Pra Rancangan Pembuatan Glukosa Monohidrat Dari Ubi Ayu (Cassava) Dengan Kapasitas Produksi 14.100 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PEMBUATAN GLUKOSA MONOHIDRAT
DARI UBI KAYU (CASSAVA) DENGAN KAPASITAS
PRODUKSI 14.100 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan
OLEH :
NIM : 035201037
FRANSISKA ELISABETH
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
(2)
INTISARI
Pati adalah salah satu jenis polisakarida yang amat luas tersebar di alam. Pati disimpan sebagai cadangan makanan bagi tumbuhan di dalam biji buah (padi, jagung), di dalam umbi (ubi kayu, ubi jalar, garut) dan pada batang (sagu, aren). Peranan ubi kayu sebagai bahan baku sangat banyak dibutuhkan, karena dewasa ini banyak industri kecil maupun industri besar menggunakan ubi kayu sebagai bahan baku dari produk yang dihasilkan, misalnya sebagai bahan pakan, industri pati, industri sirup glukosa, dan industri yang merupakan gula cair.Pra-rancangan pabrik pembuatan Glukosa Monohidrat ini dibuat dengan proses hidrolisa dengan cara mengasamkan suspensi pati.
Direncanakan Pabrik Glukosa Monohidrat ini memproduksi sekitar 14.100 ton/tahun dengan 300 hari kerja dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Labuhan Deli, Sumatera Utara dengan luas areal 12.000 m2
• Modal Investasi = Rp. 286.321.678.504,-
, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 100 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang General Manager dengan struktur oganisasi sistem garis dan staf.
Hasil ekonomi Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat dari Ubi Kayu (Cassava) adalah sebagai berikut :
• Biaya Produksi = Rp. 67.987.316.760,-
• Laba Bersih = Rp. 80.736.356.428,-
• Profit Margin = 62,91 %
• Break Even Point (BEP) = 30,79 %
• Return On Investment (ROI) = 28,20 %
• Pay Out Time (POT) = 3,5 tahun
• Return On Network (RON) = 40,33 %
(3)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
INTI SARI ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Perancangan ... I-2 1.4 Manfaat Perancangan ... I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES ... II-1
2.1 Pemanfaatan Ubi Kayu ... II-1 2.2 Pati ... II-2 2.3 Uraian Proses ... II-3 2.4 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... II-4 2.4.1 Bahan Baku ... II-4 2.4.2 Produk ... II-5
BAB III NERACA MASSA ... III-1
3.1 Neraca Massa Rotary Cooler (CO) ... III-1 3.2 Neraca Massa Mixer (MX) ... III-1 3.3 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (RH) ... III-2 3.4 Neraca Massa Filter Press-01 (FP-01) ... III-2 3.5 Neraca Massa Reaktor Netralisasi (RN) ... III-2 3.6 Neraca Massa Tangki Dekanter (DK) ... III-3 3.7 Neraca Massa Tangki Decolorizing (TD) ... III-3 3.8 Neraca MassaFilter Press 02 (FP-02) ... III-3 3.9 Neraca Massa Evaporator (EV) ... III-3 3.10 Neraca Massa Crystalizer (CR) ... III-4
(4)
3.11 Neraca Massa Screw Conveyor (SC)... III-4 3.12 Neraca Massa Rotary Dryer (RD) ... III-4
BAB IV NERACA PANAS ... IV-1
4.1 Neraca Panas Mixer (MX) ... IV-1 4.2 Neraca Panas Reaktor Hidrolisa (RH) ... IV-1 4.3 Neraca Panas Cooler (CO) ... IV-2 4.4 Neraca Panas Filter Press-01 (FP-01) ... IV-2 4.5 Neraca Panas Reaktor Netralisasi (RN) ... IV-2 4.6 Neraca Panas Tangki Dekanter (DK) ... IV-3 4.7 Neraca Panas Tangki Decolorizing (TD) ... IV-3 4.8 Neraca Panas Filter Press 02 (FP-02) ... IV-3 4.9 Neraca Panas Evaporator (EV) ... IV-3 4.10 Neraca Panas Crystalizer (CR)... IV-4 4.11 Neraca Panas Screw Conveyor (SC) ... IV-4 4.12 Neraca Panas Rotary Dryer (RD) ... IV-4 4.13 Neraca Panas Rotary Cooler (RC) ... IV-4
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1
5.1 Gudang Bahan Baku (GBB)... V-1 5.2 Tangki HCl (T-01) ... V-1 5.3 Tangki NaOH (T-02)... V-2 5.4 Mixer (MX) ... V-3 5.5 Reaktor Hidrolisa (RH) ... V-3 5.6 Cooler (CO) ... V-4 5.7 Filter Press 01 (FP-01) ... V-5 5.8 Reaktor Netralisasi (RN) ... V-5 5.9 Tangki Dekanter (DK)... V-6 5.10 Tangki Decolorizing (TD) ... V-6 5.11 Filter press 02 (FP-02) ... V-7 5.12 Tangki Evaporator (EV) ... V-7 5.13 Crystalizer (CR) ... V-8 5.14 Screw Conveyor (SC) ... V-8 5.15 Rotary Dryer (RD) ... V-9
(5)
5.16 Rotary Cooler (RC) ... V-9 5.17 Gudang Produk (GP) ... V-9 5.18 Tangki N2 (T-03) ... V-10
5.19 Belt Conveyor (BC-01) ... V-10 5.20 Bucklet Elevator-01 (BE-01) ... V-11 5.21 Belt Conveyor (BC-02) ... V-11 5.22 Belt Conveyor (BC-03) ... V-11 5.23 Belt Conveyor (BC-04) ... V-12 5.24 Bucklet Elevator-02 (BE-02) ... V-12 5. 25 Pompa HCl (P-01) ... V-13 5.26 Pompa Mixer (P-02) ... V-13 5.27 Pompa Cooler (P-03) ... V-13 5.28 Pompa Filter Press 01 (P-04) ... V-13 5.29 Pompa Reaktor Netralisasi (P-05) ... V-14 5.30 Pompa Dekanter (P-06) ... V-14 5.31 Pompa NaOH (P-07) ... V-14 5.32 Pompa Decolorizing (P-08) ... V-14 5.33 Pompa Umpan Evaporator(P-09) ... V-15 5.34 Pompa Evaporator(P-10) ... V-15
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-8 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-9 6.2.1 Pencegahan terhadap Bahaya Kebakaran dan Peledakan ... VI-10 6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri ... VI-10 6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik ... VI-11 6.2.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-11 6.2.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis ... VI-11
BAB VII UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH ... VII-1
7.1 Kebutuhan Air ... VII-1 7.1.1 Screening ... VII-6 7.1.2 Klarifikasi ... VII-6
(6)
7.1.3 Filtrasi ... VII-7 7.1.4 Demineralisasi ... VII-8 7.1.5 Deaerator ... VII-11 7.2 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11 7.3 Kebutuhan Listrik... VII-12 7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-12 7.5 Unit Pengolahan Limbah... VII-14
7.5.1 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge
(Lumpur Aktif) ... VII-15
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.1.1 Faktor Utama ... VIII-1 8.1.2 Faktor Khusus ... VIII-2 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... XI-1
9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.2Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4 9.4 Uraian Proses ... IX-5 9.4.1 General Manager ... IX-5 9.4.2 Manajer Finansial dan Marketing ... IX-6 9.4.3 Manajer SDM/Umum ... IX-6 9.4.4 Manajer Produksi ... IX-6 9.4.5 Manajer Teknik ... IX-6 9.4.6 Kepala Seksi Pembelian ... IX-7 9.4.7 Kepala Seksi Marketing ... IX-7 9.4.8 Kepala Seksi Personalia ... IX-7 9.4.9 Kepala Seksi General Affair ... IX-7 9.4.10 Kepala Seksi Keamanan ... IX-7 9.4.11 Kepala Seksi Instrumentasi ... IX-7
(7)
9.4.12 Kepala Seksi Maintanance dan Listrik ... IX-8 9.4.13 Kepala Seksi Proses ... IX-8 9.4.14 Kepala Seksi Utilitas ... IX-8 9.4.15 Kepala Seksi Laboratorium ... IX-8 9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... IX-8 9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ... IX-8 9.5.2 Pengaturan Jam Kerja ... IX-9 9.6 Kesejahteraan Tenaga Kerja ... IX-11
BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1
10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)... X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ... X-2 10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ... X-4 10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ... X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.5.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.5.2 Break Even Point (BEP)... X-5 10.5.3 Return on Investment (ROI) ... X-6 10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-6 10.5.5 Return on Network (RON) ... X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-7
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1 LAMPIRAN C SPESIFIKASI ALAT ... LC-1 LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ... LD-1 LAMPIRAN E ANALISA EKONOMI ... LE-1
(8)
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Glukosa Monohidrat di Indonesia ... I-2 Tabel 2.1 Kandungan Zat Racun pada Ubi Kayu ... II-1 Tabel 2.2 Standart Kualitas Ubi Kayu ... II-2 Tabel 2.3 Komposisi Kimia Beberapa Bagian Hasil Tanaman Kayu dan
Tepung Tapioka ... II-5 Tabel 3.1 Neraca Massa Rotary Cooler (CO) ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer (MX) ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (RH) ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Filter Press-01 (FP-01) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Reaktor Netralisasi (RN) ... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Tangki Dekanter (DK)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Tangki Decolorizing (TD) ... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Filter Press 02 (FP-02)... III-3 Tabel 3.9 Neraca Massa Evaporator (EV) ... III-3 Tabel 3.10 Neraca Massa Crystalizer (CR) ... III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa Screw Conveyor (SC)... III-4 Tabel 3.12 Neraca Massa Rotary Dryer (RD) ... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas Mixer (MX) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor Hidrolisa (RH) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler (CO) ... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas Filter Press-01 (FP-01) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Reaktor Netralisasi (RN) ... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Tangki Dekanter (DK) ... IV-3 Tabel 4.7 Neraca Panas Tangki Decolorizing (TD) ... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Filter Press 02 (FP-02) ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Evaporator (EV) ... IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas Crystalizer (CR) ... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Screw Conveyor (SC) ... IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas Rotary Dryer (RD) ... IV-4 Tabel 4.13 Neraca Panas Rotary Cooler (RC) ... IV-4
(9)
Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses Pada Berbagai Alat ... VII-2 Tabel 7.2 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas Pada Berbagai Alat VII-3 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin Pada Berbagai Alat ... VII-3 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli ... VII-5 Tabel 7.6 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11 Tabel 7.7 Kebutuhan Listrik ... VII-12 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat VIII-4 Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ... IX-9 Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-10
(10)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Tangki Penyimpanan Beserta Instrumennya ... VI-4 Gambar 6.2 Reaktor Beserta Instrumennya ... VI-5 Gambar 6.3 Filter press Beserta Instrumennya ... VI-5 Gambar 6.4 Evaporator Beserta Instrumennya ... VI-6 Gambar 6.5 Pompa Beserta Instrumennya ... VI-6 Gambar 6.6 Cooler Beserta Instrumennya ... VI-7 Gambar 6.7 Rotary Dryer Beserta Instrumennya... VI-7
Gambar 7.1 Flow Diagram Penolahan Limnah Secara Activated Sludge VII-16
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Glukosa Monohidrat ... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Glukosa Monohidrat ... IX-12
(11)
INTISARI
Pati adalah salah satu jenis polisakarida yang amat luas tersebar di alam. Pati disimpan sebagai cadangan makanan bagi tumbuhan di dalam biji buah (padi, jagung), di dalam umbi (ubi kayu, ubi jalar, garut) dan pada batang (sagu, aren). Peranan ubi kayu sebagai bahan baku sangat banyak dibutuhkan, karena dewasa ini banyak industri kecil maupun industri besar menggunakan ubi kayu sebagai bahan baku dari produk yang dihasilkan, misalnya sebagai bahan pakan, industri pati, industri sirup glukosa, dan industri yang merupakan gula cair.Pra-rancangan pabrik pembuatan Glukosa Monohidrat ini dibuat dengan proses hidrolisa dengan cara mengasamkan suspensi pati.
Direncanakan Pabrik Glukosa Monohidrat ini memproduksi sekitar 14.100 ton/tahun dengan 300 hari kerja dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Labuhan Deli, Sumatera Utara dengan luas areal 12.000 m2
• Modal Investasi = Rp. 286.321.678.504,-
, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 100 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang General Manager dengan struktur oganisasi sistem garis dan staf.
Hasil ekonomi Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat dari Ubi Kayu (Cassava) adalah sebagai berikut :
• Biaya Produksi = Rp. 67.987.316.760,-
• Laba Bersih = Rp. 80.736.356.428,-
• Profit Margin = 62,91 %
• Break Even Point (BEP) = 30,79 %
• Return On Investment (ROI) = 28,20 %
• Pay Out Time (POT) = 3,5 tahun
• Return On Network (RON) = 40,33 %
(12)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pati adalah salah satu jenis polisakarida yang amat luas tersebar di alam. Pati disimpan sebagai cadangan makanan bagi tumbuhan di dalam biji buah (padi, jagung), di dalam umbi (ubi kayu, ubi jalar, garut) dan pada batang (sagu, aren). Tanaman ubi kayu termasuk dalam keluarga Euphorbiaceae dari genus Manihot. Potensi tanaman ubi kayu sebagai bahan pokok sudah dikenal orang sejak zaman maya di Amerika Serikat sekitar 2000 tahun yang lalu, atau bahkan jauh sebelumnya (Tjokroadikoesoemo, 1993).
Peninggalan-peninggalan arkeologi yang ditemukan menunjukkan bahwa budi daya tanaman ini terdapat di Peru, Venezuela dan Kolombia, serta telah dilakukan sejak permulaan abad Masehi. Prinsip-prinsip ekstraksi pati yang dikembangkan oleh bangsa Maya pada awal pembudidayaan ubi kayu masih diterapkan dalam industri pati secara modern dewasa ini.
Ubi kayu dapat dimakan dalam berbagai jenis makanan, misalnya digoreng, dikukus, dibakar, diolah menjadi berbagai macam makanan, diragikan menjadi tapai, dapat dibuat tiwul, gatot dan macam-macam makanan lainnya. Ubi kayu dapat juga diolah menjadi tepung tapioka, gaplek, dan pelet sebagai pakan ternak.
Di Amerika Utara dan Eropa tepung tapioka diolah menjadi puding, bahan pengental untuk gravies (saus kuah daging), atau sebagai bahan pengikat pada pembuatan permen. Tepung ubi kayu dapat juga diproses menjadi sejenis gula cair yang dinamakan High Fructose Syrup (HFS).
Pemakaian glukosa di Indonesia setiap tahun mengalami peningkatan dan untuk memenuhi kebutuhan konsumen dalam negeri maka perlu diimpor. Tabel 1.1 menampilkan data impor glukosa yang tercatat selama 7 tahun terakhir. Maka jumlah kapasitas yang di pakai dalam Pra Perancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat Dari Pati Ubi Kayu 14.100 ton/tahun kurang lebih sebesar 60 % dari jumlah data glukosa Monohidrat di Indonesia selama 7 tahun terakhir.
Peranan ubi kayu sebagai bahan baku sangat banyak dibutuhkan, karena dewasa ini banyak industri kecil maupun industri besar menggunakan ubi kayu
(13)
sebagai bahan baku dari produk yang dihasilkan, misalnya sebagai bahan pakan, industri pati, industri sirup glukosa, dan industri yang merupakan gula cair.
Tabel 1.1 Data Glukosa Monohidrat di Indonesia
Tahun Jumlah (kg) Nilai (Rp)
2001 950.436 3.924.850.000
2002 1.320.436 5.156.960.000
2003 1.800.386 7.595.700.000
2004 2.334.954 11.127.210.000
2005 3.889.264 11.331.020.000
2006 5.443.574 11.534.830.000
2007 6.997.884 11.738.640.000
Sumber: Badan Pusat Statistik Sumatera Utara (2007)
1.2Perumusan Masalah
Kebutuhan pasar menyebabkan pentingnya pertimbangan pembangunan pabrik glukosa monohidrat dari ubi kayu yang efisien, ekonomis dan ramah lingkungan. Pra rancangan pabrik glukosa monohidrat diharapkan dapat menjadi solusi yang tepat untuk memenuhi kriteria tersebut, selain sebagai pemanfaatan potensi alam yang belum dimanfaatkan. Pertimbangan untuk mendirikan pabrik diharapkan dapat memenuhi kebutuhan glukosa dalam negeri tanpa harus melakukan impor dari luar negeri.
1.3Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan pabrik pembuatan glukosa monohidrat adalah merencanakan pendirian pabrik glukosa monohidrat dengan proses hidrolisa dari bahan baku ubi kayu.
(14)
1.4Manfaat Perancangan
Manfaat pendirian pabrik pembuatan Glukosa monohidrat adalah memberi gambaran kelayakan (feasibility) pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik, sebagai acuan, masukan dan bahan perbandingan dalam riset pembuatan glukosa monohidrat.
(15)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES
2.1 Pemanfaatan Ubi Kayu
Ubi kayu sebagai bahan penyusun pakan, baik dalam bentuk umbi segar, gaplek ataupun yang telah diperkaya dengan bahan lain, misalnya bungkil kacang kedelai yang mampu menghasilkan bahan pakan yang berkualitas.
Kelemahan dari ubi kayu ini meliputi beberapa hal diantaranya disebabkan karena kandungan lemak dan proteinnya sangat rendah dan mengandung racun glukosida sianogenik yang sewaktu hidrolisis dapat menghasilkan asam sianida dan glukosa, dimana pada kadar yang tinggi racun ubi kayu dapat menyebabkan penyakit keracunan yang dinamakan dengan tropical atzic neutropathy.
Untuk menghilangkan racun yang terdapat pada ubi kayu dapat dilakukan dengan cara sederhana, diantaranya dengan penggorengan, pengkukusan, penjemuran dan diolah menjadi makanan lain.
Menurut Tjokroadikoesoemo (1993), berdasarkan kandungan zat racunnya ubi kayu dapat dibedakan seperti terlihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2.1 Kandungan zat racun pada ubi kayu
Tingkat Kandungan Kandungan Kadar HCN
Tinggi > 100 mg/kg umbi basah kupas
Sedang 50-100 mg/kg umbi basah kupas
Tidak beracun < 50 mg/kg umbi basah kupas
Pembeli ubi kayu untuk kepentingan pakan yang besar dewasa ini adalah pabrik-pabrik pakan di negara-negara Masyarakat Ekonomi Eropa (MEE) yang mengimpor sebagian besar kebutuhannya dari Thailand. Indonesia sendiri pada tahun 1975 dan 1976 mengekspor gaplek dari Lampung sebanyak 180 dan 140 ribu ton.
Potensi ekonomi negara-negara MEE bagi ubi kayu sebagian bahan baku penyusun pakan telah diketahui sejak tahun 1960-an. Pesatnya pertumbuhan permintaan terhadap ubi kayu sebagai bahan penyusun pakan di eropa berkaitan erat dengan kebijaksanaan pertanian bersama (Common Agricultural Policy) di
(16)
negara-negara MEE sehubungan dengan harga-harga energi dan protein di pasaran internasional.
Tabel 2.2 Standart kualitas ubi kayu
Komponen Kualitas
Kelembaban < 13 – 14 %
Kandungan pati > 70 – 75 %
Kandungan serat < 5 %
Bahan asing 35 %
Sumber : Tjakroadikoesoemo (1993)
2.2 Pati
Pati (C6H10O5)n
1. Pati yang belum termodifikasi, yaitu semua pati yang dihasilkan dari pabrik pengolahan dasar, misalnya tepung dari tapioka.
telah dikenal di Mesir sejak 4000 tahun sebelum Masehi. Bahan ini dapat diperoleh dari berbagai macam tumbuh-tumbuhan terutama dari jagung, ubi kayu, ubi jalar, kentang, padi, gandum, dan sorgum.
Di dalam perdagangan, dikenal 2 (dua) macam pati yaitu :
2. Pati yang telah termodifikasi, yaitu melalui cara hidrolisis oksidasi dan subsitusi.
Produk-produk modifikasi tersebut diantaranya adalah :
a. Thin boiling starch
Pati ini biasanya dibuat dengan cara mengasamkan suspensi pati sampai pH tertentu, memanaskannya pada kondisi suhu tertentu sampai diperoleh derajat konversi atau modifikasi yang diinginkan.
b. Pati teroksidasi
Pati teroksidasi dibuat dengan cara yang sama dengan thin boiling starch, tetapi bahan konversinya digunakan natrium hipoklorit sebagai ganti asam.
(17)
2.3 Uraian Proses
Pabrik pembuatan glukosa monohidrat ini menggunakan bahan baku ubi kayu
(Cassava). Bahan baku pati ubi kayu dari gudang bahan baku (GBB) dimasukkan ke
dalam Mixer (MX), dimana pati ubi kayu dicampur dengan air untuk membentuk
slurry. Kemudian slurry pati tersebut dimasukkan ke dalam Reaktor Hidrolisa (RH)
untuk menghasilkan sirup glukosa dengan menambahkan katalis asam yaitu HCl. Proses ini berlangsung pada suhu 1350C dan tekanan 1 atm.
Reaksinya : C6H12O6 + C12H22O11 + H2O 3C6H12O6 Glukosa pati air sirup glukosa
Sirup glukosa kemudian didinginkan dengan Cooler (CO) sampai temperatur 500C dan selanjutnya sirup glukosa dimasukkan ke dalam Filter Press 01 (FP-01)
untuk memisahkan sirup glukosa (filtrat) dari sisa pati, protein, lemak, dan impuritis yang tidak bereaksi dan dibawa ke pengolah limbah.
Kemudian sirup glukosa dinetralisasi dengan larutan basa, yaitu NaOH di dalam Reaktor Netralisasi (RN). NaOH dengan kondisi 600C dan 1 atm ini bereaksi dengan HCl yang membentuk NaCl. Hasil netralisasi kemudian dipisahkan lagi dari NaCl yang terbentuk. Pemisahan ini dilakukan menggunakan Tangki Dekanter (TD)
pada kondisi 600C dan 1 atm. Sirup glukosa yang diperoleh kemudian dijernihkan di dalam Tangki Decolorizing (TD) pada kondisi 800C dan 1 atm yang berisi karbon aktif untuk menyerap zat warna yang timbul saat hidrolisa.
Selanjutnya karbon aktif yang digunakan dipisahkan dari sirup glukosa menggunakan Filter Press 02 (FP-02) sehingga diperoleh sirup glukosa yang jernih dan dimasukkan ke dalam tangki penampung. Sirup glukosa yang jernih kemudian diuapkan di dalam Evaporator (EV) untuk mendapatkan sirup glukosa yang lebih pekat sampai konsentrasi 78%.
Kemudian dilakukan pengkristalan guna membentuk sirup glukosa menjadi kristal glukosa monohidrat dengan jalan mendinginkan sirup glukosa di dalam tangki
Cristalizer (CR) pada suhu 300C dengan penambahan N2 agar kristal gula tidak
rusak. Kristal glukosa monohidrat yang terbentuk kemudian dimasukkan ke dalam
Screw Conveyor (SC)
(18)
Setelah itu kristal glukosa monohidrat dikeringkan di dalam Rotary Dryer (RD) dengan suhu 110 0C dan 1 atm sampai kandungn air dalam kristal glukosa monohidrat berkurang. Kristal glukosa monohidrat yang telah dikeringkan kemudian didinginkan dengan Rotary Cooler (RC) dan disimpan dalam gudang produk (GP) pada suhu 300
a. Tinggi pohon 0,9 – 4,6 meter C.
2.4 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.4.1 Bahan Baku
2.4.1.1 Ubi Kayu
Sifat Fisik
b. Umur 9 -24 bulan
c. Hasil optimum pada umur 9 – 12 bulan d. Ukuran umbi 30 – 45 cm
e. Berat umbi 0,9 – 2,3 kg f. Diameter 5 -15 cm
g. Ukuran partikel rata-rata 20 mesh h. Temperatur awal gelatinasi 52 0 i. Temperatur akhir gelatinasi 64
C 0
j. Konsentrasi 3,54 % zat kering C
k. Viskositas pada 71 0C = 100 gr/cm l. Viskositas pada 96
3
0
C = 55 gr/cm
Sumber: Paul dan Palmer (1982)
Sifat Kimia
3
a. Tidak tahan lama b. Mudah rusak
c. Banyak mengandung pati yang dapat diolah lebih lanjut menjadi produk lain, seperti glukosa, etanol dan lain-lainnya.
Pada proses pembuatan etil-alkohol dari ubi kayu sangat dipengaruhi oleh waktu panen. Komponen pati dari ubi kayu yang tinggi memungkinkan hasil yang baik.
(19)
Tabel 2.3 Komposisi kimia beberapa bagian hasil tanaman ubi kayu dan tepung tapioka
Komponen Ubi kayu (%) Tepung tapioka (%)
Air 65 % 10 %
Karbohidrat 30,93 % 85 %
Abu 1 % 2,66 %
Serat kasar 15 % 0,03 %
Lemak 0,34 % 0,6 %
HCN 0,02 % -
Protein 1,2 % 1,5 %
K, P, Ca, Mg dan Fe 0,51 % 0,21 %
Sumber: Tjakroadikoesoemo (1993)
2.4.2 Produk
2.4.2.1 C6H12O6.H2O (Glukosa monohidrat)
Sifat Fisik
a. BM = 198,17 gr/ml
b. pH = 5-7
c. Melting point = 1460
a. Dihidrasi oleh asam menghasilkan molekul D-glukosa C
d. Berasa manis
e. Sebagai sumber energi f. Termasuk monosakarida Sifat Kimia
b. Bereaksi negatif dengan reagen tollen c. Larut dalam air
(20)
BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada tiap unit peralatan diperoleh dari lampiran A sebagai berikut:
3.1 Rotary Cooler (RC)
Tabel 3.1 Perhitungan Neraca Massa pada Rotary Cooler (RC)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 23 Alur 24
C6H12O6.H2O 1.948,548 1.948,548
H2O 9,785 9,785
Total 1.958,333 1.958,333
3.2 Mixer (MX)
Tabel 3.2 Perhitungan Neraca Massa pada Mixer (MX)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (1) alur (2) alur (3)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa
1.249,155 1.989,504 52,9125 141,805 52,9125 429,225 317,4735
7.861,266
1.249,155 9.850,769 52,9125 141,805 52,9125 429,225 317,4735
Total 4.232,989 7.861,266 12.094,2535
(21)
3.3 Reaktor Hidrolisa (RH)
Tabel 3.3 Perhitungan Neraca Massa pada Reaktor Hidrolisa (RH):
Komponen Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
alur (3) alur (4) alur (5) alur (6)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa HCl 1.249,155 9.850,77 52,9125 141,805 52,9125 429,225 317,4735 21,165 402,1335 65,8035 124,9155 9.937,739 52,9125 141,805 52,9125 429,225 317,4735 402,1335
Total 12.094,2535 423,2985 65,8035 8.388,9037
12.583,355 12.583,355
3.4 Filter Press-01 (FP-01)
Tabel 3.4 Perhitungan Neraca Massa pada Filter Press-01 (FP-01):
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (7) alur (8) alur (9)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa HCl 124,9155 9.947,6865 52,9125 141,805 52,9125 429,225 1.778,4745 402,1335 124,9155 9,9477 52,9125 141,805 52,9125 429,225 1,7784 0,402 9.937,7385 1.776,696 401,7315
Total 12.583,3555 457,2415 12.126,114
12.583,3555 12.583,3555
3.5 Reaktor Netralisasi (RN)
Tabel 3.5 Perhitungan Neraca Massa pada Reaktor Netralisasi (RN)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (9) alur (10) alur (11)
Air Glukosa HCl NaOH NaCl 9.947,6865 1.776,696 401,7315 23,1975 440,76 10.171,0909 1.774,92 644,0605
Total 12.126,114 463,9575 12.590,0715
(22)
3.6 Tangki Dekanter (TD)
Tabel 3.6 Perhitungan Neraca Massa pada Tangki Dekanter (DK)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (11) alur (12) alur (13)
Air Glukosa NaCl 10.171,0909 1.774,92 644,0605 10,1712 1,77492 644,0605 10.160,9197 1.773,144
Total 12.590,0715 656,0071 11.934,0637
12.590,0715 12.590,0715
3.7 Tangki Decolorizing (TD)
Tabel 3.7 Perhitungan Neraca Massa pada Tangki Decolorizing (TD)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (13) alur (14) alur (15)
Glukosa Air Karbon Aktif 1.773,144 10.160,9197 93,1257 1.773,144 10.160,9197 93,1257
Total 11.934,0637 93,1257 12.027,1894
12.027,1894 12.027,1894
3.8 Filter Press 02 (FP-02)
Tabel 3.8 Perhitungan Neraca Massa pada Filter Press 02 (FP-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (15) alur (16) alur (17)
Glukosa Air Karbon Aktif 1.773,144 10.160,9197 93,1257 1,7731 10,1608 93,1257 1.771,371 10.150,7589
Total 12.027,1894 105,0595 11.922,1299
12.027,1894 12.027,1894
3.9 Evaporator (EV)
Tabel 3.9 Perhitungan Neraca Massa pada Evaporator (EV)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (17) alur (18) alur (19)
Glukosa Air Uap Air 1.771,371 10.150,7589 7.917,5919 1.771,371 2.233,167
Total 11.922,1299 7.917,5919 4.004,538
(23)
3.10 Crystalizer (CR)
Tabel 3.10 Perhitungan Neraca Massa pada Crystalizer (CR)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (19) alur (20)
Glukosa Air C6H22O
1.771,371 2.233,167 11
2.055,990 1.948,548
Total 4.004,538 4.004,538
3.11 Screw Conveyor (SC)
Tabel 3.11 Perhitungan Neraca Massa pada Screw Conveyor (SC)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (20) alur (21)
Air C6H22O
2.055,990 1.948,548 11
2.055,990 1.948,548
Total 4.004,538 4.004,538
3.12 Rotary Dryer (RD)
Tabel 3.12 Perhitungan Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (21) alur (22) alur (23)
Air Uap Air C6H22O
2.055,990 1.948,548 11
2.046,1987
9,7917 1.948,548
(24)
BAB IV
NERACA ENERGI
Hasil perhitungan neraca energi pada tiap unit peralatan diperoleh dari lampiran B sebagai berikut :
4.1Mixer (MX)
Tabel 4.1 Perhitungan Neraca Panas pada Mixer (MX)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (1) alur (2) alur (3)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa 1.939,3125 154,0245 68,7862 308,4255 126,1965 1.318,143 497,9565 608,592 1.939,3125 762,6130 68,7862 308,4255 126,1965 1.318,143 497,9565
Total 4.412,9447 608,592 5.021,4367
5.021,4367 5.021,4367
4.2Reaktor Hidrolisa (RH)
Tabel 4.2 Perhitungan Neraca Panas pada Reaktor Hidrolisa (RH)
Komponen Masuk (kkal/jam)
Keluar (kkal/jam)
alur (3) alur (4) alur (5) alur (6)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa HCl Panas reaksi Steam 1.939,3125 762,613 68,7862 308,4255 126,1965 1.318,143 497,9565 1,638 84,9705 5,0943 28.538,6865 5.407.728,26 4.266,4888 5.376.658,464 1.524,9382 6.785,3715 2.776,3185 28.999,158 10.955,058 9.346,7889
Total 5.021,4367 86,6085 5.436.272,04 5.441.380,086
(25)
4.3Cooler (CO)
Tabel 4.3 Perhitungan Neraca Panas pada Cooler (CO)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Alur (6) alur (7)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa HCl Air pendingin 4.266,4888 5.376.658,464 1.524,9382 6.785,3715 2.776,3185 28.999,158 10.955,058 9.346,7889 - 5.402.415,447 969,6565 12.812,6205 346,5768 1.542,1299 630,981 6.590,718 13.947,6865 2.124,27
Total 38.964,6393 38.964,6393
4.4 Filter Press-01 (FP-01)
Tabel 4.4 Perhitungan Neraca Panas pada Filter press-01 (FP-01)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (7) alur (8) alur (9)
Pati Air Lemak Protein Impuritis Serat Glukosa HCl 969,6565 12.812,6205 346,5768 1.542,1299 630,981 6.590,718 13.947,6865 2.124,27 969,6565 12,813 346,5768 1.542,1299 630,981 6.590,718 13,947 2,1235 12.799,8075 13.947,285 2.122,146
Total 38.964,6393 10.108,9455 28.855,692
38.964,6393 38.964,6393
4.5 Reaktor Netralisasi (RN)
Tabel 4.5 Perhitungan Neraca Panas pada Reaktor Netralisasi (RN)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (9) alur (10) alur (11)
Air Glukosa HCl NaOH NaCl Panas reaksi Steam 12.799,8075 13.933,7385 2.122,146 -10.572,5326 20.067,1915 1,7955 621,030 14.798,937 19.487,734 4.686,5055
Total 38.350,3515 622,8255 38.973,177
(26)
4.6 Tangki Dekanter (DK)
Tabel 4.6 Perhitungan Neraca Panas pada Tangki Dekanter (DK)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (11) alur (12) alur (13)
Air Glukosa NaCl 14.798,937 19.487,734 4.686,5055 14,799 19,488 4.686,495 14.784,138 19.468,2345
Total 38.973,177 4.720,782 34.252,3725
38.973,177 38.973,177
4.7 Tangki Decolorizing (TD)
Tabel 4.7 Perhitungan Neraca Panas pada Tangki Decolorizing (TD)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (13) alur (14) alur (15)
Air Glukosa Karbon Aktif Steam 14.784,138 19.468,2345 5.840,8815 78,225 8.718,0585 30.592,9395 860,481
Total 40.093,254 78,225 40.171,479
40.171,479 40.171,479
4.8 Filter Press-02 (FP-02)
Tabel 4.8 Perhitungan Neraca Panas pada Filter Press-02 (FP-02)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (15) alur (16) alur (17)
Air Glukosa Karbon Aktif 8.718,0585 30.592,9395 860,481 8,718 30,5925 860,481 8.709,3405 30.562,3495
Total 40.171,479 899,7915 39.271,69
40.171,479 40.171,479
4.9 Evaporator (EV)
Tabel 4.9 Perhitungan Neraca Panas pada Evaporator (EV)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (17) alur (18) alur (19)
Air Glukosa Uap Air Steam 8.709,3405 30.562,3495 5.442.497,336 4.281.352,31 1.147.627,202 52.789,515
Total 5.481.769,026 4.281.352,31 1.200.416,717
(27)
4.10 Crystalizer (CR)
Tabel LB.10 Perhitungan Neraca Panas pada Crystalizer (CR)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (19) alur (20)
Air Glukosa C6H12O6.H2O N 1.147.627,202 52.789,515 - 1.197.201,252 2 159,168 3.056,2974
Total 3.215,4654 3.215,4654
4.11 Screw Conveyor (SC)
Tabel LB. 11 Perhitungan Neraca Panas pada Screw Conveyor (SC)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (20) alur (21)
Air
C6H12O6.H2
159,168 3.056,2974 O
159,168 3.056,2974
Total 3.215,4654 3.215,4654
4.12 Rotary Dryer (RD)
Tabel LB. 12 Perhitungan Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD)
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
alur (21) alur (22) alur (23)
Air C6H12O6.H2 159,168 3.056,298 1.155.084,977 O Uap Air Udara panas 1.106.342,628 0.7575 51.957,057
Total 1.158.300,443 1.158.300,443
4.13 Rotary Cooler (RC)
Tabel LB. 13 Perhitungan Neraca Panas pada Rotary Cooler (RC)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
alur (23) alur (24)
Air
C6H12O6.H2
0,7575 27.506,6778 – 24.450,381 O Air pendingin 0,7575 3.056,2965
(28)
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan pada Lampiran C diperoleh spesifikasi peralatan proses yang dibutuhkan sebagai berikut :
5.1 Gudang Bahan Baku (GBB)
Fungsi : Untuk penyimpanan pati ubi kayu selama 7 hari
Jumlah : 1 unit
Jenis : Segiempat persegi panjang
Bahan kontruksi : Beton
Spesifikasi gudang pati ubi kayu :
Panjang = 13,564 m
Lebar = 6,782 m
Tinggi = 6,782 m
Kapasitas = 623,899 m
Jumlah = 1 unit
3
5.2 Tangki HCl (T-01)
Fungsi : Untuk penyimpanan HCl selama 3 hari
Jumlah : 1 unit
Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup berbentuk ellipsoidal
dan alas berbentuk datar.
Bahan kontruksi : Stainless Steel SA-340
Kapasitas : 29,473 m3
Kondisi penyimpanan:
Temperatur = 300C
(29)
Spesifikasi sebagai berikut : Silinder
- Diameter = 2,998 m
- Tinggi = 8,964 m
- Tebal = 121 in
Tutup
- Diameter = 2,998 m
- Tinggi = 0,792 m
- Tebal = 121 in
5.3 Tangki NaOH (T-02)
Fungsi : Untuk penyimpanan NaOH selama 3 hari
Jumlah : 1 unit
Jenis : Silinder vertikal dengan tutup berbentuk
ellipsoidal dan alas berbentuk datar.
Bahan : Stainless Steel SA-340
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 17,877 m3
Kondisi penyimpanan:
Temperatur = 300
Silinder
C
Tekanan = 1 atm = 14,696 psi
Spesifikasi sebagai berikut :
- Diameter = 2,529 m
- Tinggi = 7,587 m
- Tebal = 2 in
Tutup
- Diameter = 2,529 m
- Tinggi = 0,672 m
(30)
5.4 Mixer (MX)
Fungsi : Untuk pembuatan slurry
Jumlah : 1 unit
Jenis : Silinder vertikal dengan alas dan tutup berbentuk
ellipsoidal dan dilengkapi dengan pengaduk.
Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Kapasitas : 14,672 m3
Kondisi Penyimpanan: : Tekanan = 1 atm = 14,696 psia
: Temperatur = 300
Silinder
C Spesifikasi sebagai berikut :
- Diameter = 2,529 m
- Tinggi = 3,303 m
- Tebal = 81in
Tutup
- Diameter = 2,529 m
- Tinggi = 0,825 m
- Tebal = 81in
Jenis Pengaduk : Turbin impeller daun enam
Jumlah baffle : 4 buah
Diameter impeller : 0,737 ft
Daya motor : 2,272 Hp
5.5 Reaktor Hidrolisa (RH)
Fungsi : Untuk mengubah slurry menjadi larutan glukosa
Jumlah : 1 unit
Jenis : Silinder vertikal dengan tutup dan alas berbentuk
ellipsoidal serta dilengkapi dengan pengaduk dan jaket.
Bahan kontruksi : Stainless Steel SA-304
(31)
Kondisi operasi:
Waktu tinggal = 2 jam
Konversi reaksi = 90%
Tekanan = 3 atm = 44,1 Psi
Temperatur = 1350
Silinder
C Spesifikasi sebagai berikut :
- Diameter = 4,210 m
- Tinggi = 4,210 m
- Tebal = 121 in
Tutup
- Diameter = 4,210 m
- Tinggi = 1,052 m
- Tebal = 121 in
Jenis Pengaduk : Turbin impeller daun enam
Jumlah baffle : 4 buah
Diameter impeller : 0,935 m
Daya motor : 7,517 Hp
Jaket pemanas : - Diameter : 175,744 in
- Tebal jaket : 2 in
5.6 Cooler (CO)
Fungsi : Menurunkan suhu glukosa dari 1350C menjadi 500C Jenis : 1-2 Shell and tube exchanger
Jumlah : 1 Unit Diameter shell : 25 in Pitch (PT) : 1 in Diameter tube : ¾ in
Jenis tube : 18 BWG
Jumlah tube : 506 Panjang tube : 15 ft
(32)
5.7 Filter Press 01 (FP-01)
Fungsi : Untuk memisahkan sisa pati, protein, lemak, dan impuritis yang bercampur di dalam larutan glukosa
Bahan : Carbon Steel SA-333
Jenis : Plate and Frame
Spesifikasi filter penyaring :
Luas filter = 4,8 ft
Lebar = 0,4724 m
2
Panjang = 3,1 ft
Jumlah frame = 25 unit
Jumlah flat = 25 unit
5.8 Reaktor Netralisasi (RN)
Fungsi : Untuk menetralkan suasana asam di dalam larutan C6H12O6
Jumlah : 1 unit
Jenis : Silinder vertikal dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal
serta dilengkapi dengan pengaduk dan jaket
Kapasitas : 9,9288 m3
Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm
Temperatur = 60 0
Silinder
C Spesifikasi sebagai berikut :
- Diameter = 3,319 m
- Tinggi = 3,319 m
- Tebal = 2 in
Tutup
- Diameter = 3,319 m
- Tinggi = 0,0799 m
- Tebal = 2 in
Jenis Pengaduk : Turbin impeller daun enam
Jumlah baffle : 4 buah
(33)
Daya motor : 2,33 Hp
Jaket pemanas : - Diameter : 140,704 in
- Tebal jaket : 2 in
5.9 Tangki Dekanter (DK)
Fungsi : Untuk memisahkan NaCl yang bercampur di dalam larutan
glukosa
Jumlah : 1 buah
Tipe : Tangki silinder horizontal dan sisi-sisi berupa ellips
Bahan kontruksi : Stainless steel SA-304
Kapasitas : 8,01 m
Diameter tangki : 2,658 m
3
Spesifikasi Tangki Dekanter :
Panjang tangki : 5,315 m
Tinggi tangki : 2,392 m
Tebal plate : 0,159 in
5.10 Tangki Decolorizing (TD)
Fungsi : Tempat penghilangan zat pewarna yang terkandung di dalam
glukosa dengan menambahkan karbon aktif
Tipe : Tangki berbentuk silinder, bottom berbentuk konis dan tutup
berbentuk dishes (dishes head) yang dilengkapi pengaduk Bahan : Carbon steel SA-333
Kapasitas : 1.222,896 m3
Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm
Temperatur = 60 0
Silinder
C Spesifikasi sebagai berikut :
- Diameter = 8,456 m
- Tinggi = 1,839 m
(34)
Tutup
- Diameter = 8,456 m
- Tinggi = 1,693 m
- Tebal = 43 in
Jenis Pengaduk : Turbin impeller daun enam
Jumlah baffle : 4 buah
Diameter impeller : 2,818 m
Daya motor : 25 Hp
5.11 Filter press 02 (FP-02)
Fungsi : Untuk memisahkan karbon aktif yang bercampur di dalam larutan glukosa
Bahan : Carbon Steel SA-333
Jenis : Plate dan Frame
Spesifikasi filter penyaring :
Luas filter = 4,8 ft
Lebar = 1,55 ft
2
Panjang = 3,1 ft
Jumlah frame = 25 unit
Jumlah plat = 25 unit
5.12 Tangki Evaporator (EV)
Fungsi : memekatkan produk glukosa
Jumlah : 1 unit
Tipe : Basket type vertikal tube evaporator
Bahan kontruksi : Stainless steel SA-304
Kapasitas : 673,82 m
Diameter tangki = 8,859 m
3
Spesifikasi Tangki Evaporator :
Tinggi tangki = 50,20 m
Volume tangki = 970,288 m
Tebal plate =
3
4 3 in
(35)
5.13 Crystalizer (CR)
Fungsi : Untuk memperoleh kristal C6H12O6.H2O
Tipe : Swenson Walker
Bahan : Stainless steel SA-304
Kapasitas : 97,8352 m
Diameter = 3 ft
3
Spesifikasi Crystalizer :
Panjang = 12,586 ft
Putaran pengadukan = 7 rpm
Jumlah = 1 buah
5.14 Screw Conveyor (SC)
Fungsi : Mengangkut bongkahan kristal glukosa dari crystallizer
menuju rotary dryer
Jumlah : 1 unit
Bahan kontruksi : Stainless steel SA-304 Spesifikasi Screw Conveyor sebagai berikut:
Diameter flights = 12 in
Diameter pipa = 2,5 in
Diameter tangki = 2 in
Hanger centers = 12 ft
Kecepatan = 55 rpm
Kapasitas tenaga putaran = 7.600 lb/in
Diameter masukan bahan = 9 in
Daya untuk panjang 30 ft = 1,69 Hp
(36)
5.15 Rotary Dryer (RD)
Fungsi : Untuk mengeringkan kristal glukosa monohidrat
Jumlah : 1 unit
Bahan kontruksi : Stainless steel SA-304 Spesifikasi Rotary dryer :
Diameter = 23,107 ft
Panjang = 142,996 ft
Jumlah putaran = 2,323 rpm
Kecepatan putar motor= 31,848 rpm
Power = 140,97 Hp
5.16 Rotary Cooler (RC)
Fungsi : Untuk menurunkan suhu produk dari 80oC menjadi 30o
Diameter = 6,276 ft
C.
Jenis : Rotary Cooler
Bahan : Commercial Steel
Spesifikasi Rotary dryer :
Panjang = 16,615 ft = 5,064 m
Waktu tinggal = 10,462 menit
Jumlah putaran = 47,776 rpm
Power = 19,693 Hp
5.17 Gudang Produk (GP)
Fungsi : Tempat menampung produk glukosa monohidrat
Tipe : Silinder vertikal dengan alas berbentuk kerucut (hopper)
Bahan konstruksi : Stainless steel SA-304
Kapasitas : 321,975 m
Tekanan total design = 28,193 Psi 3
Spesifikasi alat :
Diameter tangki = 5,039 m
Tinggi Silinder = 7,558 m
(37)
Tinggi Tangki = 9,235 m
Tebal shell = 14in
5.18 Tangki N2 (T-03)
Fungsi : Untuk penyimpanan N2 selama 1 hari
Jumlah : 1 unit
Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup berbentuk ellipsoidal
dan alas berbentuk datar.
Bahan kontruksi : Stainless Steel SA-340
Kapasitas : 206,475 m3
Kondisi penyimpanan:
Temperatur = 300
Silinder
C
Tekanan = 1 atm = 14,696 psi
Spesifikasi sebagai berikut :
- Diameter = 5,751 m
- Tinggi = 5,751 m
- Tebal = 2 in
Tutup
- Diameter = 5,751 m
- Tinggi = 1,428 m
- Tebal = 2 in
5.19 Belt Conveyor (BC-01)
Fungsi : Untuk mengangkut pati ubi kayu dari gudang penyimpanan menuju mixer
Tipe : Inclined Belt Conveyor
Spesifikasi Belt Conveyor :
Lebar belt = 14 in
Cross-sedtional area = 0,11 ft
Kecepatan plies = 200 ft/min (normal) – 300 ft/min (maksimu) 2
(38)
Belt plies = 3 (minimum) – 5 (maksimum)
Ukuran lump = 2 mm
5.20 Bucklet Elevator-01 (BE-01)
Fungsi : Mengangkut pati ubi kayu dari Belt Conveyor-01 ke Mixer Tipe : Supercapacity conttinuous bucket elevator
Spesifikasi peralatan :
Ukuran bucket = 6 in x 4 in x 4,25 in
Jarak bucket = 12 in
Kecepatan = 225 ft/menit
Tinggi = 25 ft
Lebar Bucket = 7 in
Putaran poros = 413 rpm
HP poros = 1 HP
Rasio power yang ditambah = 0,02 HP/ft
5.21 Belt Conveyor (BC-02)
Fungsi : Untuk mengankut glukosa monohidrat dari crystalizer menuju Screw Conveyor
Tipe : Inclined Belt Conveyor
Spesifikasi Belt Conveyor :
Lebar belt = 14 in
Cross-sectional area = 0,11 ft
Kecepatan belt = 200ft/min (normal) – 300 ft/min (maksimum)
2
Belt plies = 3 (minimum) – 5 (maksimum)
Ukuran lump = 2 mm
5.22 Belt Conveyor (BC-03)
Fungsi : Untuk mengangkut glukosa monohidrat dari Screw Conveyor
menuju Rotary dryer
(39)
Spesifikasi Belt Conveyor :
Lebar belt = 14 in
Cross-sectional area = 0,11 ft
Kecepatan belt = 200ft/min (normal) – 300 ft/min (maksimum)
2
Belt plies = 3 (minimum) – 5 (maksimum)
Ukuran lump = 2 mm
5.23 Belt Conveyor (BC-04)
Fungsi : Untuk mengangkut glukosa monohidrat dari Rotary Dryer mrnuju
Rotary Cooler
Tipe : Inclined Belt Conveyor
Spesifikasi Belt Conveyor :
Lebar belt = 14 in
Cross-sectional area = 0,11 ft
Kecepatan belt = 200ft/min (normal) – 300 ft/min (maksimum)
2
Belt plies = 3 (minimum) – 5 (maksimum)
Ukuran lump = 2 mm
5.24 Bucklet Elevator-02 (BE-02)
Fungsi : Mengangkut pati ubi kayu dari Belt Conveyor – 04 ke silo produk Tipe : Supercapacity continius bucket elevator
Spesifikasi peralatan :
• Ukuran bucket = 6 in x 4 in x 4,25 in
• Jarak bucket = 12 in
• Kecepatan = 225 ft/menit
• Tinggi = 25 ft
• Lebar bucket = 7 in
• Putaran poros = 413 rpm
• HP poros = 1 HP
(40)
5. 25 Pompa HCl (P-01)
Fungsi : Memompakan HCl dari tangki HCl ke Reaktor hidrolisasi
Jumlah : 1
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 0,0146 Hp
5.26 Pompa Mixer (P-02)
Fungsi : Memompakan Slurry dari tangki mixer ke Reaktor
hidrolisasi
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 0,33 Hp
5.27 Pompa Cooler (P-03)
Fungsi : Memompakan Slurry dari Cooler ke Filter press 01
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 0,35 Hp
5.28 Pompa Filter Press 01 (P-04)
Fungsi : Memompakan Slurry dari Filter Press 01 (P-01) ke reaktor netralisasi
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
(41)
5.29 Pompa Reaktor Netralisasi (P-05)
Fungsi : Memompakan Slurry dari Reaktor Netralisasi (P-05) ke
Sentrifugal filter
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 0,35 Hp
5.30 Pompa Dekanter (P-06)
Fungsi : Memompakan Slurry dari Dekanter ke Tangki Decolorizing
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 1,117 Hp
5.31 Pompa NaOH (P-07)
Fungsi : Memompakan Slurry dari tangki Slurry ke Reaktor
hidrolisasi
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 0,0122 Hp
5.32 Pompa Decolorizing (P-08)
Fungsi : Memompakan Slurry dari tangki Decolorizing (P-08) ke
Filter press
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
(42)
5.33 Pompa Umpan Evaporator(P-09)
Fungsi : Memompakan Slurry dari Filter press ke Evaporator
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
Daya motor : 0,338 Hp
5.34 Pompa Evaporator(P-10)
Fungsi : Memompakan Slurry dari Evaporator ke Crystalizer
Jumlah : 1 unit
Tipe : Pompa sentrifugal
Bahan Konstruksi : commercial steel
(43)
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi merupakan suatu sistem atau susunan peralatan yang dipakai didalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Alat – alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar para engineer dapat memantau dan mengontrol kondisi dilapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para engineer dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses didalam pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolnya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat – alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat – alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses yang dikontrol secara manual atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan yang dikontrol secara otomatis (Perry, 1999).
Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol atau diukur oleh instrumen adalah (Considine, 1985) :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir dan level cairan
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kimia, kandungan kelembaban dan variabel lainnya.
Pada dasarnya suatu sistem pengendalian terdiri dari : 1. Elemen Perasa (Sensing Element / Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.
(44)
2. Elemen Pengukur (Measuring Element)
Elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun ketinggian fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen Pengontrol (Controlling Element)
Elemen yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan – perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang dikehendaki). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.
4. Elemen Pengontrol Akhir (Final Control Element)
Elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol kedalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batasan yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan cara mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel kedalam nilai yang diinginkan maka dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder) atau penunjuk (indicator).
Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen – instrumen adalah (Peters, dkk. 2004) :
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya
(45)
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine, 1985) : 1. Untuk variabel temperatur
a. Temperatur Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat. Dengan menggunakan TC para
engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap peralatan sehingga
temperatur peralatan tetap berada dalam range yang diinginkan. TC kadang – kadang juga dapat mencatat temperatur dari suatu peralatan secara berkala melalui Temperatur Recorder (TR)
b. Temperatur Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat.
2. Untuk variabel ketinggian permukaan cairan
a. Level Controller (LC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan didalam suatu alat. Dengan menggunakan LC para engineer
juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan didalam peralatan tersebut.
b. Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan didalam suatu alat. 3. Untuk variabel tekanan
a. Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi dari suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan perubahan tekanan dari peralatan operasi. PC dapat juga dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala melalui
Pressure Recorder (PR)
b. Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi dari suatu alat 4. Untuk variabel aliran cairan
a. 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.
b. Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
(46)
Beberapa instrumen yang digunakan dalam peralatan pabrik adalah :
1. Tangki
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 6.1 Tangki penyimpanan beserta instrumennya
2. Reaktor
Instrumen yang digunakan pada reaktor adalah Temperature Controller (TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam reaktor. Reaktor dilengkapi dengan sight glass yang berfungsi sebagai Level
Controller (LC). Reaktor juga dilengkapi dengan sensing elemen yang peka
terhadap perubahan suhu sehingga temperatur reaktor dapat dilihat pada temperatur indikator. Jika suhu terlalu tinggi, maka secara otomatis valve yang terdapat pada aliran steam akan tertutup dan sebaliknya, sehingga suhu dalam reaktor dapat dijaga. Untuk menjaga agar tekanan dalam reaktor tetap 1 atm digunakan Pressure Control (PC). Valve pada aliran steam juga dilengkapi dengan valve by pass.
LI Bahan Masuk
(47)
Gambar 6.2 Reaktor beserta instrumennya
3. Filter Press
Pada filter press terdapat pressur indikator yang berfungsi untuk menunjukkan tekanan pada filter press. Jika tekanan terlalu besar dapat mengakibatkan kerusakan pada alat.
Gambar 6.3 Filter press beserta instrumennya
4. Evaporator (EV)
Instrumen yang digunakan pada evaporator adalah Temperature Control (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur steam yang masuk ke dalam
(48)
Gambar 6.4 Evaporator beserta instrumennya.
5. Pompa
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 6.5 Pompa beserta instrumennya.
6. Cooler (C).
Instrumen yang digunakan pada cooler adalah Temperature Controller (TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperatur fluida di dalam
cooler. Apabila fluida yang keluar berada di atas temperatur yang diinginkan
dalam cooler, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan Flow
Controller (FC) untuk membuka valve sehingga laju alir air pendingin yang
masuk menjadi lebih besar.
Fluida Keluar
Fluida Keluar TC
Umpan Fluida
Fluida
Fluida FC
(49)
Gambar 6.6 Cooler beserta instrumennya.
7. Rotary Dryer
Instrumen yang digunakan pada Rotary 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 6.7 Rotary Dryer beserta instrumennya
LIC
FI FI
(50)
6.2 Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.
Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain (Peters, dkk., 2004) :
1. Meningkatkan spesialisasi keterampilan karyawan dalam menggunakan peralatan secara benar sesuai dengan tugas dan wewenang serta mengetahui cara-cara mengatasi kecelakaan kerja.
2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud dapat meliputi :
a. Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang tinggi dan bertanggungjawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan pelatihan pembinaan kepribadian
b. Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan
3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi karyawan yang tidak disiplin
Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka semakin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.
Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Peters, dkk., 2004) :
1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus
seminimal mungkin
2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik 3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas
(51)
4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin
5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran 6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya 7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran
Dalam Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut:
6.2.1 Pencegahan terhadap Bahaya Kebakaran dan Peledakan
Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja No.Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :
1. Alat pendeteksi kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal, terdiri dari :
a. Smoke detector adalah alat pendeteksi yang bekerja berdasarkan terjadinya
akumulasi asap dalam jumlah tertentu
b. Gas detector adalah alat pendeteksi yang bekerja berdasarkan kenaikan
konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar
2. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi. Alarm kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran, terdiri dari :
a. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus
(Audible alarm)
b. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh pandangan mata secara jelas (visible alarm)
3. Panel indikator kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak di ruang operator.
(52)
Upaya pencegahan dan penanganan terhadap bahaya kebakaran dan peledakan yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran, maka sistem alarm dipasang pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses 2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat man hole dan hand hole
yang cukup untuk pemeriksaan
3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, steam, dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak mengganggu pergerakan karyawan
4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station dan setiap saat harus dalam keadaan siaga
5. Tangki larutan NaOH dan HCl disimpan ditempat khusus yang aman dan dikontrol secara teratur. Tempat penyimpanan dilengkapi dengan monitor
nozzles dan sprinkler untuk menghentikan api secara otomatis.
6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri
Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan alat perlindungan (APD) diri sebagai berikut :
1. Helm
2. Pakaian pelindung 3. Sepatu pengaman 4. Pelindung mata 5. Pelindung telinga 6. Masker udara 7. Sarung tangan
(53)
6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik
Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah :
1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring atau pemutus arus listrik otomatis lainnya
2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan
3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja
4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi
5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan
6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi misalnya pada boiler, menara air harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan
6.2.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan
Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah :
1. Setiap karyawan diwajibkan 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 misalnya HCl, NaOH terutama pada bagian gudang dan laboratorium.
3. Mewajibkan karyawan memakai pelindung telinga pada saat bekerja di tempat alat yang bersuara tinggi seperti di ruang generator.
(54)
6.2.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis
Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :
1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh
2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan
3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat
4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran
5. Pada tangki yang berpengaduk, pompa ataupun alat-alat yang bergerak dan berputar lainnya harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja.
Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan yaitu (Peters, dkk., 2004) :
1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi
3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada
4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan
5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya
6. Dilakukan pengontrolan secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maintenance
(55)
BAB VII
UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
Utilitas merupakan unit penunjang kelancaran suatu proses produksi pabrik. Oleh karena itu, unit-unit harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas Pabrik Glukosa Monohidrat Dari Pati Ubi Kayu diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Kebutuhan Air
Kebutuhan air ini terdiri dari:
Kebutuhan air proses
Kebutuhan uap (steam)
Kebutuhan air pendingin
Air untuk berbagai kebutuhan 2. Kebutuhan Bahan Kimia untuk utilitas 3. Kebutuhan Tenaga Listrik
4. Kebutuhan Bahan Bakar
7.1 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air suatu pabrik meliputi air proses, uap (steam), air pendingin, dan air untuk berbagai kebutuhan. Kebutuhan air pada Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat adalah sebagai berikut :
(56)
Kebutuhan Air Proses
Perhitungan kebutuhan air proses pada Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat yang diperoleh dari Lampiran A dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini :
Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses pada Berbagai Alat
No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam)
1 2 3 4
Mixer
Reaktor Hidrolisa Tangki HCl Tangki NaOH
MX RH T-01 T-02
7.861,266 65,803 21,165 23,197
Total 7.971,432
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 % (Perry, 1999) maka : Total air yang dibutuhkan = (1 + faktor keamanan) x Kebutuhan air proses
= (1,3) x 7.971,432 kg/jam = 10.362,861 kg/jam. Diperkirakan 80% air proses dapat digunakan kembali (Evans,1978), sehingga: Air proses yang digunakan kembali = 80% × 10.362,861 kg/jam
= 8.290,288 kg/jam
Kebutuhan air tambahan untuk proses = 20% × 10.362,861 kg/jam = 2.072,572 kg/jam
Kebutuhan Uap (Steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas alat-alat perpindahan panas. Steam diproduksi dalam ketel. Perhitungan kebutuhan steam pada Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat dapat dilihat pada Tabel 7.2 di bawah ini :
(57)
Tabel 7.2 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas pada Berbagai Alat
No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam)
1. 2. 3. 4.
Reaktor Hidrolisa Reaktor Netralisasi Tangki Decolorizing Evaporator
RH RN TD EV
10.549,359 39,147 11,394 10.617,186
Total 21.217,086
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 % (Perry, 1999) maka : Total steam yang dibutuhkan = (1 + faktor keamanan) x Kebutuhan uap
= (1,3) x 21.217,086 kg/jam = 27.582,211 kg/jam.
Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali (Evans,1978), sehingga: Kondensat yang digunakan kembali = 80% × 27.582,211 kg/jam
= 22.065,769 kg/jam
Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20% × 27.582,211 kg/jam = 5.516,442 kg/jam
Kebutuhan Air Pendingin
Perhitungan kebutuhan air pendingin pada Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat yang diperoleh dari Lampiran B dapat dilihat pada Tabel 7.3 di bawah ini :
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin pada Berbagai Alat
No. Nama Alat Kode Alat Kebutuhan (kg/jam)
1. 2.
Cooler
Rotary Cooler
CO RC
361.081,569 3.268,383
Total 364.349,952
Air pendingin bekas dapat digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses
(58)
sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown (Perry, 1999).
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan :
We = 0,00085 Wc (Pers.12-10, Perry, 1999)
Dimana :
Wc = Jumlah air pendingin yang diperlukan = 364.349,952 kg/jam
T1 = Temperatur air pendingin masuk = 25 oC = 77 oF
T2 = Temperatur air pendingin keluar = 40 oC = 104 oF
Maka :
We = 0,00085 x 364.349,952 x (104-77) = 9.290,923 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1999). Diperkirakan drift loss 0,2 %, maka :
Wd = 0,002 x 9.290,923 = 18,582 kg/jam
Air yang hilang blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1999). Diperkirakan 5 siklus, maka :
Wb kg jam
S We
/ 730 , 322 . 2 1 5 9.290,923 1 = − =
− =
Sehingga air tambahan yang diperlukan = 9.290,923 + 18,582 + 2.322,730 = 11.632,236 kg/jam
Air untuk Berbagai Kebutuhan
Kebutuhan air domestik meliputi kebutuhan air rumah tangga, kantor dan lain sebagainya. Kebutuhan air untuk masyarakat industri diperkirakan 5 l/jam tiap orang. Jumlah karyawan 100 orang dan ρ air = 1000 kg/m3 = 1 kg/l, maka total air kebutuhan domestik adalah:
= 100 x 5 l/jam = 500 l/jam x 1 kg/l = 500 kg/jam
Tabel 7.4 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan
No Kebutuhan Jumlah Air (Kg/jam)
1 Domestik dan kantor 500
2 Laboratorium 50
3 Kantin dan tempat ibadah 100
4 Poliklinik 30
(59)
Maka total kebutuhan air yang diperlukan pada pengolahan awal tiap jamnya adalah : = 364.349,952 + 11.632,236 + 21.217,086 + 680 = 398.219,274 kg/jam
Densitas air pada 300C = 997,08 kg/m3
3 m 1
liter 1000 detik
3600 jam 1 997,08
4 398.219,27
x x
(App A-2.3, Geankoplis, 1977) Debit air =
= 110,94 liter/detik = 0,109 m3/detik
Sumber air yang digunakan pada Pabrik Pembuatan Glukosa Monohidrat ini berasal dari Sungai Deli, Kecamatan Labuhan Deli, Sumatera Utara. Debit air sungai 74 m3
Parameter
/detik. Kualitas air sungai Deli ini ditabulasi pada tabel berikut : Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli
Satuan Keterangan
Debit m3/detik 73
Total Amonia (NH3-N) mg/L 0,0016
Besi (Fe) mg/L 1,4
Cadmium (Cd) mg/L 0,076
Clorida (Cl) mg/L 200
Mangan (Mn) mg/L 0,093
Calsium (Ca) mg/L 150
Magnesium (Mg) mg/L 93,3
Oksigen terlarut (O2) mg/L 18,86
Seng (Zn) mg/L 0,0012
Sulfat (SO4) mg/L 140
Tembaga (Cu) mg/L 0,03
Timbal (Pb) mg/L 0,216
Hardness (CaCO3) mg/L 316,6
Lokasi Sampling: Sungai Deli Sumber: Bapedal SUMUT, 2007
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan
(60)
kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air pada pabrik ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
1. Screening
2. Klarifikasi 3. Filtrasi
4. Demineralisasi
5. Deaerasi
7.1.1 Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel – partikel padat yang besar akan mengendap secara gravitasi tanpa bantuan bahan kimia sedangkan partikel – partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.
7.1.2 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari
screening dialirkan kedalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum (Al2(SO4)3)
dan larutan soda abu (Na2CO3). Larutan alum berfungsi sebagai koagulanutama dan
larutan soda abu sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dengan penyesuaian pH (basa) dan bereaksi substitusi dengan ion-ion logam membentuk senyawaan karbonat yang kurang/tidak larut.
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok–flok yang akan mengedap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke tangki utilitas yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan (filtrasi).
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, perbandingan pemakain alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Baumann, 1971).
(61)
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air : 398.219,274 kg/jam
Pemakain larutan alum : 50 ppm
Pemakaian larutan abu soda : 0,54 x 50 = 27 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan : 50.10-6 x 398.219,274 = 19,905 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan : 27.10-6
a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in = 60,96 cm x 398.219,274= 10,74 kg/jam
7.1.3 Filtrasi
Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Pada proses ini juga dilakukan penghilangan warna air dengan menambahkan karbon aktif pada lapisan pertama yaitu lapisan pasir. Penyaring pasir
(sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan yaitu :
b. Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12,5 in = 31,75 cm
c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil (gravel) setinggi 7 in = 17,78 cm
(Metcalf & Eddy 1991) Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand
filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai
kebutuhan.
Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut yaitu proses demineralisasi (softener) dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman - kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 :
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi : 680 kg/jam (Tabel 7.4) Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin : 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968)
(1)
= 0,1 x Rp 3.069.388.417,- = Rp.306.938.841,- D. Biaya Variabel Lainnya
Diperkirakan 5% dari biaya tambahan
= 0,05 x Rp 17.541.069.283,- = Rp 877.053.464,-
Total Biaya Variabel (Variabel Cost) = A + B + C + D = Rp 16.687.458.120,- Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 51.299.858.640,- + Rp 16.687.458.120
,-= Rp 67.987.316.760,-
E..4 Perkiraan Laba / Rugi Perusahaan
Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi
= Rp.183.299.968.800,- – Rp.67.987.316.760,- = Rp.115.312.652.040,-
E.4.1 Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 17 Ayat 1 Tahun 2000, tentang Perubahan ketiga atas Undang – Undang Nomor 7 Tahun 1983 tentang Pajak Penghasilan adalah sebagai berikut (Rusdji, 2004) :
1. Penghasilan sampai dengan Rp. 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %. 2. Penghasilan antara Rp. 50.000.000,- sampai dengan Rp. 100.000.000,-
dikenakan pajak sebesar 15 %.
3. Penghasilan diatas Rp. 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah sebagai berikut :
10 % x Rp. 50.000.000,- = Rp. 5.000.000,-
15 % x (Rp. 100.000.000 – Rp. 50.000.000) = Rp. 7.500.000,- 30 % x (Rp. 115.312.652.040 – Rp. 100.000.000) =Rp 34.563.795.612,-
Total PPh Rp 34.576.295.612,-
(2)
E.4.2 Laba setelah Pajak
Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh
= Rp. 115.312.652.040,- – Rp. 34.576.295.612,-
= Rp.80.736.356.428,-
E.5 Analisa Aspek Ekonomi
E.5.1 Profit Margin (PM)
PM = x100%
Penjualan Total
pajak sebelum Laba
= 100%
, 8.800 183.299.96 .
, 2.040 115.312.65 .
x Rp
Rp
−−
= 62,91 %
E.5.2 Break Even Point (BEP)
BEP = x100%
Variabel Biaya
Penjualan Total
Tetap Biaya
−
BEP = 100%
.120 16.687.458 .
8.800 183.299.96 .
.640 51.299.858
x Rp
Rp −
= 30,79 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 30,79 % x 14.100 ton/tahun = 4.341,39 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP = 30,79 % x Rp.183.299.968.800,- = 56.438.060.393,-
E.5.3 Return On Investment (ROI)
ROI = 100%
modal Investasix Total
pajak setelah Laba
ROI = 100%
8.504 286.321.67 .
.428 80.736.356 .
x Rp
Rp
(3)
E.5.4 Pay Out Time (POT)
POT = x Tahun
ROI 1
1
POT = x1Tahun
282 , 0
1
POT = 3,5 Tahun
E.5.5 Return On Network (RON)
RON = x100%
sendiri Modal
pajak setelah Laba
RON = 100%
4.952 200.425.17 .
.667 80.834.368 .
x Rp
Rp
RON = 40,33 %
E.5.6 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 :
1. Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun 2. Masa pembangunan disebut tahun ke nol
3. Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun
4. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 5. Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan
(4)
(5)
LE-27
Tabel LE.11 Program Data Perhitungan Internal Rate oF Return (IRR)
THN Laba Sebelum Pajak Pajak Laba Sesudah Pajak Depresiasi Net Cash Flow
P/F
pada PV pada I = 35 %
P/F
pada PV pada I = 36 %
I = 32 % I = 36 %
0 - - - - -286321678504 1 -286321678504 1 -286321678504
1 115312652040 34576295612 80736356428 6375743267 87112099695 0.7407 64527481256 0.735 64053014482
2 126843917244 38035675173 88808242071 6375743267 95183985338 0.5487 52227152449 0.541 51461929789
3 138375182448 41495054734 96880127714 6375743267 103255870981 0.4064 41967533803 0.398 41048569715
4 149906447652 44954434296 104952013356 6375743267 111327756623 0.3011 33517250381 0.292 32542268510
5 161437712856 48413813857 113023898999 6375743267 119399642266 0.2230 26627732360 0.215 25663062625
6 172968978060 51873193418 121095784642 6375743267 127471527909 0.1652 21057682848 0.158 20145578412
7 184500243264 55332572979 129167670285 6375743267 135543413552 0.1224 16586014447 0.116 15750924878
8 196031508468 58791952540 137239555928 6375743267 143615299195 0.0906 13017589113 0.085 12271267981
9 207562773672 62251332102 145311441570 6375743267 151687184837 0.0671 10184623407 0.063 9530127611
10 219094038876 65710711663 153383327213 6375743267 159759070480 0.0497 7945620897 0.046 7380341221
1337002456.6 -6474593281.2
IRR = 35 % +
[
36% 35%]
) 2 , 6474593281 6
, 1337002456 (
) 6 . 1337002456 (
−
− x
(6)
Steam 1400
C, 3 atm Air Pendingin
250
C, 1 atm
NaOH
HCl Air Proses 360C, 1 atm
Gudang 300
C, 1 atm
Mixer 300
C, 1 atm
Reaktor Hidrolisa 1350C, 1 atm
Fasa Cair Pati Air Protein Lemak Impurities Coller 500
C, 1 atm
Filter Press 01 500C, 1 atm
Fasa Cair C6H12O6
Air HCl Fasa Padat Pati Protein Lemak Impurities Fasa Cair C6H12O6
Air HCl Fasa Padat Pati Protein Lemak Impurities Reaktor Netralisasi 600C, 1 atm
Tangki Dekanter 600C, 1atm
Fasa Cair C6H12O6
Air HCl
Tangki Decolorizing 800C, 1 atm
Filter Press 02 800C, 1 atm
Evavorator 1200
C, 1 atm
Crystalizer 300
C, 1 atm
Srew Conveyor 300
C, 1 atm
Fasa Padat C6H12O6.H2O
Air
Air Pendingin Sisa
Kondensat Fasa Padat Pati Air Protein Lemak Impurities Fasa Cair C6H12O6
Air HCl
Fasa Cair C6H12O6
Air NaCl
Fasa Cair C6H12O6
Air HCl
Fasa Cair C6H12O6
Air Karbon Aktif
Fasa Cair C6H12O6
Air Karbon Aktif
Fasa Cair C6H12O6
Air
Fasa Cair C6H12O6
Air HCl Fasa Padat Pati Protein Lemak Impurities Fasa Cair C6H12O6
Air Fasa Cair C6H12O6
Air
Fasa Padat C6H12O6.H2O
Air Karbon Aktif
Uap Air
Rotary Dryer 1100
C, 1 atm
Rotary Cooler 300
C, 1 atm
Strorage 300
C, 1atm Fasa Padat C6H12O6.H2O
Air Uap Air
Hot
Chumber Brander