar US$ 5.200 per ton dan untuk bubuk cokelat (cocoa powder) US$ 700 per ton. Diperkirakan dimasa yang akan datang harga cokelat olahan akan semakin meningkat, ini dipacu oleh hasil penelitian yang menyatakan mengkonsumsi cokelat sangat baik bagi kesehatan (Anonim, Harian Bisnis 2007).

C.

1.2 Tujuan

Tujuan utama pra rancangan pabrik pembuatan lemak cokelat (cocoa butetr) mentah dari biji cokelat kering hasil fermentasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia, khususnya dibidang pra rancangan dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi.

1.3Batasan Masalah

Sehubungan dengan meningkatknya produksi cokelat serta tingginya kebutuhan akan cokelat olahan, maka diperlukan suatu usaha untuk mengolah biji cokelat tersebut dengan mendirikan pabrik lemak cokelat mentah. Tugas akhir ini memaparkan bagaimana pra rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi berdasarkan : Perhitungan neraca massa dan neraca energi, Penentuan spesifikasi peralatan yang diperlukan untuk proses produksi maupun proses pendukung produksi, Penentuan instrumentasi dan keselamatan kerja yang dibutuhkan, Penentuan utilitas, Penentuan manajemen organisasi perusahaan yang diperlukan demi kelancaran proses produksi, Penentuan estimasi ekonomi dan pembiayaan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan

Rasa cokelat masih sulit didefinisikan. Dalam bukunya

cokelat tercipta dari campuran 1.200 macam zat, tanpa satu rasa yang jelas-jelas dominan. Sebagian dari zat itu rasanya sangat tidak enak kalau berdiri sendiri. Karenanya, sampai kini belum ada rasa cokelat tiruan.

Di antara zat-zat penghasil rasa cokelat terdapat lem cokelat ini hanya sedikit di bawah suhu normal tubuh manusia. Kalau sepotong cokelat batangan dimakan, maka lemak akan mencair di dalam mulut. Mencairnya lemak cokelat menimbulkan rasa lembut. Lemak cokelat tidak langsung diserap tubuh karena bukan dari jenis yang dapat menggemukkan tubuh. Meskipun tak tergantikan, pemalsuan rasa sering terjadi. Cokelat adalah bahan yang relatif mahal, bila dibandingkan dengan gula ata

minyak lebih murah, seperti

).

2.2 Biji Cokelat

Biji cokelat berasal dari tanaman marga Theobroma, suku dari Sterculiaceae yang banyak diusahakan oleh perkebunan, perkebunan swasta dan Negara. Sistematika tanaman cokelat menurut Tjitrosoepomo adalah sebagai berikut :

Divisi : Spermatophyta Anak Divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Anak Kelas : Dialypetalae Bangsa : Malvales Suku : Sterculiaceae Jenis : Theobroma cacao

Jenis cokelat yang terbanyak dibudidayakan adalah jenis:

1. Criollo : termasuk cokelat yang bermutu tinggi atau cokelat mulia / edel cacao atau fine flavour cacao. Criollo terdiri atas dua jenis cokelat, yaitu : Criollo Amerika Tengah dan Criollo Amerika Selatan.

2. Forastero : umumnya termasuk cokelat bermutu rendah atau disebut juga cokelat curah / Bulk cokelat. Ada dua jenis cokelat yang termasuk tipe forastero, yaitu : forastero amazona dan trinitario.

3. Trinitario yang merupakan hibrida alami dari Criollo dan Forastero sehingga menghasilkan biji cokelat yang dapat termasuk fine flavour cocoa atau bulk cocoa. Jenis Trinitario yang banyak ditanam di Indonesia adalah Hibrid Djati Runggo (DR) dan Uppertimazone Hybrida (Cokelat lindak) (Susanto, FX. Ir, 1994 ).

Untuk memproduksi lemak cokelat, bahan baku tidak harus difermentasi karena untuk produk lemak cokelat citarasa bukan merupakan penentu utama dari mutu, akan tetapi kandungan lemaknya. Produk samping dari proses pembuatan lemak cokelat adalah bubuk cokelat (cocoa powder), dimana ini memiliki nilai ekonomis bila memiliki citarasa cokelat yang tinggi. Untuk itu biji cokelat terlebih dahulu difermentasi, kandungan lemak tidak lebih dari 2 % dan pelarut tidak lebih 5 ppm. Komposisi biji cokelat kering hasil fermentasi terdiri dari 6 % kulit dan 94 % keping biji. Keping biji mengandung 2,5 % air dan sisanya mengandung 54 % lemak, 46 % padatan (US Patent references 6361814, 2002).

Berikut komposisi keping biji cokelat kering hasil fermentasi pada tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Komposisi Keping Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi

Persenyawaan Persentase

Air 2,5 – 3

Komposisi lemak: Terdiri : Palmitic acid Stearic acid Oleic acid Linoliec acis

52 - 54 25 35 38 2

Fasa padat :

Terdiri : Karbohidrat Protein Theobromine Nitrogen P2O

NaCl

5

Stracth

44 - 46 22 19 4 32 3,5 3 14

(Sumber : anonym, )

Fermentasi dimaksudkan untuk menumbuhkan cita rasa, aroma dan warna yang baik, karena selama proses fermentasi berlangsung beberapa perubahan fisika, kimia dan biologi pada biji. Selama fermentasi terjadi penguraian senyawa polifenol, protein dan gula oleh enzim yang menghasilkan senyawa calon aroma, perbaikan rasa dan perubahan warna. Perubahan biokimia yang terjadi tergantung pada lama fermentasi yang dialami oleh biji dan jenis buah kakao. Faktor yang berpengaruh terhadap fermentasi meliputi waktu, aerasi atau pembalikan dan aktivitas mikroba. Kelebihan fermentasi (over fermentation) harus dihindari karena selain merusak cita rasa, reaksi pembentukan warna (browning) dapat terganggu. Proses pembalikan atau aerasi menyebabkan terbuangnya panas, sehingga untuk mencapai temperatur yang sesuai dibutuhkan waktu yang lebih lama. Suhu yang ideal untuk proses fermentasi adalah 45°C. Dalam fermentasi, mikroba berperan untuk memecah gula menjadi alkohol dan selanjutnya terjadi pemecahan alkohol menjadi asam asetat (Sarmidi, 1994).

Agar proses fermentasi dapat berjalan dengan baik pada suhu yang ideal yaitu 45°C maka bobot minimum biji kakao basah yang difermentasi sebaiknya 50 kg, tetapi proses fermentasi di dalam peti dengan nisbah luas permukaan dan volume kotak fermentasi yang kecil diperoleh suhu fermentasi 45°C meskipun jumlah biji basah yang difermentasikan hanya 20 kg. Persyaratan mutu biji kakao menyangkut tiga hal pokok, yaitu mutu fisik yang berhubungan dengan rendemen biji seperti kadar air dan kadar lemak. Mutu organoleptik yang berhubungan dengan cita rasa cokelat dan cita rasa khas lainnya. Aspek mutu sangat ditentukan oleh dua hal pokok,

yaitu bahan tanam dan cara pengolahannya. Aspek mutu yang sangat ditentukan oleh cara pengolahan di antaranya adalah warna keping biji dan potensi cita rasa (Wood cit. Yusianto et al., 1997).

2.3Sifat-sifat Minyak dan Lemak A. Sifat Fisika (Ketaren, 1986). 1. Warna

Zat warna dalam minyak terdiri dari 2 golongan, yaitu: zat warna alamiah dan warna dari hasil degradasi zat warna alamiah.

2. Kelarutan

Minyak dan lemak tidak larut dalam air, kecuali minyak jarak (castor oil). 3. Titik cair dan polymerphism

Asam lemak tidak memperlihatkan kenaikan titik cair yang linier dengan bertambahnya panjang rantai atom karbon. Asam lemak dengan ikatan trans mempunyai titik cair yang lebih tinggi daripada isomer asam lemak yang berikatan cis.

Polymerphism pada minyak dan lemak adalah suatu keadaan dimana terdapat lebih dari satu bentuk kristal. Polymerphism sering dijumpai pada beberapa komponen yang mempunyai rantai karbon panjang dan pemisahan kristal-kristal tersebut sangat sukar. Namun demikian untuk beberapa komponen, bentuk dari kristal-kristal sudah dapat diketahui.

Polymerphism penting untuk mempelajari titik cair minyak atau lemak dan asam-asam lemak beserta ester-ester. Polymerphism mempunyai peranan penting dalam berbagai proses untuk mendapatkan minyak atau lemak.

4. Titik didih

Titik didih dari asam-asam lemak akan semakin bertambah besar dengan bertambahnya rantai karbon dari beberapa asam lemak tersebut.

5. Bobot jenis

Bobot jenis dari minyak dan lemak biasanya ditentukan pada temperatur 25

0

C, akan tetapi dalam hal ini dianggap penting juga untuk diukur pada temperatur 40 0C atau 60 0C untuk lemak yang titik cairnya tinggi. Pada

penentuan bobot jenis, temperatur dikontrol dengan hati-hati dalam kisaran temperatur yang pendek.

6. Indeks bias

Indeks bias adalah derajat penyimpangan dari cahaya yang dilewatkan pada suatu medium yang cerah. Indeks bias pada minyak dan lemak dipakai untuk pengenalan unsur kimia dan pengujian kemurnian minyak/lemak.

Abbe refractometer mempergunakan alat temperatur yang dipertahankan pada 25 0C. Untuk pengukuran indeks bias lemak yang bertitik cair tinggi, dilakukan pada temperatur 400C atau 600

7. Titik lunak

C, selama pengukuran temperatur harus dikontrol dan dicatat. Indeks bias ini akan meningkat pada minyak atau lemak dengan rantai karbon yang panjang dan juga dengan terdapatnya sejumlah ikatan rangkap. Nilai indeks bias dari asam lemak juga akan bertambah dengan meningkatnya bobot molekul, selain dengan naiknya ketidakjenuhan dari asam-asam lemak tersebut.

Titik lunak dari minyak lemak ditetapkan dengan maksud untuk mengidentifikasi minyak atau lemak tersebut, dimana titik tersebut adalah temperatur pada saat permukaan dari minyak atau lemak dalam tabung kapiler mulai naik setelah didinginkan.

8. Titik lebur (melting point)

Titik lebur pada minyak dan lemak akan semakin tinggi dengan semakin panjangnya rantai atom C.

9. Titik kekeruhan

Temperatur pada waktu mulai terjadi kekeruhan, dikenal sebagai titik kekeruhan (Turbidity Point)

10.Titik asap, titik nyala dan titik api

Pada minyak atau lemak dapat dilakukan penetapan titik asap, titik nyala dan titik api. Titik asap adalah temperatur pada saat lemak atau minyak menghasilkan asap tipis yang kebiru-biruan pada pemanasan. Titik nyala adalah temperatur pada saat campuran uap dan minyak dengan udara mulai terbakar. Sedangkan titik api adalah temperatur pada saat dihasilkan pembakaran yang terus menerus sampai habisnya contoh uji.

11. Shot melting point

Shot melting point adalah temperatur pada saat terjadi tetesan pertama dari minyak atau lemak. Pada umumnya lemak atau minyak mengandung komponen-komponen yang berpengaruh terhadap titik cairnya.

B. Sifat Kimia (

Ketaren. 1986

).

1. Kelarutan Minyak dalam air rendah, ini menunjukkan bahwsanya minyak tidak larut dalam air.

2. Minyak bila bereaksi dengan air, maka minyak akan berubah menjadi asam-asam lemak bebas, dan akan mengakibatkan aroma dan rasa tengik pada minyak dan lemak.

Reaksinya : O

CH2 – O – C – R CH2

O O

OH

CH

O

– O – C – R + 3H – OH CHO + 3RCOOH

CH2 – O – C – R CH2

Trigliserida Air Gliserol Asam lemak bebas OH

3. Odor dan flavor pada lemak/minyak selain terdapat secara alami, juga terjadi karena pembentukan asam-asam berantai pendek sebagai hasil dari penguraian pada kerusakan lemak/minyak. Akan tetapi pada umumnya odor dan flavor ini disebabkan oleh komponen bukan minyak.

4. Terdiri dari asam lemak jenuh dan tidak jenuh

5. Merupakan asam karboksilat yang berasal dari minyak nabati (tumbuhan). 6. Tersusun dari rantai kelompok alkil dari 4 – 22 atom karbon yang bergugus

fungsi –COOH

2.3.1 Lemak Cokelat Mentah

Lemak coklat merupakan lemak nabati alami. Lemak coklat mempunyai warna putih-kekuningan dan mempunyai bau khas cokelat. Lemak ini mempunyai sifat rapuh (brittle) pada suhu 25 oC, mencair pada temperatur 27 – 33 0C dan tidak

larut dalam air, sedikit larut dalam alkohol dingin. Lemak coklat larut sempurna dalam alkohol murni panas dan sangat mudah larut dalam khloroform, benzena, dan petroleum eter.

Lemak coklat mempunyai tingkat kekerasan (pada suhu kamar) yang berbeda, bergantung asal dan tempat tumbuh tanamannya. Lemak coklat dari Indonesia, mempunyai tingkat kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan lemak coklat asal Afrika Barat. Sifat ini sangat disukai oleh pabrik makanan cokelat karena produknya tidak mudah meleleh saat didistribusikan ke konsumen (Anonim, Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian 2007).

Lemak coklat memiliki beberapa sifat yang khas, ditunjukkan dalam tabel 2.2 sebagai berikut :

Tabel 2.2 Sifat – Sifat Fisika Lemak Coklat Bilangan asam

Bilangan penyabunan Bilangan iod

Bilangan reichert – meissi Bilangan polenske

Bilangan hidroksil

Indeks bias pada suhu 35 0 Titik cair

C

1 – 4 190 – 198

33 – 44 1 0,2 – 0,5

2 – 7 1,456 – 1,458

32 – 350C (Sumber : S. ketaren, 1986)

2.4Pelarut Leaching

Untuk mendapatkan lemak coklat di sarankan melakukan leaching dengan menggunakan suatu pelarut organik yang memiliki berat molekul yang relatif rendah yaitu tidak lebih dari 75 gr/mol. Sebagai contoh, propana, butana dan pentana atau campuracampuran daripadanya, dalam hal ini pelarut yang digunakan adalah n-pentana. Bahan pelarut organik dapat melarutkan lemak coklat ± 20 % (dalam % berat).

Penggunaan pelarut yang memiliki berat molekul lebih rendah dari 75 gr/mol disebabkan karena pelarut nonpolar alkana dapat mengekstrak lemak tanpa mengekstrak aroma dari tepung sebagai refinat. Disamping mudah untuk dipisahkan

dari lemak coklat. Pelarut yang digunakan mudah dipisahkan dari lemak coklat dan padatan coklat sehingga dihasilkan tepung coklat (cocoa powder) yang berkualitas (US Patent 6361814, 2002).

Beberapa sifat – sifat pelarut n-pentana akan ditunjukkan pada tabel 2.3 sebagai berikut :

Tabel 2.3 Sifat – Sifat Fisik n-Pentana Warna

Kestabilan Titik beku Titik didih Tekanan uap Kelarutan di air Densitas

jernih stabil - 130 0 37

C

0

8,28 psi pada 20 C

0

tidak larut C

0,626 gr/ml (Sumber : Perry,1999)

2.5 Proses Pembuatan Lemak Coklat Mentah

Secara umum lemak coklat dapat dihasilkan dari biji cokelat kering hasil fermentasi dengan 2 metode sebagai berikut:

1. Tekanan hidrolik (kempa) : lemak dikeluarkan dari keping biji dengan cara dikempa. Keping biji coklat yang masih panas dimasukkan ke dalam alat kempa hidrolis dengan dinding silinder diberi lubang- lubang sebagai penyaring. Cairan lemak akan keluar melewati lubang-lubang tersebut, sedangkan bungkil biji akan tertahan di dalam silinder. Rendemen lemak yang diperoleh dari pengempaan antara lain dipengaruhi oleh suhu biji, ukuran partikel biji, kadar protein biji, tekanan kempa, dan waktu pengempaan. Dengan cara ini sebanyak 90 % lemak dapat diekstrak dari bahan dan yang tertinggal pada mesin sekitar 10 % (Iccri, Pusat Penelitian Cokelat dan Kopi 2007).

2. Leaching pelarut : keping biji dihancurkan hingga dihasilkan cokelat pasta (cocoa liquor), kemudian dicampurkan dengan pelarut. Lemak coklat larut sempurna dalam alkohol murni panas dan sangat mudah larut dalam khloroform, benzen, dan petroleum eter. Metode leaching dengan cara

penambahan pelarut organik menghasilkan 99 % lemak dapat dipisahkan dari keping biji coklat. Lemak coklat yang dihasilkan mengandung tidak lebih 5 ppm pelarut organik. (Ketaren, 1986)

Dari dua metode tersebut pada pabrik pembuatan lemak cokelat ini dipilih metode dengan menggunakan pelarut, alasannya adalah dengan menggunakan bantuan pelarut, 99% lemak dapat diekstrak.dari biji cokelat.

2.6 Deskripsi Pembuatan Lemak Coklat Mentah dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi

Pembuatan lemak cokelat mentah dari biji cokelat kering hasil fermentasi dilakukan dengan beberapa tahap, adapun tahap – tahap tersebut adalah :

1. Tahap penghalusan biji cokelat.

Biji cokelat kering hasil fermentasi terdiri dari 6 % kulit biji dan 94 % keping biji, ditempatkan dalam penyimpanan tertutup berupa gudang (G-101). Melalui alur 1 menggunakan bucket elevator (BE-101) biji cokelat kering diangkut dari gudang ke pengilingan hammer mill (HM-01) untuk dihancurkan. Kulit biji dan keping biji telah terpisah, menggunakan kipas (F-101) kulit biji dipisahkan beserta kotoran yang tidak dinginkan terpisah dari produk dan ditampung di bak penampung (BP-01). Keping biji diangkut bucket elevator (BE-102) ke hammer mill (HM-102), menghasilkan cairan cokelat kental (pasta cokelat). Hammer mill memiliki sebuah rotor yang dilengkapi dengan palu ayun, rotor berputar dengan kecepatan tinggi dalam sebuah rumah (chasing) berbentuk silinder. Biji cokelat masuk pada bagian puncak chasing, lalu dihancurkan dan keluar melalui bukaan pada dasar chasing. Ukuran partikel dari pasta cokelat adalah 150 mikron.

2. Tahap Leaching.

Pasta cokelat mengandung 54 % lemak dan 46 % padatan. Pasta cokelat masuk ke mixing tank (MT-101) melalui alur 3 dengan bantuan gravitasi, MT-101 dilengkapi jeket pemanas steam. Pasta cokelat dipanaskan pada temperatur 60 0C dengan tujuan agar seluruh lemak yang terdapat di dalam padatan cokelat mencair.

Cokelat pasta keluar dari MT-101 melalui alur 4 dengan bantuan gravitasi, mengalirkan ke mixing tank (MT-102) pada temperatur 60 oC. Pada saat yang bersamaan di alur 5, pelarut dari tangki (T-101) masuk melalui pompa (P-104) pada temperatur 28 o

Campuran pasta cokelat dan pelarut dikeluarkan dari mixing tank (MT-102) menuju filter press (FP-101) dialur 6 menggunakan pompa (P-101), sehingga fasa cair dan fasa padat terpisah. Fasa cair berupa lemak dan pelarut keluar dari dialur 7, masuk ke dalam separator (S-101). S-101 dapat menampung volume campuran selama 0,5 jam operasi, air dikeluarkan dialur 19. Padatan keluar pada bagian bawah filter press, masuk ke screw conveyor kemudian diangkut mengunakan bucket elevator (BE-103) dialur 14.

C. Pada MT-102 lama pengadukkan 8-10 menit, diharapkan seluruh lemak melarut ke dalam pelarut, kelarutan lemak dalam n-pentana adalah 20 %.

3. Tahap pemisahan pelarut dari lemak cokelat.

Fasa cair (campuran pelarut dan lemak) pada alur 8 melalui pompa (P-102) dialirkan ke heat exchanger (HE-101) kemudian ke menara evaporator (EV-101) dialur 9. Pelarut diuapkan dari lemak pada tekanan 1 atm dan temperatur 105 oC. Lemak keluar melalui pompa (P-103) menuju tank lemak cokelat (T-102) di alur 10, dimana kandungan pelarut yang tertinggal pada lemak tidak lebih dari 5 ppm. Pada menara Evaporator uap pelarut keluar pada alur 11, dialirkan ke heat exchanger (HE-101). Temperatur n-pentana turun tetapi masih dalam fasa uap. Lalu masuk ke condensor dialur 12, n-pentana menjadi cair pada temperatur 28 0

4. Tahap pemisahan pelarut dari tepung cokelat

C dialur 13 Cairan pelarut mengalir ke T-101 dengan bantuan gravitasi.

Padatan dibawa melalui bucket elevator (BE-103) pada alur 14 ke unit spray dryer (SD-101). Udara panas masuk pada temperatur 150 0C. Padatan kemudian masukkan ke unit cyclone (101) dialur 15, Uap keluar dari C-101 pada alur 17, lalu dialirkan melalui condenser (CD-02) untuk merubah n-pentana ke fasa cair. Mengalirkan cairan n-n-pentana dialur 18 menuju tank pelarut (T-101) dengan bantuan gravitasi. Padatan berupa bubuk cokelat (cocoa powder)keluar pada alur 16 menuju bak penampung (BP-102). Bubuk

cokelat (cocoa powder) mengandung lemak tidak lebih dari 2 % dan 5 ppm pelarut (dalam % berat bubuk cokelat).

2.6 Penentuan Kapasitas

Data konsumsi dunia untuk produk coklat olahan selama tahun 2000 sampai 2005 (dalam ribu ton) dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut ini :

Tabel 2.4 Konsumsi cokelat olahan dunia (dalam ribu ton/tahun) Tahun Konsumsi cokelat

olahan dunia

Produksi coklat olahan dari Negara-negara penghasil biji cokelat 2000/01

2001/02 2002/03 2003/04 2004/05

3053 2881 3053 3203 3298

991 965 1062 1156 1178 (sumber : ICCO, 2006)

Sejak tahun 1999 Indonesia memproduksi biji cokelat tidak kurang dari 400.000 ton/tahun, khusus Provinsi Sumatera Utara & NAD memiliki potensi yang besar untuk mengembangkan industri pembuatan lemak cokelat, karena ketersedian bahan baku yang banyak. Produksi biji cokelat di Sumatera Utara & NAD dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut ini :

Tabel 2.5 Produksi Perkebunan Cokelat Sumatea Utara & NAD Tahun Sumut (ton/tahun) NAD (ton/tahun)

2002 2003 2004 2005

17.847,00 21.215,00 23.923,15 28.001,02

12079,00 12948,00 12859,00 13785,00 (Sumber : Badan Pusat Statistik 2006)

Untuk memproduksi lemak cokelat berkapasitas 20.000 ton/tahun dibutuhkan 5,5154 ton/tahun biji cokelat. Diperkirakan pada waktu yang akan datang produksi biji cokelat terus mengalami peningkatan, disebabkan program regenerasi perkebunan cokelat oleh pemerintahan.

BAB III

NERACA MASSA & ENERGI

Hasil perhitungan neraca massa dan energi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi adalah sebagai berikut :

Kapasitas = 20000 ton/tahun

Operasi = 24 jam/hari

Basis perhitungan = 1 jam operasi Satuan panas = kilojoule (kj) Suhu referensi = 25 o

No

C

3.1. Neraca Massa 3.1.1. Hammer mill - 101

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Hammer Mill - 101

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

Alur 1 Alur 2 Alur 3

1 Kulit 309,24 309,24 -

2 Keping biji 4844,74 - 4844,74

Jumlah 5153,98 309,24 4844,74

Jumlah 5153,98 5153,98

3.1.2. Mixing Tank - 101

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Mixing Tank – 101

Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 3

Keluar (kg/jam) Alur 4

Lemak 2550,75 2550,75

Padatan 2172,86 2172,86

Air 121,13 121,13

3.1.3. Mixing Tank – 102

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Mixing Tank - 102

No Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 6 Alur 4 Alur 5

1 Lemak 2550,75 - 2550,75

2 Padatan 2172,86 - 2172,86

3 n-Pentana - 10203 10203

4 Air 121,13 - 121,13

Jumlah 4844,74 10203 15047,74

Jumlah 15047,74 15047,74

3.1.4. Filter Press 101

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Fillter press - 101

No Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 6 Alur 7 Alur 14

1 Lemak 2550,75 2525,25 25,5075

2 Padatan 2172,86 - 2172,86

3 n-Pentana 10203 10100,97 102,03

4 Air 121,13 121,13 -

Jumlah 15047,74 12747,35 2300,39

Jumlah 15047,74 15047,74

3.1.5. Tank – 103

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Tank – 103 Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 7

Keluar (kg/jam) Alur 8

Keluar (kg/jam) Alur 19

Lemak 2525,25 2525,25 -

n-pentana 10100,97 10100,97 -

Air 121,13 - 121,13

Jumlah 12747,35 12626,22 121,13

3.1.6. Heat Exchanger 101

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Heat Exchanger – 101

Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 8

Keluar (Kg/jam) Alur 9

Lemak 2525,25 2525,25

n-pentana 10100,97 10100,97

Total 12626,22 12626,22

3.1.7. Evaporator – 101

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Evaporator - 101 No Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 9

Keluar (kg/jam) Alur 10 Alur 11

1 Lemak 2525,25 2525,25 -

2 n-Pentana 10100,97 0,0126 10100,97

Jumlah 12626,22 2525,262 10100,97

Jumlah 12626,22 12626,22

3.1.8. SprayDryer - 101

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Spray Dryer – 101

Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 14

Keluar (Kg/jam) Alur 15

Lemak 25,5075 25,5075

Padatan 2172,86 2172,86

n-pentana 102,03 102,03

3.1.9. Cyclon - 101

Tabel 3.9 Neraca Massa pada Cyclon - 101

No Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 15 Alur 16 Alur 17

1 Lemak 25,5075 25,5075 -

2 Padatan 2172,86 2172,86 -

3 n-Pentana 102,03 0,0109 102,011

Jumlah 2300,39 2198,378 102,011

Jumlah 2300,39 2300,39

3.2. Neraca Energi 3.2.1. Mixing Tank - 101

Tabel 3.10 Neraca Energi pada Mixing Tank – 101

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Cokelat pasta 68916.427 482414.99

Total 68916.427 482414.99

3.2.2. Mixing Tank – 102

Tabel 3.11 Neraca Energi pada Mixing Tank – 102

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Alur 4 Alur 5 Alur 6

Cokelat pasta 482414.99 - -

n-pentana - 146494.67 -

Coklat pasta & n-pentana

- - 628909,66

3.2.3 Evaporator – 101

Tabel 3.12 Neraca Energi pada Evaporator – 101

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Alur 9 Alur 10 Alur 11

Lemak cokelat & n-pentana

2410219,1 417577,82 -

n-pentana - - 2529282,9

Total 2410219,1 2946860.7

3.2.4. Heat Exchanger – 101

Tabel 3.13 Neraca Energi pada Heat Exchanger – 101

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Alur 8 Alur 11 Alur 9 Alur 12

Lemak cokelat & n-pentana

535604,252 - 2410219,136 -

n-pentana - 2529282,9 - 654451,947

Total 3064887,152 3064671,083

3.2.5 Spray Dryer – 101 & Cyclon – 101

Tabel 3.15 Neraca Energi pada Spray Dryer – 101 & Cyclon - 101

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Alur 14 Alur 16 Alur 16

Padatan cokelat 77179.987 289426,195 -

n-pentana 4883.1558 1,962 8382,328

Lemak cokelat 527.24003 1977,189 -

3.2.6 Condensor – 101

Tabel 3.14 Neraca Energi Masuk Pada Condenser - 101

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

n-pentana 654451,947 94848,108

Total 654451,947 94848,108

3.2.7 Condensor – 102

Tabel 3.16 Neraca Energi Masuk Pada Condenser - 102

Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

n-pentana 11187.903 1598.2719

Total 11187.903 1598.2719

Total kebutuhan steam = 171,509 + 722,727 = 894,236 kg/jam Total kebutuhan air pendingin = 6367,456 + 109,116 = 6476,571 kg/jam Total kebutuhan udara = 348033,746 kg/jam

BAB IV

SPESIFIKASI ALAT

1. Gudang Bahan Baku (G – 101 )

Fungsi : Menyimpan bahan baku Biji Cokelat kering hasil Fermentasi.

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk Prisma Segi Empat Beraturan ditutup atap berbentuk datar

Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata Lantai : aspal Atap : seng Jumlah : 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur : 30o Tekanan : 1 atm

C

Kebutuhan : 30 hari

Kondisi fisik : Panjang = 24.44 m Lebar = 24,44 m Tinggi = 6,1 m

2. Tangki Penyimpanan n – Pentana (T–101)

Fungsi : Penyimpanan n-pentana untuk kebutuhan selama 2 jam

operasi dan make up selama 30 hari. Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 1 Unit

Suhu : 280

Volume : 39,253 m

C

Diameter : 2,91 m

3

Tinggi : 5,092 m

Tebal plat : 1 3/8 in

3. Tangki Penampungan Sementara Cokelat Pasta (MT–101)

Fungsi : Menampung cokelat pasta untuk kebutuhan 1 jam

operasi dan menaikkan temperatur dari 30 0C menjadi 60 0

Bentuk : Tangki berpengaduk, silinder tegak, alas dan tutup

ellipsoidal C

Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 2 Unit

Suhu : 600

Volume : 5,932 m

C

Diameter : 1,6 m

3

Tinggi : 3,2 m

Tebal plat : 5/8 in

Kec. Putar Pengaduk : 180 rpm Jumlah lilitan : 77 lilitan

4. Tangki Pencampuran Cokelat Pasta Dengan n – Pentana (MT–102)

Fungsi : Mencampur cokelat pasta dengan n-pentana, sehingga

lemak cokelat melarut kedalam n-pentana.

Bentuk : Tangki berpengaduk, silinder tegak, alas dan tutup

ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 2 Unit

Suhu : 350

Volume : 25,49 m

C

Diameter : 2,572 m

3

Tinggi : 5,144 m

Tebal plat : 1 3/8 in

Kec. Putar Pengaduk : 180 rpm

5. Filter Press (FP-101)

Fungsi : Memisahkan campuran lemak, n-pentana dan air

dengan cake.

Bentuk : Plate and Frame

Jumlah : 1 unit

Suhu : 350

Volume filtrat : 19,069 m

C

Tebal cake : 0,0635 m

3

Luas frame : 2,9 m

Jumlah plate : 86 buah

2

6. Tangki Penampungan Filtrat (T–103)

Fungsi : Menampung filtrat yang dihasilkan filter press, memisahkan air dari campuran n-pentana dan lemak berdasarkan gaya gravitasi.

Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Stainless steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 1 Unit

Suhu : 350

Volume : 23,359 m

C

Diameter : 2,532 m

3

Tinggi : 5,064 m

Tebal plat : 1 3/8 in

7. Heat Exchanger (HE-101)

Fungsi :Menaikkan suhu campuran lemak dan n-pentana dari

35 0C menjadi 700C, menurunkan suhu uap n-pentana dari 105 0C menjadi 45,7 0

Jenis : 1-2 Shell and Tube

C.

Bahan Konstruksi : Carbon Steel

Laju alir uap n-pentana : 10100,97 kg/jam Laju alir minyak : 12626,22 kg/jam Panas yang dipindahkan : 3.319.683,71 kj/jam Suhu steam masuk : 105 0

Jumlah tube : 260 buah

C

Diameter shell : 27 in

Diameter tube : 1 in

Panjang tube : 20 ft

8. Evaporator (EV–101)

Fungsi : Memekatkan lemak cokelat, sehingga kandungan

n-pentana dalam lemak cokelat tidak lebih dari 5 ppm

Jenis : Single Evaporator, falling film

Bahan : Stainless stell type 316

Jumlah : 1 Unit

Suhu operasi : 1050

Massa steam (m

C

s

Luas permukaan pemanasan : 48,98 ft

) : 1593,324 lb/jam

Jumlah tube : 21 buah

2

9. Condensor (CD–101)

Fungsi : Menurunkan suhu n-pentana dari 45,70C menjadi 280

Jenis : 1-2 Shell and tube

C dan mengubah dari fasa uap ke fasa cair, dengan menggunakan air pendingin

Jumlah : 1 Unit

Laju alir uap n-pentana : 10100,97 kg/jam Panas yang dilepas : 559603,838 kj/jam Luas area pemanasan : 1039,985 ft

Jumlah tube : 265 buah

2

10. Tangki Produk (T–102)

Fungsi : Menampung produk lemak cokelat selama 24 jam

produksi

Jenis : Tangki silinder tegak, alas datar dan tutup elipsolida Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240 tipe 304

Jumlah : 1 Unit

Suhu : 1050

Volume tangki : 80,974 m

C

Diameter : 3,832 m

3

Tinggi :7,343 m

Tebal : 5/8 in

11. Screw Conveyor (SC–101)

Fungsi : Memindahkan coklat cake dari filter press ke bucket elevator.

Jenis : a-solid continuous.

Jumlah : 1 Unit

Kapasitas : 2300,39 kg/jam

Panjang dengan β (50

Diameter screw : 0,247 m

) : 10 m

Daya motor : 0,1036 hp

12. Spray Dryer (SD–101)

Fungsi : Menguapkan n-pentana dari padatan cokelat dengan

mengunakan udara panas.

Jenis : Spray dryer

Jumlah : 1 Unit

Laju alir udara : 2768,377 kg/jam

Laju volumetric udara : 38,72 ft3 Tinggi menara pengering : 25,5 ft

/s

13. Cyclon (C-101)

Fungsi : Memisahkan uap n-pentana dari padatan cokelat.

Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 buah

Untuk ukuran standar (www. Spesifikasi :

AJDesign.co.org)

Lc = 12 ft = 3,65 m DB = Lc / 2 = 1,82 m Sc = DB / 4 = 0,455 m Hc = Lc / 2 = 1,82 m Do = DB / 4 = 0,91 m B = DB / 8 = 0,23 m A = DB / 6 = 0,3 m

14. Bak Penampung 01 (BP-101)

Fungsi : Menampung kulit biji cokelat yang telah dipisahkan

dari hammer mill.

Bentuk : Bidang Kubus

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

Volume : 9,9 m

Tinggi : 1,353 m

3

Panjang : 2,7 m

Lebar : 2,7 m

15. Bak Penampungan 02 (BP–102)

Fungsi : Menampung produk padatan cokelat (bubuk cokelat)

Bentuk : Bidang Kubus

Bahan konstruksi : Stainless stell

Jumlah : 1 buah

Tinggi : 2,608 m

Panjang : 10,43 m

Lebar : 10,43 m

16. Pompa 01 (P-101)

Fungsi : Memompakan campuran n-pentana dan cokelat

pasta ke filter press

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Laju volumetrik : 0,156 ft3

Diameter optimum : 2,766 in

/s

Diameter dalam : 3,068 in

Luas penampang : 0,0513 ft

Tinggi pemompaan : 20 ft

Daya : 0,5 hp

17. Pompa 02 (P-101)

Fungsi : Memompakan campuran n-pentana dan lemak

cokelat ke heat exchanger

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Suhu : 350

Laju volumetrik : 0,142 ft

C

3

Diameter optimum : 2,624 in

/s

Diameter dalam : 3,068 in

Luas penampang : 0,0513 ft

Tinggi pemompaan : 50 ft

18. Pompa 03 (P-103)

Fungsi : Memompakan lemak cokelat dari evaporator ke

tangki timbun produk

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Suhu : 1050

Laju volumetrik : 0,0207 ft

C

3

Diameter optimum : 1,152 in

/s

Diameter dalam : 1,38 in

Luas penampang : 0,0104 ft

Tinggi pemompaan : 20 ft

Daya : 0,5 hp

19. Pompa 04 (P-104)

Fungsi : Memompakan n-pentana ke tangki pencampuran

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Suhu : 280

Laju volumetrik : 0,12 ft

C

3

Diameter optimum : 0,916 in

/s

Diameter dalam : 1,49 in

Luas penampang : 0,006 ft

Tinggi pemompaan : 20 ft

Daya : 0,5 hp

20. Fan (F–101)

Fungsi : Membuang kulit biji cokelat

Jenis : Straight blade fan

Jumlah : 1 buah

Suhu masuk : 300

Laju volumetrik : 28,32 m

C

3

Laju alir udara keluar : 45,7 m

/min

3

Tenaga kipas : 3,48 hp

/s

21.Condensor (CD-102)

Fungsi : Menurunkan suhu n-pentana dari 60 0C menjadi

28 0

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

C dan mengubah dari fasa uap ke fasa cair, dengan mengunakan air pendingin.

Jumlah : 1 Unit

Laju alir n-pentan : 76,515 kg/jam

Panas yang dilepas : 7564,85 kj/jam

Diameter dalam : 0,115 ft

Diameter annulus : 0,138

Luas permukaan : 22,13 ft

22. Bucket Elevator 01 (BE–101)

Fungsi : Menaikkan biji cokelat dari gudang ke hammer

mill 01.

Jenis : Deep bucket

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Kapasitas angkut : 4 ton/jam

Tinggi angkut : 10 m

Kapasitas bucket : 0,75 liter

Tinggi bucket : 120 mm

Kecepatan : 1,2 m/s

23. Bucket Elevator 02 (BE–101)

Fungsi : Menaikkan biji cokelat dari hammer mill 01.

ke hammer mill 02.

Jenis : Deep bucket

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Kapasitas angkut : 4 ton/jam

Tinggi angkut : 10 m

Kapasitas bucket : 0,75 liter

Tinggi bucket : 120 mm

Kecepatan : 1,2 m/s

Daya : 0,5 hp

24. Bucket Elevator 03 (BE–103)

Fungsi : Menaikkan cokelat cake dari screw conveyor ke

menara pengering (spray dryer)

Jenis : Deep bucket

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 buah

Kapasitas angkut : 2 ton/jam

Tinggi angkut : 15 m

Kapasitas bucket : 1,1 liter

Tinggi bucket : 64 mm

Kecepatan : 1,2 m/s

Daya : 0,5 hp

25. Hammer mill (HM – 101)

Fungsi : Menghancurkan biji cokelat sehingga kulit dan

keping biji terpisah. Bahan konstruksi : Commercial steel

Kapasitas : 4,638 ton/jam

Diameter : 30 in

Panjang : 30 in

Kecepatan putar : 1200 rpm

Daya : 2,3 hp

26. Hammer mill (HM – 101)

Fungsi : Menghancurkan keping biji cokelat.

Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 4,638 ton/jam

Diameter : 30 in

Panjang : 30 in

Kecepatan putar : 1200 rpm

BAB V

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

5.1 Instrumentasi

Instrumentasi merupakan sistem dan susunan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Di dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien. Dengan demikian, kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan (Ulrich, 1984).

Secara garis besar, alat –alat kontrol dapat diklasifikasikan atas : 1. Penunjuk (Indicator)

2. Pengirim (Transmitter) 3. Pencatat (Recorder) 4. Pengatur (Controller)

5. Katup pengatur (Control valves)

Indicator adalah suatu alat yang (biasanya terletak pada tempat dimana pengukuran untuk proses tersebut dilakukan) memberikan harga dari besaran (variabel) yang diukur. Besaran ini merupakan besaran sesaat.

Transmitter adalah alat yang mengukur harga dari suatu besaran seperti suhu, tinggi permukaan dan mengirimkan sinyal yang diperolehnya keperalatan lain misal

recorder, indicator atau alarm.

Recorder (biasanya terletak jauh dari tempat dimana besaran proses diukur), bekerja untuk mencatat harga – harga yang diproleh dari pengukuran secara kontinu atau secara periodik. Biasanya hasil pencatatan recorder ini terlukis dalam bentuk kurva diatas kertas.

Controller adalah suatu alat yang membandingkan harga besaran yang diukur dengan harga sebenarnya yang diinginkan bagi besaran itu dan memberikan sinyal untuk pengkoreksian kesalahan, jika terjadi perbedaan antara harga besaran yang diukur

Sinyal koreksi yang dihasilkan oleh controller berfungsi untuk mengoperasikan

Control valve untuk memperbaiki atau meniadakan kesalahan tersebut. Biasanya

controller ditempatkan jauh dari tempat pengukuran. Controller juga dapat berfungsi (dilengkapi) untuk dapat mencatat atau mengukur.

Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanis atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual ataupun otomatis (menggunakan komputer). Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan di dalam suatu ruang kontrol pusat (control room) yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis).

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol / diukur oleh instrumen adalah (Stephoulus, 1984) :

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, konduktivitas, pH,

humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Faktor–faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen–instrumen adalah (Peters et.al., 2004) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran. 2. Level instrumentasi.

3. Ketelitian yang dibutuhkan. 4. Bahan konstruksinya.

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses.

Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine, 1985) : 1. Untuk variabel temperatur.

• Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat. Dengan menggunakan

Temperature Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang diinginkan. Temperature Controller kadang–

kadang juga dapat mencatat temperatur dari suatu peralatan secara berkala Temperature Recorder (TR).

• Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat.

2. Untuk variabel ketinggian permukaan cairan.

• Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan di dalam suatu alat. Dengan menggunakan

Level Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan di dalam peralatan tersebut.

• Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan di dalam suatu alat.

3. Untuk variabel tekanan.

• Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi dari suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan perubahan tekanan dari peralatan operasi. Pressure Controller dapat juga dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala Pressure Recorder (PR).

• Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi dari suatu alat.

4. Untuk variabel aliran cairan.

• Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

• Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan suatu alat.

Pada pra rancangan pabrik pembuatan lemak cokelat dari biji cokelat hasil fermentasi ini, jenis-jenis instrumen yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Tangki (T-101, T-102, T-103)

Instrumen yang digunakan pada tangki adalah Level Indicator (LI) yang berfungsi untuk mengamati ketinggian fluida di dalam tangki. Apabila ketinggian fluida di dalam tangki menurun, maka supply bahan harus segara ditambahkan.

Gambar 5.1 Tangki penyimpanan beserta instrumennya

2. Mixer (MT-102)

Instrumen yang digunakan pada tangki berpengaduk adalah kaca intip. Dengan memasang kaca pada dinding bejana (berdasarkan alasan keselamatan kaca dibuat ganda), tinggi permukaan dapat dilihat langsung secara visual.

Bahan masuk

Bahan keluar

Gambar 5.2 Tangki berpengaduk beserta instrumennya

3. Mixer Berkoil (MT-101).

Instrumen yang digunakan pada reaktor adalah Temperature Controller (TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam

mixer. Pengeluaran bahan dari dalam mixer dikontrol sesuai dengan pemasukan bahan ke dalam mixer melalui Flow Controller (FC).

LI Bahan Masuk

Gambar 5.3 Reaktor tangki berpengaduk beserta instrumennya.

4. Evaporator (EV-101)

Instrumen yang digunakan pada evaporator adalah Temperature Control (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur steam yang masuk ke dalam evaporator.

Gambar 5.4 Evaporator beserta instrumennya.

5. Pompa (P-101, P-102, P-103).

Instrumen yang digunakan pada pompa adalah Flow Controller (FC) yang berfungsi untuk memperkecil laju alir fluida yang masuk apabila laju alir fluida di dalam pompa berada di atas batas yang ditentukan.

Gambar 5.5 Pompa beserta instrumennya. Fluida Keluar

Fluida Keluar TC

Umpan Fluida

Fluida

Fluida FC

FC Bahan Masuk

Bahan Keluar TC

6. Kondensor (CD-101, CD-102).

Instrumen yang digunakan pada kondensor adalah Temperature Controller

(TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam kondensor. Apabila fluida yang keluar berada di atas temperatur yang diinginkan dalam kondensor, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir air pendinginyang masuk menjadi lebih besar.

Gambar 5.6 Kondensor beserta instrumennya.

7. Heat Exchanger (HE-101).

Instrumen yang digunakan pada heat exchanger adalah Temperature Controller (TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalamnya. Apabila fluida yang keluar berada di bawah temperatur yang diinginkan, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir steam yang masuk menjadi lebih besar.

Gambar 5.7 Heat exchanger beserta instrumennya. LI

FI _FI

TI

Fluida Masuk Fluida Keluar

FC TC

Uap

8. Spray Dryer

Instrumen yang digunakan pada Spray Dryer adalah Temperature Controller

(TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur gas di dalamnya. Apabila gas yang masuk berada di bawah temperatur yang diinginkan, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir udara panas yang masuk menjadi lebih besar.

TC FC Udara panas

Bahan keluar Bahan masuk

Gambar 5.8 Spray Dryer beserta instrumennya

Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan suatu usaha untuk mencegah terjadinya kecelakaan, cacat, ataupun pada saat bekerja di suatu perusahaan/pabrik. Kecelakaan dapat disebabkan oleh mesin, bahan baku, produk, serta keadaan tempat kerja, sehingga harus mendapat perhatian yang serius dan dikendalikan dengan baik oleh pihak perusahaan. Keselamatan kerja merupakan jaminan perlindungan bagi keselamatan karyawan dari bahaya cacat jasmani dan kematian. Selain itu, dengan adanya usaha-usaha pencegahan yang baik dapat meningkatkan semangat karyawan, untuk bekerja lebih baik, tenang, dan efisien.

Hal-hal yang perlu dipertimbangkan pabrik untuk menjamin keselamatan kerja, antara lain:

1. Menanamkan kesadaran akan keselamatan kerja bagi seluruh karyawan. 2. Memasang papan peringatan pada daerah proses yang rawan kecelakaan.

3. Memasang penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara/ventilasi yang baik.

4. Menempatkan peralatan keselamatan dan pencegahan kebakaran di daerah yang rawan akan kecelakaan atau kebakaran.

5. Memasang alarm (tanda bahaya), sehingga bila terjadi bahaya dapat segera diketahui.

6. Menyediakan poliklinik dengan sarana yang memadai untuk pertolongan

sementara.

5.2.1. Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat

Usaha untuk mencegah kecelakaan kerja yang mungkin terjadi dalam pabrik pembuatan lemak cokelat ini mencakup:

1. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis

Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :

1. Melengkapi sistem yang menangani fluida bertekanan tinggi (steam) dengan katup-katup pengaman seperti pada boiler dan heat exchanger.

2. Menggunakan dasar lantai yang terbuat dari plat baja dengan permukaan yang agak sedikit kasar untuk mengurangi tergelincir.

3. Memasang alat–alat dengan penahan yang cukup kuat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh.

4. Membersihkan area produksi khususnya lantai secara periodik untuk menghilangkan kotoran seperti tumpahan minyak yang mengganggu.

5. Membuat sistem ruang gerak karyawan cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan.

6. Meletakkan jalur perpipaan berada di atas permukaan tanah atau pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila di luar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.

7. Meletakkan alat sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran.

8. Memberikan tutup pelindung pada alat–alat yang bergerak atau berputar untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja.

9. Menyediakan peralatan pemadam kebakaran yang dilengkapi dengan pompa-pompa hidran pada tiap jarak tertentu

10.Memasang sprinkler, yaitu sistem yang bekerja secara otomatis dengan memancarkan air bertekanan kesegala arah untuk memadamkan kebakaran atau setidak-tidaknya mencegah meluasnya kebakaran, khususnya di ruang kantor.

2. Keselamatan Kerja Terhadap Listrik

Usaha-usaha yang dapat dilakukan untuk menjaga keselamatan kerja terhadap listrik, antara lain:

1. Memasang sekring pemutus arus listrik otomatis pada setiap instalasi dan peralatan listrik dan merancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan kerja dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan. 2. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan

tinggi.

3. Menempatkan motor-motor listrik pada tempat yang tidak mengganggu lalu lintas pekerja.

4. Mengisolasi kawat hantaran listrik yang sesuai dengan keperluan. Khususnya kabel listrik yang berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada suhu tinggi. 5. Memasang penangkal petir yang dibumikan pada setiap peralatan atau

bangunan yang menjulang tinggi.

3. Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan

1. Mewajibkan setiap karyawan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik.

2. Mewajibkan karyawan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut saat menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya termasuk penanganan padatan cokelat.

3. Mewajibkan karyawan memakai pelindung telinga pada saat bekerja di tempat alat yang bersuara tinggi seperti boiler dan generator.

4. Peralatan Perlindungan Diri

Selama berada di dalam lokasi pabrik disediakan peralatan dan perlengkapan perlindungan diri yang wajib dipakai oleh karyawan dan setiap orang yang memasuki pabrik. Adapun peralatan perlindungan diri ini meliputi: 1. Pakaian kerja, masker, sarung tangan, dan sepatu pengaman khusus bagi

karyawan yang bekerja berhubungan dengan bahan kimia dan padatan cokelat, misalnya pekerja di laboratorium, gudang.

2. Helm, sepatu pengaman khusus, dan pelindung mata, bagi karyawan yang bekerja di bagian alat-alat berat, seperti penutup telinga bagi karyawan bagian boiler, kamar listrik (generator). Masker bagi karyawan bagian gudang dan produk tepung cokelat.

5. Kesadaran dan Pengetahuan yang Memadai bagi Karyawan

Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain:

1. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan.

2. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin.

3. Membekali karyawan dengan keterampilan menggunakan peralatan secara benar dan cara-cara mengatasi kecelakaan kerja.

Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai–nilai disiplin bagi para karyawan yaitu:

1. Mengikuti pedoman–pedoman yang sesuai dalam bertugas. 2. Mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang ada.

3. Memiliki keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada.

4. Melaporkan dengan segera setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan pada atasan.

5. Mengingatkan antara karyawan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

6. Mengontrol secara periodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas

maintenance.

5.2.2. Penanganan Kebocoran dan Tumpahan

Ketika kebocoran atau tumpahan n-pentana terjadi, pekerja yang tidak memakai peralatan pengaman dijauhkan dari area. Langkah-langkah yang harus dilakukan ketika terjadi kebocoran dan tumpahan adalah (OSHA US Department of Labor, 2006) :

1. Memberitahukan kepada pekerja-pekerja yang lain mengenai kebocoran atau tumpahan yang terjadi.

2. Jauhkan semua sumber panas atau sumber api dari kebocoran atau tumpahan.

3. Apabila n-pentana dalam bentuk gas, hentikan laju gas yang keluar di tempat. Lubang ventilasi dibuka untuk membiarkan gas n-pentana yang bocor keluar ke udara lepas.

4. Apabila n-pentana dalam bentuk cairan, gunakan debu pemadan dengan basis natrium hidrogen karbonat bertindak sebagai inhibitor dalam reaksi kimia.

5. Tidak menyentuh bahan kimia yang tumpah tersebut, dan coba hentikan kebocoran apabila memungkinkan.

5.2.3. Pencegahan dan Penanggulangan Bahaya Kebakaran dan Ledakan A. Pencegahan Bahaya Kebakaran dan Ledakan

Untuk mencegah bahaya kebakaran dan ledakan dapat dilakukan hal-hal berikut :

1. Tangki larutan n-pentana harus tidak tembus cahaya.

2. Tangki larutan n-pentana disimpan ditempat khusus yang aman dan dikontrol secara teratur. Tempat penyimpanan dilengkapi dengan monitor nozzles dan sprinkler untuk menghentikan api secara otomatis.

3. Alarm dipasang di tempat-tempat strategis tertentu yang memungkinkan terjadinya kebocoran gas n-pentana yaitu area proses, area penyimpanan tangki n-pentana dan laboratorium.

4. Sistem perlengkapan pipa untuk saluran udara, air, dan gas-gas/cairan proses dibedakan menurut warna pipa dan letaknya tidak mengganggu karyawan.

5. Mobil pemadam kebakaran ditempatkan di fire station dan harus dalam keadaan siap setiap saat.

B. Penanggulangan Bahaya Kebakaran dan Ledakan

Apabila terjadi kebakaran di areal pabrik, langkah-langkah yang harus dilakukan adalah (OSHA US Department of Labor, 2006) :

1. Kebakaran kecil dapat ditangani secara langsung dengan menggunakan debu pemadam saja.

2. Api yang melibatkan n-pentana harus ditangani dari jarak semaksimal mungkin.

3. Jauhkan karyawan dari areal kebakaran. Isolasi area yang berbahaya. 4. Isolasi area seluas ½ mil dari segala arah jika tangki, atau truk tangki

n-pentana terlibat dalam kebakaran.

5. Pakaian khusus yang menutupi seluruh tubuh dan alat bantu pernafasan harus dipakai selama penanganan kebakaran.

Bahan Keluar

BAB VI

UTILITAS

Utilitas dalam suatu pabrik adalah sarana penunjang utama di dalam kelancaran proses produksi. Agar proses produksi tersebut dapat terus berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Sarana utilitas yang terdapat pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini adalah :

1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air

3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Kebutuhan listrik 6. Kebutuhan udara panas

6.1 Kebutuhan Uap (Steam)

Dari perhitungan neraca panas diketahui kebutuhan steam adalah:

• Evaporator = 722,727 kg/jam

• Mixing Tank = 171,509 kg/jam + Total = 894,236 kg/jam

Tambahan untuk faktor keamanan diambil 30 % maka:

Total uap yang harus dihasilkan = 1,3 x 894,236 = 1162,5 kg/jam

6.2 Kebutuhan Air

Kebutuhan air dalam suatu pabrik meliputi kebutuhan air dalam suatu pabrik meliputi air pendingin, air umpan ketel, air domestik, dan air tambahan untuk keperluan lain-lain. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan Pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi adalah sebagai berikut:

6.2.1 Kebutuhan air pendingin

Air pendingin dibutuhkan pada tangki kristalisasi dengan sumber air dari water cooling tower dan chiller.

a. Water Cooling Tower

Water cooling tower dapat mendinginkan air dengan menggunakan udara dimana suhu keluar 24 o

Wm = We + Wd + Wb (Perry, 1999)

C. Air yang telah digunakan sebagai pendingin dapat dipergunakan kembali setelah didinginkan pada water cooling tower, dengan menganggap adanya kehilangan air selama proses sirkulasi, sehingga dibutuhkan penambahan air sebanyak:

We = 0,00085 Wc (T1-T2

1 S

We Wb

− =

)

Dimana:

Wm = Air segar yang harus ditambahkan (m3 We = Air yang hilang akibat penguapan (m

/jam)

3

Wb = Air yang terhembus (m

/jam)

3

Wd = Air yang hilang sepanjang aliran (m /jam)

3

= 0,1 – 0,2 %, diambil 0,2 %

/jam)

Wc = Kebutuhan air pendingin (m3 T

/jam)

1 = Temperatur masuk = 450

T

C

2 = Temperatur keluar = 240

S = Perbandingan antara padatan terlarut dengan air yang

ditambahkan adalah 3 sampai 5 (diambil S = 5 ) C

ρair = 1000 kg/m3

Laju volumetrik air pendingin : m = 6476,571 kg/jam

6,4765 m _jam

1000 6476,571

We = 0,00085 x 6,4765 x (45 – 24) = 0,1156 m3/jam

jam m 0289 , 0 1 5 0,1156

Wb = 3

− = Diambil 0,2 %

Wd = 0,002 x 6,4766 = 0,00129 m3

Jumlah air tambahan yang dibutuhkan untuk air pendingin dari WCT: /jam

= 0,1156 + 0,0289 + 0,00129 = 0,1458 m3 = 145,791 kg/jam

/jam

Jumlah air pendingin yang digunakan kembali: = 6476,571 - 145,791

= 6330,779 kg/jam b. Chiller

Chiller dapat mendinginkan air hingga 10-11 oC dengan menggunakan referigerant. Referigerant yang digunakan adalah amoniak (NH3

Dari neraca panas diperoleh laju masa air pendingin dari chiller adalah: 6476,578 kg/jam. Diperkirakan air tambahan 5 % maka:

).

Air tambahan untuk chiller = 0,05 x 6476,578 kg/jam

= 323,828 kg/jam

6.2.2 Air umpan ketel

Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali maka: - Kondensat yang digunakan kembali = 80% x 1162,5 = 930,005 kg/jam - Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20% x 1162,5 = 232,5 kg/jam

6.2.3 Air domestik

Kebutuhan air domestik meliputi kebutuhan air rumah tangga, kantin, dan lain sebagainya. Kebutuhan air untuk masyarakat industri diperkirakan 6 l/jam tiap orang. Jumlah karyawan 125 orang dan ρ air = 1000 kg/m3

= 128 x 6 l/jam = 750 l/jam x 1 kg/l

= 1 kg/l, maka total air kebutuhan domestik adalah:

6.2.4 Air tambahan

Kebutuhan air tambahan untuk keperluan lain-lain (laboratorium, pencucian peralatan, dan lain sebagainya) diperkirakan 5 % dari total kebutuhan air.

= 5 % (145,791 + 1162,5 + 232,5 + 768 ) = 114,939 kg/jam

Jadi kebutuhan total air tambahan adalah:

= 145,791 + 1162,5 + 232,5 + 768 + 114,939 = 2413,73 kg/jam

6.3 Unit Pengolahan Air

Sumber air pada pabrik ini berasal dari air sumur bor. Kualitas air sumur bor kawasan Percut Sei Tuan dapat dilihat pada Tabel 6.1

Tabel.6.1 Mutu Air Sumur Bor Tembung

No Parameter Kadar (mg/l)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. pH

Besi (Fe2O3

Kalsium (CaO) ) Magnesium (MgO) Sulfat (SO4

Klorida (Cl) )

Kandungan organik Alumina (Al2O3

Zat organik ) 5 2,56 2,34 2,1 0,35 2,32 2,25 0,004 1,5

Sumber : Laporan air minum Kotamadya Deliserdang, Sumut, 2002

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan pengolahan awal air sumur bor.

Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran-kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya dilakukan pengolahan agar dapat digunakan untuk keperluan pabrik yang terdiri dari beberapa tahap, yaitu :

1. Pengendapan

Pada bak penampungan partikel-partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap secara gravitasi. Ukuran partikel yang mengendap ini berkisar antara 10 mikron hingga 10 milimeter.

2. Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan didalam air. Air dari bak penampungan dialirkan ke dalam clarifier bersamaan dengan larutan alum (Al2(SO4)3) dan soda abu (Na2CO3

Setelah pencampuran dan sambil dilakukan pengadukan, maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier secara gravitasi. Sedangkan air jernih akan keluar melimpah (over flow) yang selanjutnya masuk kedalam penyaringan pasir (sand filter) untuk penyaringan.

), dimana alum berfungsi sebagai koagulan dan soda abu sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan menetralkan pH.

Pemakaian alum dan soda abu umumnya hingga 50 ppm dan 27 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah (Nalco, 1988).

Total kebutuhan air = 2413,73 Kg/jam

Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = (50/106

Na

) x 2413,73 = 0,12 Kg/jam

2CO3 yang dibutuhkan = (27/106) x 2413,73 = 0,065 Kg/jam

3. Filtrasi

Filtrasi dilakukan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Penyaring pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu :

- Lapisan I : terdiri dari pasir hijau setinggi 24 in = 60 cm - Lapisan II : terdiri dari antrakit setinggi 12,5 in = 31,25 cm - Lapisan III : terdiri dari batu grafel setinggi 7 in = 17,5 cm

Pada bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring penyaring (sand filter) akan menurun sehingga diperlukan regenerasi secara berkala dengan pencucian

balik (back wash). Dari penyaring(sand filter) ini, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai pemakaian.

Untuk air umpan ketel masih diperlukan pengolahan air lebih lanjut, yaitu demineralisasi dan deaerasi. Untuk memenuhi standar air domestik diperlukan klor sebagai desinfektant untuk membunuh kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya dalam bentuk kaporit, Ca(ClO2).

4. Pengolahan air domestik

Kebutuhan air domestik = 768 kg/jam

Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 30 %

Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Nalco, 1988) Kebutuhan kaporit = (2 x 768) / (0,3 x1000.000)

= 0,005 kg/jam

5. Demineralisasi air umpan ketel

Air untuk umpan ketel harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas:

a. Penukar Kation (Cation Exchanger)

Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20.

Reaksi yang terjadi:

2H+R + Ca2+ → Ca2+R2 + 2H

2H

+ +

R + Mg2+→ Mg2+R2 + 2H

Untuk regenerasi dipakai H

+ 2SO4

Ca

berlebih dengan reaksi:

2+

R2 + 2 H2SO4 → CaSO4 + 2H+

Mg

R

2+

Perhitungan Kesadahan Kation

Dari Tabel 6.1 di atas diketahui bahwa air sumur bor Percut Sei Tuan mengandung Ca2+, Mg2+, dan Fe3+

• Kebutuhan air yang akan diolah = 232,5 kg/jam

masing-masing dengan kadar 2,34 mg/l, 2,1 mg/l, dan 2,56 mg/l.

• Total kesadahan kation = 2,34 + 2,1 + 2,56 = 7 mg/l

• Densitas air = 1000 kg/m

Volume =

3 menit galon 0237 , 1 jam m 2325 , 0 1000 232,5 ρ m 3 = = =

1 mg/l = grain_galon

17,1 1

Total muatan = kgrain

1000 1 x menit galon 0237 , 1 x galon 17,1 grain 7 = 4 x 10-4 kgrain/menit = 0,6 kgrain/hari

Digunakan ion exchanger 1 unit dengan service flow maksimum 19 galon/menit. Dari Tabel 12 Nalco (1988), diperoleh data sebagai berikut:

Diameter tangki : 1 ft

Luas permukaan, A : 0,7854 ft

Resin yang digunakan adalah Daulite C – 20, dengan nilai EC (Exchanger Capacity, yaitu kemampuan penukar ion untuk menukar ion yang ada pada air yang melaluinya) = 17 kgrain/ft

2

3

Kebutuhan resin =

(Nalco, 1988). /hari ft 0,035 kgrain/ft 17 i kgrain/har 6 , 0 3 3 = Tinggi yang dapat ditempati oleh resin

ft 0,045 7854 , 0 0,035 permukaan luas resin kebutuhan

h = = =

Faktor kelonggaran diambil 80%, maka tinggi resin h = 1,8 x 0,045 = 0,08 ft

= 0,05 × Rp 10.509.726.585,- = Rp 525.486.329,-

Total biaya variabel = Rp 735.008.915.042,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 63.972.489.394,- + Rp 735.008.915.042,- = Rp 798.981.404.438,-

LD.3.3 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

A. Laba Sebelum Pajak

Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi

= Rp 1.168.677.653.040,- – Rp 798.981.404.438,- = Rp 369.696.248.604,-

B. Pajak Penghasilan

Berdasarkan Keputusan Menkeu RI Tahun 2004, pasal 17, tentang Tarif Pajak Penghasilan adalah:

- Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. - Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan

pajak sebesar 15 %.

- Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 10 % × Rp 50.000.000,- = Rp 5.000.000,- - 15 % × Rp (100.000.000,-

-

50.000.000,-) = Rp 7.500.000,-

- 30% × Rp (369.696.248.604,- – 100.000.000,-) = Rp 110.878.824.581,-

Total PPh = Rp 110.891.374.581,-

C. Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 369.696.248.604,- – Rp 110.891.374.581,- = Rp 258.804.874.023,-

LD.4 Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM)

100 penjualan total pajak sebelum laba

PM= × %

PM − − , 653.040 1.168.677. Rp , 8.604 369.696.24 Rp × 100% = 31,634%

Profit margin sebesar 31,634 % menunjukkan keuntungan perusahaan yang diperoleh tiap tahunnya.

B. Break Even Point (BEP)

100% variabel Biaya penjualan Total Tetap Biaya BEP × − = BEP = − − 735.−008.915.042, 040 . 653 . 677 . 168 . 1 Rp . , 394 3.972.489. 6 Rp Rp ×100%

= 14.751 %

BEP merupakan titik keseimbangan penerimaan dan pengeluaran dari suatu pabrik/unit dimana semakin kecil BEP maka perusahaan semakin baik. BEP

biasanya tidak lebih dari 50 %, maka dari hasil diatas diketahui pendapatan dan pengeluaran sebanding.

Kapasitas produksi Lemak Cokelat pada titik BEP = 19.999.98 kg×14.751 % = 2.950.289,925 kg

` = 2.950,2899 ton

Kapasitas produksi Bubuk Cokelat pada titik BEP = 18.773,51 kg × 14.751 % = 2.769.367,699 kg

= 2.769,368 ton Nilai penjualan pada titik BEP = 14.751 % × Rp 1.168.677.653.040,-

= Rp 172.397.067.655,-

C. Pay Out Time (POT)

POT = ROI

1

×1 tahun

ROI =

Investasi Modal

Total

pajak setelah Laba

ROI =

−− , 297 . 431 . 275 . 535

, 023 . 874 . 804 . 258 Rp Rp

= 0,4834 = 48,34%

POT =

4834 , 0

1

× 1 tahun = 2,068 tahun

POT selama 2,068 tahun merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa perusahaan beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun.

D. Return on Network (RON)

RON =

− − , 778 . 258 . 165 . 321

, 023 . 874 . 804 . 258 Rp Rp

× 100 %

= 80,583 %

E. Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Harga tanah diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 Cash flow = laba sesudah pajak + depresiasi

Dari hasil perhitungan diperoleh IRR sebesar 39,52%

0 50,000,000,000 100,000,000,000 150,000,000,000 200,000,000,000 250,000,000,000 300,000,000,000 350,000,000,000 400,000,000,000 450,000,000,000

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Kapasitas Produksi

B

U

n

iv

e

rs

ita

s

Su

m

a

te

INTISARI

Pabrik pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini direncanakan berkapasitas produksi 20000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan untuk proses produksi per tahunya adalah sebesar 5,153 ton/hari.

Lokasi pabrik direncanakan di Kecamatan Percut Sei Tuan Kabupaten Deliserdang Sumatera Utara yang dekat dengan bahan baku yaitu Cokelat, dengan luas areal pabrik 7004,98 m2

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 128 orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan struktur organisasi adalah sistem garis.

.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut:

a. Total modal investasi : Rp 535.275.431.297,-

b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 798.981.404.438,- c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 1.168.677.653.040,-

d. Laba bersih : Rp 258.804.874.023,-

e. Profit Margin (PM) : 31,634 % f. Break Even Point (BEP) : 14,751 % g. Return on Investment (ROI) : 48,34 % h. Pay Out Time (POT) : 2,068 tahun i. Return on Network (RON) : 80,583 % j. Internal Rate of Return (IRR) : 39,35 %

Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan pabrik pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini layak untuk didirikan.