Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah Dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi Dengan Kapasitas Produksi 15000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN

LEMAK COKELAT

MENTAH DARI BIJI COKELAT

KERING HASIL FERMENTASI

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI

15000 TON/TAHUN

KARYA AKHIR

DISUSUN OLEH:

EKA

SAPUTRA

NIM : 025201034

TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas Rahmat dan Hiadayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini dengan judul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi dengan kapasitas produksi 15000 Ton/Tahun.

Tugas pra rancangan ini merupakan tugas akhir dalam menyelesaikan studi Program Diploma IV (D-IV) disiplin ilmu Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Dalam penyusunan tugas pra rancangan pabrik ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dukungan dan fasilitas dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Orang tua tercinta yang telah memberikan dorongan baik moral maupun spiritual.

2. Ibu Ir.Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr. Ir. Fahmi, MEng selaku dosen pembimbing karya akhir yang telah banyak memberi arahan dan bimbingan dalam penyusunan karya akhir ini..

4. Bapak Dr. Ir. Mhd Turmuzi, Ms, selaku co-pembimbing karya akhir yang telah banyak memberi arahan dan bimbingan dalam penyusunan karya akhir ini.

5. Seluruh staff pengajar dan pegawai pada program studi Teknologi Kimia Industri, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.

6. Rekan satu kelompok Dyan Andhostora dan Fauziah Hanim, terima kasih atas kerja sama dan dukungannya selama ini semoga semua kerja keras kita berguna.

7. Rekan-rekan satu angkatan stambuk 2002 & 2003 di Teknologi Kimia Industri.

Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan Karya Akhir ini dan kemajuan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis berharap agar Karya Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan Mahasiswa Teknologi Kimia Industri khususnya dan seluruh pembaca pada umumnya.

Medan, April 2008 Penulis

Eka Saputra

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI... iii

DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR... vi

DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1. Latar belakang... I-1 1.2. Tujuan perancangan pabrik... I-3 1.4. 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 lemak cokelat... II-4 2.4. Pelarut leaching... II-6 2.5. Proses pembuatan lemak cokelat mentah... II-7 2.6. Deskripsi pembuatan lemak cokelat... II-8 2.7. Penentuan kapasitas... II-10 BAB III NERACA MASSA & ENERGI... III-1 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. Kebutuhan udara panas... VI-4 6.4. Unit pengolahan air... VI-4 6.5. Kebutuhan Bahan Kimia... VI-9 6.6. Kebutuhan Listrik... VI-9

6.7. Kebutuhan Bahan Bakar... VI-10 6.8. Unit Pengolahan Limbah... VI-11 6.9. Spesifikasi Peralatan Utilitas... VI-13 BAB VII ORGANISASI DAN MANAJEMEN 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... X-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... X-1 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A. PERHITUNGAN NERACA MASSA & ENERGI... LA-1 LAMPIRAN B. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... LB-1 LAMPIRAN C. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

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

DAFTAR

_TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Keping Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi... II-3 Tabel 2.2. Karakteristik lemak cokelat... II-6 Tabel 2.3. Sifat – sifat n-pentana... II-7 Tabel 2.4. Konsumsi cokelat olahan dunia ... III-10 Tabel 2.5. Produksi perkebunan cokelat di Sumut & NAD... III-10 Tabel 3.1. Neraca Massa pada Hammer mill-101... III-1 Tabel 3.2. Neraca Massa pada Mixing tank -101... III-2 Tabel 3.3. Neraca Massa pada Mixing tank -102... III-2 Tabel 3.4. Neraca Massa pada Filter press -101... III-2 Tabel 3.5. Neraca Massa pada Separator -101... III-3 Tabel 3.6. Neraca Massa pada Heat exchanger -101... III-3 Tabel 3.7. Neraca Massa pada Evaporator -101... III-3 Tabel 3.8. Neraca Massa pada Spray dryer & Cyclon -101... III-3 Tabel 3.9. Neraca Energi pada Hammer mill-101... III-4 Tabel 3.10. Neraca Energi pada Mixing tank -101... III-4 Tabel 3.11. Neraca Energi pada Mixing tank -102... III-4 Tabel 3.12. Neraca Energi pada Filter press -101... III-5 Tabel 3.13. Neraca Energi pada Separator -101... III-5 Tabel 3.14. Neraca Energi pada Heat exchanger -101... III-5 Tabel 3.15. Neraca Energi pada Evaporator -101... III-6 Tabel 3.16. Neraca Energi pada Spray dryer & Cyclon -101... III-6 Tabel 6.1. Mata air sumur bor Asahan... VI-4 Tabel 7.1. Jadwal kerja karyawan/shift... VII-4 Tabel 7.2. Jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan... VII-6 Tabel 8.1. Perincian luas tanah... VIII-4 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 Separator -101... LA -7

Tabel LA-6. Neraca Massa pada Evaporator -101... LA-9 Tabel LA-7. Neraca Massa pada Spray dryer & Cyclon -101... LA-10 Tabel LA-9. Harga Cp setiap gugus... LA-11 Tabel LA-10. Neraca Energi masuk pada Mixing tank -101... LA-14 Tabel LA-11. Neraca Energi keluar pada Mixing tank -101... LA-14 Tabel LA-12. Neraca Energi masuk pada Mixing tank -102... LA-15 Tabel LA-13. Neraca Energi keluar pada Mixing tank -102... LA-16 Tabel LA-14. Neraca Energi masuk pada Evaporator -101... LA-17 Tabel LA-15. Neraca Energi keluar pada Evaporator -101... LA-17 Tabel LA-16. Neraca Energi masuk pada Heat exchanger -101... LA-18 Tabel LA-17. Neraca Energi keluar pada Heat exchanger -101... LA-18 Tabel LA-18. Neraca Energi masuk pada Kondensor -101... LA-19 Tabel LA-19. Neraca Energi keluar pada Kondensor -101... LA-19 Tabel LA-20. Neraca Energi masuk pada Spray dryer & Cyclon -101... LA-22 Tabel LA-21. Neraca Energi keluar pada Spray dryer & Cyclon -101... LA-22 Tabel LA-22. Neraca Energi masuk pada Kondensor -102... LA-23 Tabel LA-23. Neraca Energi keluar pada Kondensor -102... LA-23 Tabel LB-1 Komposisin-pentana dalam produk lemak cokelat

& tepung cokelat ... LB-2 Tabel LB-2 Komposisi cokelat pasta dalam tangki penampung-101 ... LB-6 Tabel LB-3 Komposisi campuran dalam tangki pencampur-102... LB-10 Tabel LB-4 Komposisi filtrat dalam separator-101... LB-15 Tabel LB-5 Data temperatur pada Heat exchanger-101... LB-18 Tabel LB-6 Data temperatur pada Kondensor-101... LB-25 Tabel LC-1 Perhitungan entalpi dalam penentuan tinggi menara pendingin... LC-18 Tabel LD-1 Perincian harga bangunan... LD-2 Tabel LD-2 Data Indeks Harga Chemical Engeneering (CE)... LD-3 Tabel LD-3 Perkiraan Harga Peralatan Proses... LD-6 Tabel LD-4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas... LD-7 Tabel LD-5 Biaya Sarana Transportasi... LD-9 Tabel LD-6 Perincian Gaji Pegawai... LD-12 Tabel LD-7 Perincian Biaya Kas... LD-13

Tabel LD-8 Perincian Modal Kerja... LD-15 Tabel LD-9 Perkiraan Biaya Depresiasi... LD-16 Tabel LD-10 Nilai Perhitungan IRR... LD-22

DAFTAR GAMBAR

Gambar 5.1. Instrumen pada Tangki penyimpan... V-4 Gambar 5.2. Instrumentasi pada Tangki berpengaduk... V-4 Gambar 5.3. Instrumentasi pada Tangki berpengaduk & koil... V-5 Gambar 5.4. Instrumentasi pada Evaporator... V-5 Gambar 5.5. Instrumen pada Pompa... V-5 Gambar 5.6. Instrumentasi pada Kondensor... V-6 Gambar 5.7. Instrumentasi pada Heat exchanger... V-6 Gambar 5.8. Instrumentasi pada Spray drayer... V-7 Gambar 6.1. Proses Pengolahan limbah... VI-12 Gambar 7.1. Struktur Organisasi... VII-9 Gambar 8.1. Tata Letak Pabrik... VIII-5 Gambar LB.1Ukuran Tangki... LB-3 Gambar LB.2Ukuran Tutup Tangki... LB-5 Gambar LC.1Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada

Cooling Tower (CT)... LC-17

Gambar LC.2Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy)... LC-18

Gambar LD.1.Grafik Break Event Point... LD-23

INTISARI

Pabrik pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini direncanakan berkapasitas produksi Lemak Cokelat 15000 ton/tahun. Biji cokelat kering hasil fermentasi yang digunakan untuk proses produksi per jamnya adalah sebesar 3865,49 kg.

Lokasi pabrik direncanakan di Sei Alim Asah Kabupaten Asahan Sumatera Utara yang dekat dengan bahan baku yaitu Perkebunan Kakao dan dekat dengan pasar yaitu pelabuhan laut Kuala Tanjung, dengan luas areal pabrik 9300 m2_.

Pabrik ini direncanakan mengunakan metode leaching. Biji cokelat dipisahkan antara kulit dan keping biji, keping biji dihaluskan dan dipanaskan kemudian dilarutkan dalam n-pentana, dengan penekanan dipisahkan filtrat dan cake, memisahkan air dari filtrat, lalu di uapkan untuk memisahkan lemak dengan n-pentana, dan cake keringkan untuk memisahkan n-pentana dengan tepung cokelat.

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 124 orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan struktur organisasi berbentuk sistem garis.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut: a. Total modal investasi : Rp

406.087.432.586,-b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 575.167.758.993,-c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 803.438.923.558,-d. Laba bersih : Rp 159.807.315.195,-e. Profit Margin (PM) : 28,41 %

f. Break Even Point (BEP) : 16,36 % g. Return on Investment (ROI) : 39,4 % h. Pay Out Time (POT) : 2,5 tahun i. Return on Network (RON) : 65,58 %

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

INTISARI

Pabrik pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini direncanakan berkapasitas produksi Lemak Cokelat 15000 ton/tahun. Biji cokelat kering hasil fermentasi yang digunakan untuk proses produksi per jamnya adalah sebesar 3865,49 kg.

Lokasi pabrik direncanakan di Sei Alim Asah Kabupaten Asahan Sumatera Utara yang dekat dengan bahan baku yaitu Perkebunan Kakao dan dekat dengan pasar yaitu pelabuhan laut Kuala Tanjung, dengan luas areal pabrik 9300 m2_.

Pabrik ini direncanakan mengunakan metode leaching. Biji cokelat dipisahkan antara kulit dan keping biji, keping biji dihaluskan dan dipanaskan kemudian dilarutkan dalam n-pentana, dengan penekanan dipisahkan filtrat dan cake, memisahkan air dari filtrat, lalu di uapkan untuk memisahkan lemak dengan n-pentana, dan cake keringkan untuk memisahkan n-pentana dengan tepung cokelat.

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 124 orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan struktur organisasi berbentuk sistem garis.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut: a. Total modal investasi : Rp

406.087.432.586,-b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 575.167.758.993,-c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 803.438.923.558,-d. Laba bersih : Rp 159.807.315.195,-e. Profit Margin (PM) : 28,41 %

f. Break Even Point (BEP) : 16,36 % g. Return on Investment (ROI) : 39,4 % h. Pay Out Time (POT) : 2,5 tahun i. Return on Network (RON) : 65,58 %

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), Cocoa mass, lemak cokelat (Cocoa butter) dan Cocoa cake (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 dan caffein yang memberikan energi tambahan bagi tubuh. Theobromine pada cokelat dapat mencegah batuk. Cokelat memiliki pengaruh sebagai anti pembekuan darah sehingga dapat terhindar dari penyakit stroke. Cokelat kaya flavanol, sejenis antioksidan yang dapat melacak dan menghancurkan kimia berbahaya dalam tubuh yang menyebabkan penuaan dan membantu mencegah tekanan darah tinggi (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).

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 o_{C, tidak larut} dalam air dan mencair pada 27 – 33 o_C.

Ada 2 metode umum yang digunakan untuk memproduksi cokelat olahan. Pertama : lemak dipisahkankan dari biji dengan cara dikempa, dengan cara ini sebanyak 90 % lemak dapat diekstrak. Metode ini secara umum digunakan untuk memproduksi cocoa cake dan cocoa mass.

Kedua : lemak dipisahkan dari biji dengan cara leaching. Lemak cokelat larut dalam alkohol murni panas, kloroform, benzene dan petroleum eter. Metode leaching dengan penambahan pelarut organik dapat mengekstrak 99% lemak dari biji cokelat. Metode ini secara umum digunakan untuk memproduksi lemak cokelat (cocoa butter) dan tepung cokelat (cocoa powder) (Ketaren 1986).

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. Keseimbangan produksi akan lebih cenderung mengalami defisit karena beberapa negara produsen utama menghadapi berbagai kendala dalam upaya meningkatkan produksinya untuk mengimbangi kenaikan konsumsi. Pantai Gading menghadapi masalah karena ada keharusan untuk

mengurangi subsidi dan kestabilan politik dalam negeri, Ghana dan Kamerun juga menghadapi masalah subsidi dan insentif harga dari pemerintah, sedangkan Malaysia menghadapi masalah ganasnya serangan hama PBK dan adanya kebijakan untuk berkonsentrasi ke kelapa sawit (Anonim, Harian Bisnis 2007).

1.2 Tujuan

Tujuan utama pra rancangan pabrik pembuatan lemak cokelat (cocoa butter) 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.

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.

1.3 Batasan 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 Emperors of Chocolate, Joel Glenn Brenner menggambarkan riset terkini tentang rasanya. Rasa 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 lemak. Titik leleh lemak 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 atau minyak nabati. Lemak cokelat sering digantikan minyak lebih murah, seperti lesitin dari kedelai atau minyak palem (Wikimedia Foundation Inc, 9-07- 2007).

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, pada tepung cokelat 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 - 3

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

52 - 54 25 35 38 2

Fasa padat :

Terdiri : Karbohidrat Protein Theobromine Nitrogen P2O5 NaCl Stracth

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

(Sumber : anonym, www.wageninge_ university.com. 22-07-2007)

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 (Yusianto dkk, 1997).

2.3 Sifat-sifat Lemak Cokelat

Suatu studi epidemiologis telah dilakukan pada mahasiswa Universitas Harvard yang terdaftar antara tahun 1916-1950. Dengan menggunakan food frequency questionnaire berhasil dikumpulkan informasi tentang kebiasaan memakan makanan dari produk cokelat pada mahasiswa Universitas Harvard. Dengan mengontrol aktivitas fisik yang dilakukan, kebiasaan merokok, dan kebiasaan makan ditemukan bahwa mereka yang suka makan makanan dari produk cokelat umurnya lebih lama satu tahun dibandingkan bukan pemakan. Antioksidan fenol yang terkandung dalam cokelat adalah penyebab mengapa mereka bisa berusia lebih panjang. Cokelat mempunyai kemampuan untuk menghambat oksidasi kolesterol LDL (kolesterol jahat) dan meningkatkan fungsi kekebalan tubuh, sehingga dapat mencegah risiko penyakit jantung koroner dan kanker.

Rasa asli biji cokelat sebenarnya pahit akibat kandungan alkaloid, tetapi setelah melalui rekayasa proses dapat dihasilkan cokelat sebagai makanan yang disukai oleh siapapun. Biji cokelat mengandung lemak, karbohidrat dan protein. Protein cokelat kaya akan asam amino triptofan, fenilalanin, dan tyrosin. Lemak cokelat relatif tidak mudah tengik karena juga mengandung polifenol yang berfungsi sebagai antioksidan pencegah ketengikan. Lemak pada cokelat, sering disebut cocoa

butter, sebagian besar tersusun dari lemak jenuh (60%) khususnya stearat. Ini membuat lemak cokelat adalah lemak nabati yang sama sekali tidak mengandung kolesterol.

Dalam penelitian yang melibatkan subyek manusia, ditemukan bahwa konsumsi lemak cokelat menghasilkan kolesterol total dan kolesterol LDL yang lebih rendah dibandingkan konsumsi mentega ataupun lemak sapi. Kandungan stearat yang tinggi pada cokelat menjadi penyebab mengapa lemak cokelat tidak sejahat lemak hewan. Telah sejak lama diketahui bahwa stearat adalah asam lemak netral yang tidak akan memicu kolesterol darah. Sepertiga lemak yang terdapat dalam cokelat adalah asam oleat yaitu asam lemak tak jenuh.

Katekin adalah antioksidan kuat yang terkandung dalam cokelat. Salah satu fungsi antioksidan adalah mencegah penuaan dini yang bisa terjadi karena polusi ataupun radiasi. Katekin juga dijumpai pada teh meski jumlahnya tidak setinggi pada cokelat. Produk cokelat cukup beraneka ragam. Misalnya, ada cokelat susu yang merupakan adonan cokelat manis, cocoa butter, gula dan susu. Selain itu ada pula cokelat pahit yang merupakan cokelat alami dan mengandung 43% padatan cokelat. Cokelat jenis ini bisa ditemukan pada beberapa produk cokelat batangan (Ali Khomsan, www.pacific_link.go.id).

2.3.1 Lemak Cokelat Mentah

Lemak cokelat merupakan lemak nabati alami. Lemak cokelat mempunyai warna putih-kekuningan dan mempunyai bau khas cokelat. Lemak ini mempunyai sifat rapuh (brittle) pada suhu 25 o_{C, mencair pada temperatur 27 – 33} 0_{C dan tidak} larut dalam air, sedikit larut dalam alkohol dingin. Lemak cokelat larut sempurna dalam alkohol murni panas dan sangat mudah larut dalam khloroform, benzena, dan petroleum eter.

Lemak cokelat mempunyai tingkat kekerasan (pada suhu kamar) yang berbeda, bergantung asal dan tempat tumbuh tanamannya. Lemak cokelat dari Indonesia, mempunyai tingkat kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan lemak cokelat 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 cokelat memiliki beberapa katarekteristik yang khas, ditunjukkan dalam tabel 2.2 sebagai berikut :

Tabel 2.2 Karakteristik Lemak Cokelat Bilangan asam

Bilangan penyabunan Bilangan iod

Bilangan reichert – meissi Bilangan polenske

Bilangan hidroksil

Indeks bias pada suhu 35 0_C Titik cair

1 – 4 190 – 198

33 – 44 1 0,2 – 0,5

2 – 7 1,456 – 1,458

32 – 350_C (Sumber : S. ketaren, 1986)

2.4 Pelarut Leaching

Untuk mendapatkan lemak cokelat 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 cokelat ± 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 cokelat. Pelarut yang digunakan mudah dipisahkan dari lemak cokelat dan padatan cokelat sehingga dihasilkan tepung cokelat (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 n-Pentana Warna

Kestabilan Titik beku Titik didih Tekanan uap Kelarutan di air Densitas

jernih stabil - 130 0_C

37 0_C 8,28 psi pada 20 0_C

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

2.5 Proses Pembuatan Lemak Cokelat Mentah

Secara umum lemak cokelat 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 cokelat 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 dihaluskan terlebih dahulu, kemudian dicampurkan dengan pelarut. Lemak cokelat 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 cokelat (Ketaren, 1986)

2.6 Deskripsi Pembuatan Lemak Cokelat 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 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, mengunakan 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 Tangki penampung (T-103) melalui alur 3 dengan bantuan gravitasi, T-103 dilengkapi koil pemanas steam. Pasta cokelat dipanaskan pada temperatur 60 0_{C dengan tujuan agar seluruh lemak yang terdapat} didalam padatan cokelat mencair.

Cokelat pasta keluar dari T-103 melalui alur 4 dengan bantuan gravitasi, mengalirkan ke Tangki pencampur (MT-101) pada temperatur 60 o_{C. Pada} saat yang bersamaan di alur 5, pelarut dari tanki (T-101) masuk melalui pompa (P-104) pada temperatur 28 o_{C. Pada MT-101 lama pengadukkan 8-10} menit, diharapkan seluruh lemak melarut kedalam pelarut, kelarutan lemak dalam n-pentana adalah 20 %.

Campuran pasta cokelat dan pelarut dikeluarkan dari Tangki pencampur (MT-101) 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 kedalam separator (S-101). S-101 dapat menampung volume campuran selama 10 menit, air dikeluarkan dialur 18. Padatan keluar pada bagian bawah filter press, masuk ke screw conveyor kemudian diangkut mengunakan bucket elevator (BE-103) dialur 14.

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 o_{C. 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_{C dialur 13 Cairan pelarut mengalir ke T-101} dengan bantuan gravitasi.

4. Tahap pemisahan pelarut dari tepung cokelat

Padatan dibawa melalui bucket elevator (BE-103) pada alur 14 ke unit spray dryer (SD-101). Udara panas masuk pada temperatur 150 0_{C. Padatan} kemudian masukkan ke unit cyclone (C-101), Uap keluar dari C-101 pada alur 16, lalu dialirkan melalui condenser (CD-02) untuk merubah n-pentana ke fasa cair. Mengalirkan cairan n-pentana dialur 17 menuju tank pelarut (T-101) dengan bantuan gravitasi. Padatan berupa bubuk cokelat (cocoa powder) keluar pada alur 15 menuju bak penampung (BP-102). Bubuk cokelat (cocoa powder) mengandung lemak tidak lebih dari 2 % dan 5 ppm pelarut (dalam % berat bubuk cokelat).

2.7 Penentuan Kapasitas

Data konsumsi dunia untuk produk cokelat 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 cokelat 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 15.000 ton/tahun dibutuhkan 30614,68 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 = 15000 ton/tahun Operasi = 24 jam/hari Basis perhitungan = 1 jam operasi Satuan panas = kilojoule (kj) Suhu referensi = 25 oC

1. Hammer mill - 101

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Hammer Mill - 101

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

Alur 1 Alur 2 Alur 3

1 Kulit 231,929 231,929

-2 Air 90,839 - 90,839

3 Lemak 1913,07 - 1913,07

4 Padatan 1629,652 - 1629,652

Jumlah 3768,853 231,929 3633,56

Jumlah 3865,49 3865,49

2. Tangki Penampung - 103

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Tangki Penampung - 101

No Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 3

Keluar (kg/jam) Alur 4

1 Lemak 1913,070 1913,070

2 Padatan 1629,652 1629,652

3 Air 90,839 90,839

3. Tangki Pencampur – 101

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Pencampur – 101 No Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 4 Alur 5

Keluar (kg/jam) Alur 6

1 Lemak 1913,070 - 1913,070

2 Padatan 1629,652 - 1629,652

3 n-Pentana - 7652,280 7652,280

4 Air 90,839 - 90,839

Jumlah 3633,56 7652,280 11285,84

Jumlah 11285,84 11285,84

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 1913,070 1893,939 19,131

2 Padatan 1629,652 - 1629,652

3 n-Pentana 7652,280 7575,756 76,524

4 Air 90,839 90,839

Jumlah 11285,84 9560,534 1725,306

Jumlah 11285,84 11285,84

5. Separator – 101

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Separator – 101 No Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 7

Keluar (kg/jam) Alur 8 Alur 18

1 Lemak 1893,939 1893,939

-2 n-pentana 7575,756 7575,756

-3 Air 90,839 - 90,839

Jumlah 9560,534 9469,695 90,839

Jumlah 9560,534 9560,534

6. Heat Exchanger 101

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Heat Exchanger – 101

No Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 8

Keluar (Kg/jam) Alur 9

1 Lemak 1893,939 1893,939

2 n-pentana 7575,756 7575,756

Total 9469,695 9469,695

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 1893,939 1893,939

-2 n-Pentana 7575,756 0,0095 7575,746

Jumlah 9469,695 1893,948 7575,746

Jumlah 9469,695 9469,695

8. SprayDryer & Cyclon - 101

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Spray Dryer & Cyclon – 101 No Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 14

Keluar (kg/jam) Alur 15

Keluar (Kg/jam) Alur 16

1 Lemak 19,131 19,131

-2 Padatan 1629,652 1629,652

-3 n-pentana 76,524 0,0082 76,515

1648,791 76,515

Total 1725,306 1725,306

9. Tangki Penampung - 103

Tabel 3.9 Neraca Energi pada Tangki Penampung – 101

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

Alur 3 Alur 4

1 Air 1900,806 13305,642

2 Lemak 19771,578 138401,049

3 Padatan 28942,619 202598,337

10. Tangki Pencampur – 101

Tabel 3.10 Neraca Energi pada Tangki Pencampur – 101

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

Alur 4 Alur 5 Alur 6

1 Air 13305,642 - 3801,612

2 Lemak 138401,049 - 39543,157

3 Padatan 202598,337 - 57885,239

4 n-pentana - 109871,43

6

366238,121

Total 471683,173 467468,129

11. Evaporator – 101

Tabel 3.11 Neraca Energi pada Evaporator – 101

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

Alur 9 Alur 10 Alur 11

1 Lemak & n-pentana

1838340,723 313183,24

-2 n-pentana - - 1896967,049

Total 1838340,723 2210150,289

12. Heat Exchanger – 101

Tabel 3.12 Neraca Energi pada Heat Exchanger – 101

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

Alur 8 Alur 11 Alur 9 Alur 12

1 Lemak & n-pentana

401704,462 - 1838340,72

3

-2 n-pentana - 1896967,04

9

- 490840,224

Total 2298671,511 2329180,947

13. Condensor – 101

Tabel 3.13 Neraca Energi Masuk Pada Condenser - 101

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

1 n-pentana 490840,159 71136,255

Total 490840,159 71136,255

14. Spray Dryer – 101 & Cyclon – 101

Tabel 3.14 Neraca Energi pada Spray Dryer – 101 & Cyclon - 101 No Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

Alur 14 Alur 16 Alur 17

1 Padatan 54738,735 289426,195

-2 n-pentana 3662,439 1,962 8382,328

3 Lemak 395,438 1977,189

-Total 58796,612 299787,674

15. Condensor – 102

Tabel 3.15 Neraca Energi Masuk Pada Condenser - 102

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

1 n-pentana 8382,328 718,476

Total 8382,328 718,476

Total kebutuhan steam = 128,632 + 546,442 = 675,074 kg/jam

Total kebutuhan air pendingin = 4775,6 + 86,08 = 4861,68 kg/jam

BAB IV

SPESIFIKASI ALAT

1. Gudang Bahan Baku (G-101)

Fungsi : Penyimpanan biji cokelat untuk kebutuhan selama 17 hari. Bentuk : Prisma segi empat beraturan.

Bahan konstruksi : Beton

Kondisi penyimpanan : Kondisi ruang. Volume biji cokelat : 2105,508 m3 Volume gudang : 2737,16 m3 Tinggi gudang : 5,55 m Panjang gudang : 22,2 m Lebar gudang : 22,2 m

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

Fungsi : Penyimpanan n-pentana untuk kebutuhan selama 2 jam operasi dan make up selama 30 hari.

Kondisi : T = 28 o_{C, P = 1 atm}

Jenis : Silinder tegak, alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C Jumlah : 1 unit

Volume : 29,362 m3

Diameter : 2,82 m = 111,023 in = 9,252 ft Tinggi : 4,935 m = 194,291 in

Tebal plat : 8 3 1 in

". Tangki Penampung Sementara Cokelat Pasta (T-103)

Fungsi : Menampung cokelat pasta untuk kebutuhan 20 menit operasi dan menaikkan temperatur dari 30 0_{C menjadi 60} 0_C

Kondisi : T = 60 o_{C, P = 1 atm}

Jenis : Tangki berpengaduk. Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel, SA-240 tipe 304

Jumlah : 2 unit Volume : 1,483 m3

Diameter : 1,01 m = 39,764 in = 3,314 ft Tinggi : 1,515 m = 59,645 in = 4,971 ft Tebal plat :

8 5

in

Pengaduk Jenis : Gate paddle agitator Kecepatan putar (N) : 180 rpm = 3 rps Daya motor (P) : 0,730 hp

Koil Pemanas : 61 lilitan

4. Tangki Pencampur Cokelat Pasta Dengan n-Pentana (MT-101)

Fungsi : Mencampur cokelat pasta dengan n-pentana selama 10 menit, sehingga lemak cokelat melarut kedalam n-pentana.

Kondisi : T = 35 o_{C, P = 1 atm}

Jenis : Tangki berpengaduk. Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel, SA-240 tipe 364

Jumlah : 3 unit Volume : 3,186 m3

Diameter : 1,303 m = 51,299 in = 4,275 ft Tinggi : 1,955 m = 6,413 ft

Tebal plat : 8 5

in

Pengaduk Jenis : 3 Blade propeller agitator Kecepatan putar (N) : 480 rpm = 8 rps

, Filter Press (FP-101)

Fungsi : Memisahkan campuran lemak, n-pentana dan air dengan cake Jenis : Plate and Frame Filter Press

Temperatur : 35 o_C Bahan Konstruksi : Tefflon

Jumlah : 2 unit

Volume filtrat : 14,599 m3 Tebal cake : 0,0635 m Luas frame : 2,9 m2 Jumlah plate : 35 buah

6. Separator (S-101)

Fungsi : Menampung filtrat yang dihasilkan filter press, memisahkan air dari campuran n-pentana dan lemak berdasarkan gaya gravitasi. Lama pemisahan 10 menit.

Kondisi : T =35 o_{C, P = 1 atm}

Jenis : Tangki. Silinder horizontal, tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel, SA-280 tipe 306 Jumlah : 1 unit

Volume : 2,919 m3

Diameter : 1,266 m = 4,154 ft Panjang : 4 m

Tebal plat : 8 5

in

.. Heat Exchanger (HE-101)

Fungsi : Menaikkan suhu campuran lemak dan n-pentana dari 35 0_{C menjadi} 700_{C, menurunkan suhu uap n-pentana dari 105} 0_{C menjadi 45,7} 0_C. Jenis : 1-2 Shell and tube

Jumlah : 1 Unit

Bahan Konstruksi : Carbon Steel Laju alir campuran lemak : 9469,695 kg/jam

Laju alir uap n-pentana : 7575,747 kg/jam Panas yang dipindahkan : 1405965,617 kj/jam Suhu uap masuk : 105 0_C

Jumlah tube : 112 buah Diameter shell : 17,25 in Diameter tube : 1 in BWG 18 Panjang tube : 20 ft

8. Evaporator (EV-101)

Fungsi : Memekatkan lemak cokelat, sehingga kandungan n-pentana dalam lemak cokelat tidak lebih 5 ppm.

Jenis : single evaporator, falling film Bahan : stainless steel type 316

Jumlah : 1 unit Tekanan : 1 atm Suhu umpan masuk : 70 0_C

Suhu operasi : 105 0_{C = 221} 0_F Suhu steam : 180 0_{C = 356} 0_F

Jumlah tube : 16 buah

Diameter tube : 3/4 in, BWG 12 Panjang tube : 12 ft

1 Condensor (CD-101)

Fungsi : Menurunkan suhu n-pentana dari 45,7 0_{C menjadi 28} 0_{C da} mengubah dari fasa uap ke fasa cair, dengan mengunakan air pendingin.

Jenis : 1-2 Shell and tube Jumlah : 1 Unit

Bahan Konstruksi : Carbon Steel Laju alir air pendingin : 4775,60 kg/jam Laju alir uap n-pentana : 7575,747 kg/jam Panas yang dipindahkan : 419703,904 kj/jam Suhu uap masuk : 45,7 0_C Jumlah tube : 204 buah

Diameter shell : 19,25 in

Diameter tube : 3/4 in BWG 18 Panjang tube : 20 ft

10. Tangki Produk (T-102)

Fungsi : Menampung produk lemak cokelat selama 24 jam produksi. Kondisi : T = 30 o_{C, P = 1 atm}

Jenis : Tangki Silinder tegak, alas datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240 tipe 304.

Jumlah : 3 unit Volume : 60,742 m3

Diameter : 3,594 m = 141,496 in = 11,792 ft Tinggi : 2,913 m = 114,685 in

Tebal plat : 8 5

in

11. Screw Conveyor (SC-101)

Fungsi : Memindahkan coklat cake dari filter press ke bucket elevator. Jenis : a-solid continuous.

Jumlah : 1 Unit Panjang : 10 m

Diameter screw : 0,225 m Daya motor : 1 hp

12. Spray Dryer (SD – 101)

Fungsi : Menguapkan n-pentana di padatan cokelat dari filter press dengan mengunakan udara panas.

Jenis : Spray dryer Jumlah : 1 Unit

Diameter : 3,64 ft = 1,1 m Tinggi : 18,2 ft = 5,55 m Kecepatan putar motor : 3600 rpm Daya motor : 0,5 hp

13. Cyclon 01 (C-101)

Fungsi : Memisahkan uap n-pentana dari padatan cokelat. Bahan konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 buah Diameter cyclon : 3 ft Tinggi cyclone : 12 ft

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

Tinggi bak : 1,23 m Panjang bak : 2,46 m Lebar bak : 2,46 m

. Bak Penampung 02 (BP-102)

Fungsi : Menampung produk padatan cokelat (tepung cokelat). Bentuk : Bidang Kubus

Bahan konstruksi : Stainless stell Jumlah : 1 buah

Volume : 638,898 m3 Tinggi bak : 3,418 m Panjang bak : 13,672 m Lebar bak : 13,672 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

Suhu : 35 0_C

Laju alir volumetrik : 0,156 ft3_/det

Spesifikasi pipa

Ukuran nominal : 3 in Schedule : 40 Spesifikasi pompa

Effisiensi motor : 80 % Daya pompa : 1 hp

. Pompa 02 (P-102)

Fungsi : Memompakan campuran n-pentana dan lemak cokelat ke heat exchanger.

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

Temperatur : 35 0_C

Laju alir volumetrik : 0,142 ft3_/det

Spesifikasi pipa

Ukuran nominal : 3 in Schedule : 40 Spesifikasi pompa

Effisiensi motor : 80 % Daya pompa : 1 hp

18. Pompa 03 (P-103)

Fungsi : Memompakan produk lemak cokelat dari evaporator ke tangki timbun produk.

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

Temperatur : 105 0_C

Laju alir volumetrik : 0,0207 ft3_/det

Spesifikasi pipa

Ukuran nominal : 1,25 in Schedule : 40 Spesifikasi pompa

Effisiensi motor : 80 % Daya pompa : 1 hp

. Pompa 04 (P-104)

Fungsi : Memompakan pelarut n-pentana ke tangki pencampur untuk di campurkan dengan cokelat pasta.

Jenis : Sentrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

Temperatur : 28 0_C

Laju alir volumetrik : 0,120 ft3_/det

Spesifikasi pipa

Ukuran nominal : 1 in Schedule : 40 Spesifikasi pompa

Effisiensi motor : 80 % Daya pompa : 1 hp

20. Fan (F-101)

Fungsi : Membuang kulit biji cokelat, sehingga kulit terpisah dari keping biji cokelat.

Jenis : Straight blade fan

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

Laju alir udara : 0,716 kg/s Efisiensi : 60 %

Daya motor : 2 hp

Condensor (CD-102)

Fungsi : Menurunkan suhu n-pentana dari 60 0_{C menjadi 28} 0_{C dan} mengubah dari fasa uap ke fasa cair, dengan mengunakan air pendingin.

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger Jumlah : 1 Unit

Bahan Konstruksi : Carbon Steel Laju alir air pendingin : 86,08 kg/jam

Laju alir uap n-pentana : 76,515 kg/jam Panas yang dipindahkan : 7564,85 kj/jam Suhu uap masuk : 60 0_C Jumlah hairpin : 2

Ukuran DPHE : 2 by 4 1 1 IPS Panjang hairpin : 16 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

Tinggi angkut : 10 m Effisiensi angkut bucket: 75 % Daya motor : 1 hp

23. Bucket Elevator 02 (BE – 102)

Fungsi : Menaikkan keping biji cokelat dari hammer mill 01 ke hammer mill 02.

Jenis : Deep bucket

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

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

Tinggi angkut : 15 m Effisiensi angkut bucket : 90 % Daya motor : 1 hp

25. Hammer Mill 01 (HM - 101)

Fungsi : Menghancurkan biji cokelat sehingga kulit dan keping biji terpisah.

Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 buah

Diameter : 30 in = 2,5 ft Panjang : 30 in = 2,5 ft Kecepatan putaran : 1200 rpm Daya motor : 2,3 hp

26. Hammer Mill 02 (HM - 102)

Fungsi : Menghaluskan keping biji cokelat. Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 buah

Data dan perhitungan sama seperti Hammer mill 01.

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 sesai 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 dengan harga besaran yang sebenarnya.

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 instrumentasi 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 instrumen

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 instrumen

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).

V-4 LI

Bahan Masuk

Gambar 5.3 Tangki berpengaduk denagn koil beserta instrumen.

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 instrumen

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 instrumen 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 instrumen.

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 instrumen.

V-6 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 instrumen

5.2. 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.

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 Mentah ini adalah :

1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air

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

6.1 Kebutuhan Uap (Steam)

Dari perhitungan neraca panas diketahui kebutuhan steam adalah:

• Tangki Pemanas = 128,632 kg/jam

• Evaporator = 546,442 kg/jam + Total = 675,074 kg/jam

Tambahan untuk faktor keamanan diambil 30 % maka:

Total uap yang harus dihasilkan = 1,3 x 675,074 = 877,596 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 lemak cokelat mentah adalah sebagai berikut:

6.2.1 Kebutuhan air pendingin

Air pendingin dibutuhkan pada kondensor dengan sumber air dari water cooling tower.

a. Water Cooling Tower

Water cooling tower dapat mendinginkan air dengan menggunakan udara dimana suhu keluar 24 o_{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:

Wm = We + Wd + Wb (Perry, 1999) We = 0,00085 Wc (T1-T2)

1 S

We Wb

− =

Dimana:

Wm = Air segar yang harus ditambahkan (m3_/jam) We = Air yang hilang akibat penguapan (m3_/jam) Wb = Air yang terhembus (m3_/jam)

Wd = Air yang hilang sepanjang aliran (m3_/jam) = 0,1 – 0,2 %, diambil 0,2 %

Wc = Kebutuhan air pendingin (m3_/jam) T1 = Temperatur masuk = 45 0_C

T2 = Temperatur keluar = 24 0_C

S = Perbandingan antara padatan terlarut dengan air yang ditambahkan adalah 3 sampai 5 (diambil S = 5 )

ρair = 1000 kg/m3

Laju volumetrik air pendingin : m = 4861,68 kg/jam

jam m 862 , 4 1000 4861,68

W_c = = 3

We = 0,00085 x 4,862 x (45 – 24) = 0,0868 m3_/jam

jam m 0,0217 1

5 0,0868

W_b = 3

− =

Diambil 0,2 %

Wd = 0,002 x 4,862 = 9,724 . 10-3 _m3_/jam

Jumlah air tambahan yang dibutuhkan untuk air pendingin dari WCT: = 0,0868 + 0,0217 + 9,724.10-3 _{= 0,118 m}3_/jam = 118,224 kg/jam

Jumlah air pendingin yang digunakan kembali: = 4861,68 - 118,224

= 4743,456 kg/jam

6.2.2 Air umpan ketel

Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali maka: - Kondensat yang digunakan kembali = 80% x 877,596 = 702,077 kg/jam - Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20% x 877,596 = 175,159 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 124 orang dan ρ air = 1000 kg/m3 _{= 1 kg/l, maka total air} kebutuhan domestik adalah:

= 124 x 6 l/jam = 744 l/jam x 1 kg/l = 744 kg/jam

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 % (118,224 + 877,596 + 175,159 + 744 ) = 95,449 kg/jam

Jadi kebutuhan total air tambahan adalah:

= 118,224 + 877,596 + 175,159 + 744 + 95,449 = 2004,428 kg/jam

6.3 Kebutuhan Udara panas

Dari perhitungan Bab III, kebutuhan udara panas untuk keperluan unit pengeringan sebanyak 2579,805 kg/jam .

6.4 Unit Pengolahan Air

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

Tabel.6.1 Kandungan air tanah diTanjung Tiram Kabupaten Asahan

No Parameter Kadar (mg/l)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. pH Besi (Fe2O3) Kalsium (CaO) Magnesium (MgO) Natrium (Na2O) Kalium (K2O) Titanium (TiO) Alumina (Al2O3) Sulfat (SO4) Klorida (Cl) Padatan terlarut 6,9-7 0,31 2,81 0,65 1,59 6,17 -0,14 0,6 2,81 178

Sumber : Departemen Sumber Daya MineralSumut. 2006

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. Filtrasi

Filtrasi dilakukan untuk memisahkan flok, koagulan dan partikel-partikel halus 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).

3. Pengolahan air domestik

Kebutuhan air domestik = 744 kg/jam

Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 30 %

Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Nalco, 1988) Kebutuhan kaporit = (2 x 744) / (0,3 x1000.000)

= 0,005 kg/jam = 0,12 kg/hari 4. 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 + Ca}2+ _{→ Ca}2+_{R2 + 2H}+ 2H+_{R + Mg}2+ _{→ Mg}2+_{R2 + 2H}+

Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi: Ca2+_{R2 + 2 H2SO4 → CaSO4 + 2H}+_R

Perhitungan Kesadahan Kation

Dari Tabel 6.1 di atas diketahui bahwa air sumur bor Asahan mengandung Ca2+_, Mg2+_{, Na}+_{, K}+ _{dan Fe}3+ _{masing-masing dengan kadar 2,81 mg/l; 0,65 mg/l; 1,59} mg/l; 6,17 mg/l dan 0,31 mg/l.

• Kebutuhan air yang akan diolah = 175,159 kg/jam

• Total kesadahan kation = 2,81 + 0,65 + 0,31 + 1,59 + 6,17 = 11,53 mg/l

• Densitas air = 1000 kg/m3

Volume = 0,175m _jam 0,775galon_menit 1000 175,159 ρ m 3 = = =

1 mg/l = grain_galon 17,1

1

Total muatan = kgrain

1000 1 x menit galon 775 , 0 x galon 17,1 grain 11,53

= 5,226 x 10-4 _{kgrain/menit = 0,753 kgrain/hari}

Digunakan ion exchanger 1 unit dengan service flow maksimum 19 galon/menit. Dari Tabel 12.4 Nalco (1988), diperoleh data sebagai berikut:

Diameter tangki : 1 ft Luas permukaan, A : 0,7854 ft2

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/ft3 _{(Nalco, 1988).}

Kebutuhan resin = 0,044ft /hari kgrain/ft 17 i kgrain/har 753 , 0 ₃ 3 = Tinggi yang dapat ditempati oleh resin

ft 0,056 7854 , 0 0,044 permukaan luas resin kebutuhan

h= = =

Faktor kelonggaran diambil 80 %, maka tinggi resin h = 1,8 x 0,056 = 0,101 ft

Tinggi minimum resin = 2,5 ft (Nalco,

1988)

Regenerasi

Volume resin, V = h x A = 2,5 x 0,7854 = 1,9635 ft3

Siklus regenerasi, t

0,753 17 x 1,9635 muatan total resin kapasitas x resin volume = =

= 44,329 hari

Sebagai regeneran digunakan H2SO4, dimana pemakaiannya sebanyak 8 lb H2SO4/ft3 _{untuk setiap regenerasi (Nalco, 1988)}

Kebutuhan H2SO4 =

resin kapasitas regenerasi kapasitas x muatan Total = 3 3 4 2 ft kgrain 17 ft SO H lb 8 x hari kgrain 0,753

= 0,354

hari regenerasi 44,329 1 x regenerasi lb

= 0,008 lb/hari = 0,004 kg/hari

b. Penukar Anion (Anion Exchanger)

Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek R-Dowex.

Reaksi yang terjadi:

2ROH + SO42- _{→ R2SO4 + 2OH} ROH + Cl- _{→ RCl + OH}

-Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2ROH

RCl + NaOH → NaCl + ROH

Perhitungan Kesadahan Anion

Dari Tabel 6.1 diketahui air sumur bor Asahan mengandung SO42- _{dan Cl}- masing-masing dengan kadar 0,6 mg/l dan 2,81 mg/l.

LD.4 Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM) PM =

penjualan total

pajak sebelum Laba

x 100 %

PM =

3.558 803.438.92 Rp 4.564,-228.271.16 Rp

x 100 % = 28,41 %

Profit margin sebesar 28,41 % menunjukkan keuntungan perusahaan yang diperoleh tiap tahunnya.

B. Break Even Point (BEP) BEP =

Variabel Biaya Penjualan Total Tetap Biaya

− x 100 %

BEP = ₋ − ₋

5.426, 530.510.41 Rp 558 . 923 . 438 . 803 Rp . .568, 44.657.343 Rp x100% = 16,36 %

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 = 1893,94 kg x 16,36 % = 309,892 kg

Kapasitas produksi tepung cokelat pada titik BEP = 1648,791 kg x 16,36%

= 269,780 kg

Nilai penjualan pada titik BEP = 16,36 % x Rp

= Rp 131.460.975.956,-C. Return Of Network (RON)

RON =

Sendiri Modal

pajak setelah Laba

x 100 %

POT = 394 , 0

1

x 1 Tahun= 2,5 Tahun

POT selama 2,5 tahun merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa perusahaan beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun.

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 hasi perhitungan diperoleh IRR sebesar 48,12 %

0

1E+11

2E+11

3E+11

4E+11

5E+11

6E+11

7E+11

8E+11

9E+11

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

kapasitas (%)

N

il

a

i

(R

p

Penjualan

Biaya tetap

Biaya variabel

Biaya produksi

Gambar LD.1 Break Even Chart Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi

10 538.251.465.406 161.434.175.537 376.817.289.869 2.047.825.153 378.865.115.022 0,0198 7.513.935.529 0,0185 7.024.605.416

Hasil 1.045.145.310 -7.951.565.568

%) 48 % 49 ( ) 568 . 565 . 951 . 7 ( 310 1.045.145.

310 1.045.145. %

49 −

− − +

= IRR

= 48,12 %