Pra Rancangan Pembuatan Susu Yoghurt Dari Kacang Kedelai Dengan Kapasitas 8 Ton/Jam

PRA RANCANGAN

PEMBUATAN SUSU YOGHURT DARI KACANG KEDELAI

DENGAN KAPASITAS 8 TON/JAM

KARYA AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan

Program Studi Teknologi Kimia Industri FT-USU

O

L

E

H

NIM: 015201009

BENNY SAMUEL

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR

INTI SARI i

DAFTAR ISI ii

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

BAB I PENDAHULUAN I-1

1.1. Latar Belakang I-1

1.2. Perumusan Masalah I-3

1.3. Tujuan Rancangan I-3

1.4. Manfaat Rancangan I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES II-1

2.1. Komposisi Kimia Susu Kedelai II-1

2.2. Lemak II-2

2.3. Protein II-4

2.4. Karbohidrat II-5

2.5. Mineral Dan Vitamin II-6

2.6. Masalah Yang Dihadapi Dalam Penggunaan Kedelai Sebagai

Bahan Pangan II-7

2.7. Bahan Tambahan Dalam Pembuatan Yoghurt II-8

2.7.1. Susu Skim II-8

2.7.3. Gum Arab II-9

2.7.4. Potassium Sorbat II-10

2.7.5. CaCl2 II-10

2.7.6. Starter (Mikroba Yang Aktif Pada Fermentasi) II-11

2.8. Deskripsi Proses II-13

BAB III NERACA BAHAN III-1

3.1. Hammer Mill (C-110) III-1

3.2. Bak Perendaman I (F-130) III-2

3.3. Bak Perendaman II (F-150) III-2

3.4. Bak Pencuci (F-160) III-3

3.5.Tangki Rebus (Q-170) III-3

3.6. Ketel Adukan (Q-200) III-3

3.7. Filter Press (H-210) III-4

3.8. Agitator I (M-220) III-4

3.9. Fermentor (F-230) III-5

3.10. Agitator II (M-250) III-5

BAB IV NERACA PANAS IV-1

4.1. Bak Perendaman I (F-130) IV-1

4.2. Tangki Rebus (Q-170) IV-1

4.3. Ketel Adukan (Q-200) IV-2

4.4. Agitator I (M-220) IV-2

4.5. Fermentor (F-230) IV-3

4.6. Agitator II (M-250) IV-3

5.1. Gudang (F-100) V-1

5.2. Loading Ramp (J-101) V-1

5.3. Screw Conveyor I (J-102) V-2

5.4. Hammer Mill (C-110) V-2

5.5. Bak Perendaman I (F-130) V-3

5.6. Screw Conveyor II (J-131) V-3

5.7. Filter Press (H-210) V-4

5.8. Tangki CaCl2 V-4

5.9. Tangki NaHCO3 V-5

5.10. Bak Perendaman II (f-150) V-5

5.11. Bak Pencuci (F-160) V-6

5.12. Tangki Perebusan (Q-170) V-6

5.13. Ketel Adukan (Q-200) V-6

5.14. Agitator I (M-220) V-7

5.15. Fermentor (F-200) V-7

5.16. Inkubator V-8

5.17. Gudang Pengemasan V-8

5.18. Gudang Penyimpanan V-8

5.19. Pompa NaHCO3 V-9

5.20. Pompa CaCl2 V-9

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VI-1

6.1. Instrumentasi VI-1

6.2.Keselamatan Kerja VI-5

Dari Kacang Kedelai VI-6 6.3.1. Pencegahan Terhadap Kebakaran Dan Ledakan VI-7

6.3.2. Peralatan Perlindungan Diri VI-7

6.3.3. Keselamatan Kerja Terhadap Listrik VI-8 6.3.4. Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan VI-8 6.3.5. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis VI-9

BAB VII UTILITAS VII-1

7.1. Kebutuhan Uap (Steam) VII-1

7.2. Kebutuhan Air VII-2

7.2.1. Pengendapan VII-3

7.2.2. Klarifikasi VII-4

7.2.3. Filtrasi VII-5

7.2.4. Demineralisasi VII-5

7.2.5. Deaerasi VII-9

7.3. Kebutuhan Bahan Kimia VII-9

7.4. Kebutuhan Listrik VII-10

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar VII-10

7.6. Pencemaran Yang Terjadi Dan Cara Penanggulangannya VII-11 7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas VII-14 7.7.1. Pompa Air Sumur Bor (L-411) VII-14

7.7.2. Bak Pengendapan (H-410) VII-14

7.7.3. Clarifier (H-420) VII-15

7.7.4. Tangki Pelarutan Alum (M-421) VII-15 7.7.5. Tangki Pelarutan Soda Abu (M-422) VII-16

7.7.6. Pompa Bak Pengendapan (L-421) VII-16

7.7.7. Sand Filter (H-430) VII-17

7.7.8. Pompa Clarifier (L-431) VII-17

7.7.9. Menara Air (F-440) VII-18

7.7.10. Pompa Sand Filter (L-441) VII-19

7.7.11. Kation Exchanger (T-450) VII-19

7.7.12. Tangki Pelarutan H2SO4 (M-451) VII-20

7.7.13. Pompa Menara Air (L-451) VII-20

7.7.14. Anion Exchanger (F-460) VII-21

7.7.15. Tangki Pelarutan NaOH VII-21

7.7.16. Pompa Kation Exchanger (L-461) VII-22

7.7.17. Tangki Kaporit (F-490) VII-23

7.7.18. Tangki Penampungan Air Umpan Ketel (F-500) VII-23 7.7.19. Pompa Air Umpan Ketel (L-501) VII-24

7.7.20. Deaerator (E-510) VII-24

7.7.21. Pompa Deaerator (L-511) VII-25

7.7.22. Boiler (E-250) VII-25

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK VIII-1

8.1. Lokasi Pabrik VIII-1

8.2. Tata Letak Pabrik VIII-3

8.3. Kebutuhan Areal Untuk Pendirian Pabrik VIII-4

BAB IX ORGANISASI MANAJEMEN PERUSAHAAN IX -1

9.1. Organisasi Dan Manajemen IX-1

9.2.1. Badan Usaha Perorangan (Single Proprietorship) IX-2 9.2.2. Badan Usaha Persekutuan (Partnership) IX-2 9.2.3. Badan Usaha Perseorangan (Corporation) IX-5

9.2.4. Koperasi (Coperative) IX-5

9.2.5. Badan Usaha Milik Negara (BUMN) IX-6 9.2.6. Penggabungan Badan Usaha (Joint Venture) IX-6

9.3. Bentuk Struktur Organisasi IX-6

9.4. Uraian Tugas Wewenang Dan Tanggung Jawab IX-7

9.4.1. Direktur IX-8

9.4.2. Kepala Bagian Produksi Dan Laboratorium IX-8 9.4.3. Kepala Bagian Personalia Dan Pemasaran IX-9

9.4.4. Sekretaris IX-9

9.5. Sistem Kerja Dan Tenaga Kerja IX-9

9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja IX-10

9.7. Jumlah, Tingkat Pendidikan Dan Gaji Tenaga Kerja IX-10

BAB X ANALISA EKONOMI X-1

10.1. Modal Investasi X-1

10.1.1. Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) X-2 10.1.2. Modal Kerja/Working Capital X-3

10.2. Hasil Penjualan X-4

10.3. Biaya Produksi Tetap X-4

10.3.1. Biaya Tetao/Fixed Cost X-4

10.3.2. Biaya Variabel/Variabel Cost (VC) X-5

10.5. Aspek Analisa Ekonomi X-5

10.5.1. Profit Margin (PM) X-5

10.5.2. Break Event Point X-6

10.5.3. Return On Investment (ROI) X-6

10.5.4. Pay Out Time (POT) X-7

10.5.5. Return On Network (RON) X-7

10.5.6. Internal Rate On Return (IRR) X-7

BAB XI KESIMPULAN XI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN

LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Dari Berbagai Jenis Susu Dalam 100 gr Bahan II-2 Tabel 2.2. Susunan Asam Lemak Kacang Kedelai II-3 Tabel 2.3. Perbandingan Kandungan Asam-Asam Amino Essensial Pada

Protein Kacang Kedelai Dengan Daging Sapi II-5 Tabel 2.4. Komposisi Karbohidrat Kedelai II-6 Tabel 2.5. Pembentukan Asam Pada Susu Skim Oleh Streptococcus Dan

Lacobacillus Serta Kombinasi Keduanya Selama Fermentasi

Pada Suhu Inkubasi 45oC II-12

Tabel 3.1. Hammer Mill (C-110) III-1

Tabel 3.2. Bak Perendaman I (F-130) III-2

Tabel 3.3. Bak Perendaman II (F-150) III-2

Tabel 3.4. Bak Pencuci (F-160) III-3

Tabel 3.5. Tangki Rebus (Q-170) III-3

Tabel 3.6. Ketel Adukan (Q-200) III-3

Tabel 3.7. Filter Press (H-210) III-4

Tabel 3.8. Agitator I (M-220) III-4

Tabel 3.9. Fermentor (F-230) III-5

Tabel 3.10. Agitator II (M-250) III-5

Tabel 4.1. Bak Perendaman I (F-130) IV-1

Tabel 4.2. Tangki Rebus (Q-170) IV-1

Tabel 4.3. Ketel Adukan (Q-200) IV-2

Tabel 4.5. Fermentor (F-230) IV-3

Tabel 4.6. Agitator II (M-250) IV-3

Tabel 6.1. Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Yoghurt Dari Kacang Kedelai VI-4 Tabel 7.1. Kualitas Sumur Bor PKS PTPN IV Kebun Adolina VII-2 Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah Pabrik Pembuatan Minuman Kesehatan

Yoghurt VIII-5

Tabel 9.1. Jumlah, Tingkat Pendidikan dan Gaji Tenaga Kerja IX-10 Tabel 10.1. Modal Investasi Tetap (MIT/FCI) X-2 Tabel 10.2. Perincian Modal Kerja (Working Capital) X-3

Tabel 10.3. Perincian Biaya Tetap X-4

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Didalam upaya peningkatan gizi masyarakat, susu dan hasil olahannya merupakan bahan makanan yang mempunyai peranan penting terutama sebagai sumber protein. Susu dan hasil olahannya merupakan bahan pangan yang sangat baik sebagai sumber protein yang dikandungnya dapat dicerna dan diserap oleh tubuh.

Akan tetapi sebagian masyarakat yang sejak kecil tidak terbiasa meminum susu atau mengkonsumsinya, sehingga didalam sistem pencernaannya tidak terdapat enzim laktase. Enzim ini diperlukan untuk mencerna laktosa yang kadarnya cukup tinggi pada susu. Orang yang tidak memiliki enzim laktase dalam sistem pencernaannya, jika mengkonsumsi susu dapat mengakibatkan laktose intolerance.

Masalah laktose intolerance dapat diatasi dengan mengkonsumsi hasil olahan fermentasi susu dimana laktosanya telah dirombak atau difermentasi. Salah satu hasil olahan fermentasi susu yang sangat populer dan digemari masyarakat negara maju namun kurang populer di Indonesia adalah Yoghurt. Bentuk dari youghurt ini mirip bubur atau es krim yang rasanya agak asam. Pada umumnya yoghurt dibuat dari susu segar dengan penambahan susu skim dan gula hingga total solid menjadi 15-18%. Untuk menurunkan biaya pembuatan yoghurt yang cukup mahal, telah dibuat yogurt dari campuran susu dengan bahan-bahan lain misalnya dengan susu kedelai yang disebut dengan soyghurt.

Susu kedelai merupakan salah satu jenis bahan yang kandungan gizinya cukup tinggi, terutama protein yang tersusun oleh asam-asam amino essensial yang sangat dibutuhkan oleh pertumbuhan dan memelihara tubuh, Selain itu kedudukan susu kedelai dimasa depan akan menjadi semakin penting, hal ini dimungkinkan karena beberapa keunggulan yang dimilikinya yaitu tidak mengandung laktosa, proteinnya tidak menimbulkan alergi, rendah lemak, bebas kolesterol, bergizi tinggi, teknologi pembuatan relatif mudah, biaya produksi relatif murah serta dapat diolah lebih lanjut menjadi es krim. Yoghurt dan lain-lain.

Namun demikian, ada beberapa faktor yang menyebabkan produk olahan kedelai kurang disukai, antara lain bau langau, rasa pahit dan rasa seperti kapur. Kedelai juga mengandung sejenis oligosakarida yang tidak bisa dicerna oleh tubuh dan menyebabkan flatulensi (perut kembung). Selain itu kedelai juga mengandung zat anti nutrisi (antitripsin, fitat, saponin, hemaglutin) yang membatasi kapasitas protein untuk diserap oleh tubuh. Untunglah senyawa-senyawa tersebut mudah diatasi dengan proses perendaman, perebusan atau fermentasi sehingga aman dikonsumsi manusia.

Diversifikasi produk olahan susu kedelai sesuai selera, dengan susu hewani lainnya bisa dijadikan soygurt yang bersifat probiotik, yakni bakteri yang menguntungkan kesehatan. Setelah diolah menjadi soyghurt, susu kedelai menjadi lebih awet, selain itu juga lebih berkhasiat sebagai minuman fungsional dan untuk meningkatkan penerimaan masyarakat terhadap soyghurt telah banyak dilakukan usaha misalnya dengan penambahan penstabil. Gum arab dapat digunakan untuk memperbaiki kekentalan /viskositas, tekstur dalam bentuk makanan. Didalam Industri pangan gum arab digunakan sebagai pengikat aroma, penstabil dan pengemulsi, dan untuk meningkatkan daya tarik terhadap soygurt sering ditambahkan flavour buah.

1.2Perumusan Masalah

Sehubungan dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan minuman kesehatan maka dirancanglah Pabrik Pembuatan Yoghurt dengan kapasitas 8 ton/jam.

1.3Tujuan Rancangan

Sebagai ilmu keteknikan, maka Teknologi Kimia Industri membidangi perancangan (design) konstruksi, operasi peralatan, serta proses pengolahan bahan mentah atau bahan baku menjadi produk yang berdaya guna untuk bahan baku bagi proses berikutnya maupun untuk kebutuhan masyarakat. Tujuan Rancangan Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai adalah juga untuk mengaplikasikan Ilmu Teknologi Kimia Industri yang meliputi neraca massa, neraca energi, operasi teknik kimia, utilitas, dan bagian ilmu Teknologi Kimia Industri lainnya yang

penyajiannya disajikan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt Dari Kacang Kedelai dengan Kapasita 8 ton/jam.

1.4Manfaat Rancangan

Berdasarkan tujuan Rancangan dapat diketahui mengenai kelayakan (feasibility) dari Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai dengan kapasitas 8 ton/jam. Disamping itu manfaat rancangan ini adalah meningkatkan kesehatan masyarakat, menciptakan lapangan kerja dan menambah anggaran daerah.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

2.1. Komposisi Kimia Susu Kedelai

Susu kedelai atau susu nabati dikenal di negara Cina sebagai air dadih kedelai atau hasil ekstraksi kacang kedelai yang telah lama dikonsumsi menjadi minuman yang sangat populer karena mempunyai nilai gizi yang cukup tinggi dibandingkan dengan susu hewani (Sibuea, 1990 didalam Sidabutar, 1994).

Di Indonesia pengolahan susu kedelai juga dikembangkan, dimana dengan

kandungan protein 2,5-3% dapat dijadikan semacam minuman ringan (soft drink)

yang sangat bermanfaat bagi kesehatan anak-anak. Bagi balita yang kekurangan gizi, susu kedelai dapat mengisi kekurangan gizi tersebut. Dimana, dengan meminum dua gelas susu kedelai sudah terpenuhi 30% dari kebutuhan protein perhari (Saraswati, 1986).

Dipandang dari segi gizi, susu kedelai yang dibuat dengan kadar protein 3% mempunyai nilai gizi mendekati susu, kedelai mengandung provitamin A

serta mengandung vitamin B kompleks tinggi, kecuali vitamin B12

Menurut Miller (1961), secara komersil susu kedelai pertama kali dikembangkan oleh suatu perusahaan susu di Shanghai pada tahun 1935. Perusahaan ini mula-mula mensterilisasikan susu kedelai hingga menyerupai susu sapi dan selanjutnya dibotolkan. Ada 2 macam susu kedelai yaitu berbentuk cairan dan berbentuk bubuk, cairan susu dipanaskan kemudian dikeringkan dengan

. Namun susu kedelai mempunyai kandungan kapur yang rendah kira-kira 18,5% dari susu sapi (Saraswati, 1986).

menggunakan spray drayer, sedangkan untuk memperoleh susu kedelai cair, setelah selesai penyaringan biasanya dimasak sampai mendidih atau diseterilkan dalam botol (Winarno dan Rahman, 1974).

Komposisi kimia dari berbagai jenis susu dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Dari Berbagai Jenis Susu Dalam 100 gr Bahan

Komponen Susu Sapi Susu Kedelai Susu Kerbau Kalori (kal) 61 41 60 Protein (g) 3,2 3,5 6,3 Lemak (g) 3,2 2,5 12 Karbohidrat (g) 4,3 5 7,1 Kalsium (mg) 143 50 216 Fosfor (mg) 60 45 101 Besi (mg) 133 0,7 0,2 Vitamin A (SI) 130 200 80

Vitamin B1

Air (g) 88,3 87 73,8 Sumber : Departemen Kesehatan RI., (1992).

2.2. Lemak

(mg) 0,03 0,08 0,04 Vitamin C (mg) 1 2 1

Lemak pada kedelai sebagian besar terdiri dari asam lemak tidak jenuh dan sisanya berupa asam lemak jenuh. Asam lemak tidak jenuh yang terdapat pada kedelai berupa asam linoleat, asam oleat, asam linoleat dan arakidonat. Asam lemak jenuh yang terdapat pada kedelai terdiri dari asam palmitat, stearat, arakidat dan asam laurat. Selain itu kedelai juga mengandung lemak dalam bentuk fosfolipida yaitu lemak yang mengandung gugusan fosfor. Lemak-lemak tersebut adalah lesitin dan sepalin. Lesitin adalah fosfolipida yang merupakan zat

pengemulsi alami yang terdapat dalam kedelai kira-kira 2 persen (Soemaatmadja, 1978).

Kedelai mengandung sekitar 18-20% lemak dan dari jumlah tersebut terdiri dari asam lemak tidak jenuh yang bebas kolesterol. Disamping itu, didalam lemak kedelai terkandung beberapa fosfolid yang penting yaitu lesitin, sepalin dan lipositol (Koswara, 1992).

Menurut Somaatmadja (1978), kacang kedelai mempunyai kadar lemak yang cukup tinggi yaitu antara 14-24% dan rata-rata 18% adalah asam lemak tidak jenuh dan 15% asam lemak jenuh. Komposisi asam lemak yang terdapat pada kacang kedelai dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.2. Susunan Asam Lemak Kacang Kedelai

Jenis Asam Lemak Jumlah (%)

Asam Lemak Jenuh

Asam Palmitat 7-10 Asam Stearat 2-5 Asam Arakidat 0,2-1 Asam Laurat 0-0,2 Asam Lemak tidak Jenuh

Asam Linoleat 25-64 Asam Oleat 11-60 Asam Linolenat 1-12 Asam hexadekanoat 1-5 Sumber : Soemaatmadja, 1978.

Oleh karena lemak kedelai tersebut mengandung asam lemak jenuh yang rendah dan asam lemak tidak jenuh yang tinggi, serta rendah dari kolesterol, maka orang-orang yang menggunakan kedelai sebagai sumber lemak akan lebih sedikit

kemungkinannya menderita arteriosklerosis dibandingkan dengan sumber lemak

2.3. Protein

Protein susu kedelai mempunyai asam amino yang mendekati susu sapi, sehingga dapat digunakan sebagai pengganti susu ibu atau sebagai pengganti susu bagi orang-orang yang alergi terhadap protein hewani (Winarno dan Rahman, 1974).

Susu kedelai dan susu sapi mempunyai kandungan protein yang kira-kira sama yaitu 3,5-4% dan perbandingan susunan asam amino mempunyai kesesuaian yang baik. Dengan sedikit suplementasi khusus dapat menggantikan secara baik susu sapi (Sibuea, 1990 di dalam Sidabutar, 1994).

Kedelai mengandung asam-asam amino lisin yang tinggi metionin yang rendah, sementara asam amino lisin justru merupakan asam amino yang paling rendah jumlahnya diantara asam amino esensial dalam protein nabati. Hal ini menunjukkan kedelai merupakan pelengkap yang baik untuk makanan sereal yang kurang lisin, tetapi kaya metionin (Basuki dan Hardjo, 1979).

Kandungan asam-asam amino essensial protein kacang kedelai dibandingkan dengan susunan asam amino daging sapi dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.3. Perbandingan Kandungan Asam-asam Amino Essensial pada Protein Kacang Kedelai dengan Daging Sapi

Asam Amino Kacang Kedelai Daging Sapi

Isoleusin 320 327

Leusin 480 512

Lysin 400 546

Phinilalanin 320 257

Metionin 80 155

Threonin 250 276

Tryptofan 90 73

Valin 350 347

2.4. Karbohidrat

Kedelai mengandung karbohidrat yang tidak dicerna oleh tubuh seperti sellulosa, pentosa, galaktosa, rafinosa, dan hemiselulosa. Bagian yang dapat dicerna dalam jumlah yang kecil sedangkan yang sulit dicerna terdapat dalam jumlah banyak (Suliantari dan Rahayu, 1990).

Koswara (1992), menyatakan kedelai mengandung karbohidrat sekitar 10%. Dari kandungan tersebut, berarti hanya 12-14% saja yang dapat digunakan tubuh secara biologis. Karbohidrat pada kedelai terdiri atas golongan oligosakarida dan golongan polisakarida. Golongan oligosakarida terdiri dari sukrosa, stakiosa, dan rafinosa yang larut dalam air. Sedangkan golongan polisakarida terdiri dari arabinogalaktan dan bahan-bahan sellulosa. Jenis dan jumlah karbohidrat pada kedelai dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.4. Komposisi Karbohidrat Kedelai

Komponen Jumlah (% biji utuh)

Sellulosa 4

Hemisellulosa 15

Stakiosa 3,8

Raffinosa 1,1

Sukrosa 5

Gula-gula lain Sedikit

Sumber : Koswara, (1992).

2.5. Mineral Dan Vitamin

Beberapa mineral yang terdapat pada kedelai antara lain adalah Fe, Na, K, Ca, P, Mg, S, Cu, Zn, Co, Mn dan Cl. Dan diantara mineral-mineral tersebut yang terpenting adalah Fe karena selain jumlahnya cukup tinggi, yaitu sekitar 0,9-1,5% Fe juga terdapat dalam bentuk yang langsung dapat digunakan untuk pembentukan hemoglobin darah (Suliantari dan Rahayu, 1990).

Secara umum kedelai merupakan sumber vitamin B, karena kandungan vitamin B1, B2

Disamping enzim lipoksigenase, kedelai juga mengandung enzim-enzim

urease dan “Soybean Trypsin Inhibitor”. SBTI ini dapat mengganggu

, niasin, peridoksin dan golongan vitamin B lainnya banyak terdapat di dalamnya. Vitamin lain yang terkandung dalam jumlah cukup banyak ialah vitamin E dan K. Sedangkan vitamin A dan D terkandung dalam jumlah yang sangat sedikit. Dalam kedelai muda terdapat vitamin C dengan kadar yang sangat rendah (Koswara, 1992).

2.6. Masalah Yang Dihadapi Dalam Penggunaan Kedelai Sebagai Bahan Pangan

Masalah yang sering dihadapi dalam proses pembuatan minuman susu kedelai yaitu terdapatnya bau langu, stabilitas koloid yang kurang mantap dan adanya zat anti tripsin yang dapat menghambat daya cerna tripsin serta adanya asam pitat yang dapat menghambat penyerapan mineral (Susanto dan Saneto, 1994).

Bau dan rasa langu merupakan salah satu masalah dalam pengolahan kedelai. Rasa langu yang tidak disukai ini diakibatkan oleh adanya enzim lipoksigenase pada kedelai. Hal ini terjadi karena enzim lipoksigenase menghidrolisis atau menguraikan lemak kedelai menghasilkan senyawa penyebab

bau langu, yang tergolong dalam kelompok hexanol (Koswara, 1992).

Menurut Smith dan Circle (1972), bahwa enzim lipoksigenase yang

terdapat di dalam kedelai akan mengoksidasi lipid dan menghasilkan ethil vinil keton yang dapat menyebabkan langu pada kedelai tersebut.

menghambat aktivitas enzim trypsin yang terdapat pada pencernaan tubuh manusia dan hewan sehingga daya serap tubuh terdapat protein akan terganggu atau terhambat. Adanya enzim urease dalam biji kedelai dapat menyebabkan

pemecahan urea menjadi CO2 dan NH3 (Basuki dan Hardjo, 1979).

2.7. Bahan Tambahan Dalam Pembuatan Yoghurt 2.7.1. Gula

Kelompok gula pada umumnya mempunyai rasa manis, tetapi masing-masing bahan dalam komposisi gula ini memiliki rasa manis rasa khas yang saling berbeda. Kekuatan rasa manis yang ditimbulkan oleh beberapa faktor yaitu jenis pemanis, konsentrasi, suhu, serta sifat mediumnya. Tujuan penambahan gula ini umumnya adalah memperbaiki flavor bahan makanan sehingga rasa manis yang timbul dapat meningkatkan kelezatan (Sudarmadji, 1982).

Gula disamping sebagai sumber aroma (manis) juga merupakan sumber energi yang baik bagi mikroorganisme. Semakin besar jumlah gula yang ditambahkan maka substrat yang tersedia bagi mikroba semakin banyak, sehingga pertumbuhannya semakin banyak dan cepat, sehingga aktivitas mendegredasi laktosa dan bahan organik lainnya menjadi asam organik semakin tinggi pula (Harper dan Hall, 1976).

2.7.2. Gum arab

Gum arab pada dasarnya merupakan polimer yang sangat banyak bercabang terdiri atas rangkaian satuan-satuan D-galaktosa, L-arabinosa, asam D-glukoronat, dan L-Ramnosa. Berat molekulnya 250.000–1.000.000 (Tranggono, 1990).

Gum yang diperoleh dari tumbuh-tumbuhan adalah polimer kompleks dari berbagai gula dan gula turunan asam uronik. Semua gum bersifat hidrofilik sehingga dapat membentuk larutan koloid atau membentuk gel. Yang termasuk gum adalah gum arab, gum karayu, locust bean gum, gum tragacant, gum guar dan ganggang laut turunan algin (Charley, 1982).

Gum arab dapat digunakan untuk memperbaiki kekentalan atau viskositas, tekstur dalam bentuk makanan. Selain itu gum arab dapat mempertahankan flavor dari bahan yang dikeringkan dengan pengering semprot. Dalam hal ini gum arab membentuk lapisan partikel flavor, sehingga melindungi dari oksidasi dan absorbsi air dari udara. Di dalam industri pangan gum arab digunakan sebagai pengikat aroma, penstabil, pengemulsi dalam pembuatan es krim (Tranggono, 1990).

Gum arab secara komersil dipisahkan berdasarkan warna, yang berwarna sangat pucat mempunyai harga yang sangat tinggi, terutama untuk konfeksioneri, gum dengan warna yang lebih gelap biasanya mempunyai rasa yang kurang menyenangkan (Minifie, 1989).

Menurut Blanshard (1979), fungsi gum di dalam produk bahan pangan adalah sebagai perekat, alat pengikat, alat penjernih, alat penguat, alat pelapis alat pembusa, alat penyatu atau penggabung dan sebagainya. Namun fungsi yang umum dari gum adalah pengental dan alat penstabil.

2.7.3. Potasium Sorbat

Sorbat biasanya digunakan dalam bentuk garam kalium dan mampu

sorbat lebih efektif pada pH yang relatif tinggi. Sorbat digunakan pada roti dan

kue, juga pada Intermediate Moisture Food (IMF) sebagai anti jamur (Winarno,

1993).

Asam sorbat dapat mencegah pertumbuhan kapang dan bakteri dengan

cara menginaktifkan enzim dehidrogenase untuk diperlukan oleh mikroba tersebut

untuk metabolisme karbohidrat dan asam-asam lemak. Asam sorbat, kalium sorbat, atau natrium sorbat sering digunakan di dalam makanan untuk mencegah pertumbuhan kapang (Winarno, 1980).

Asam sorbat berdisosiasi di dalam sel mikroorganisme yang mengganggu pH sitoplasma dan akan menyebabkan denaturasi protein mikroba sehingga metabolisme dalam selnya akan terhambat bahkan merusak inti selnya. Pemberian asam sorbat menonaktifkan enzim dehidrogenasi yang diperlukan mikroba dalam metabolisme karbohidrat, asam lemak, dan lain-lain (Hanafiah, 1978).

2.7.4. CaCl2

Didalam susu, kalsium berikatan dengan kasein membentuk kalsium kaseinat yang bila diperlakukan dengan asam, ikatan tersebut akan lepas dan kasein akan menggumpal. Kalsium kaseinat yang berbentuk globulin mempunyai diameter 40-300 mµ yang disebut misella (Harper dan Hall, 1976).

Dengan adanya asam, baik yang ditambahkan maupun hasil perombakan mikroba (asam laktat, asam lemak dan asam amino) kasein akan lepas dari

kalsium dan mengendap. Alkohol dapat bertindak sebagai ”dehidrating agent”

yang menarik air dari kasein sehingga kalsium kaseinat akan mengendap dan menggumpal (Harper dan Hall,1976).

2.7.5. Starter (Mikroba Yang Aktif Pada Fermentasi).

Jenis mikroba fermentatif memegang peranan yang sangat penting pada pemeraman dan pembentukan aroma yang khas untuk berbagai jenis hasil olahan susu seperti keju, asam-asam, kefir dan yoghurt (Harper dan Hall, 1976).

Pada permulaan fermentasi dimana starter yang ditambah mengandung

kedua jenis bakteri dalam perbandingan yang sama (1 : 1), Streptococcus

thermophillus lebih cepat tumbuh dari Lactobasillus bulgaricus. Setelah ratio antara Streptococcus thermopillus dan Lactobasillus bulgaricus mencapai 3 : 1, produk asam laktat telah cukup tinggi untuk menghambat pertumbuhan Streptococus thermophilus, tetapi merangsang pertumbuhan Lactobacillus bulgaricus hingga akhirnya mencapai keseimbangan populasi dengan ratio 1 : 1 (Winarno, 1982).

Menurut Pederson (1979), pertumbuhan Streptococcus thermopilus akan

berhenti pada keasaman (sebagai asam laktat) media 0,7–1%. Pada keasaman ini

bakteri Lactobacillus bulgaricus yang lebih cepat sampai keasaman 2,5-3%. Pada

fermentasi susu skim yang terjadi pada yoghurt, bakteri Streptococcus

thermopilus dan Lactobacillus bulgaricus akan tumbuh secara sinergis, dimana fermentasi yang berlangsung lebih cepat bila keduanya berada secara bersama-sama seperti terlihat pada tabel berikut :

Tabel 2.5. Pembentukan Asam pada Susu Skim oleh Streptococcus dan

Lactobasillus serta Kombinasi Keduanya Selama Fermentasi pada Suhu Inkubasi 45o

Inokulum Total Asam Setelah Fermentasi (Jam)

0 1 2 3 Streptococcus thermophillus (2%) 0.19 0.22 0.22 0.27 Lactobasillus bulgaricus (2%) 0.99 0.21 0.26 0.39

C

Gabungan (1%) 0.90 0.23 0.42 0.70

Pada Tabel 2.5. dapat dilihat bahwa dengan jumlah yang sama, kombinasi Streptococus thermopillus dan Lactobacillus bulgaricus (1+1)% menghasilkan total asam yang lebih tinggi dibandingkan secara sendiri-sendiri dengan jumlah yang sama (2%).

Disamping bakteri-bakteri yang merombak laktosa, pada fermentasi susu juga tumbuh bakteri yang menghasilkan asam sitrat yang dikenal dengan nama Citric Acid Fermentatif (CAF) bakteri. Bakteri CAF antara lain Leuconostoc ceremonis yang menghasilkan asam sitrat, glukosa, galaktosa dan laktosa. Dan

juga Lactobasillus dexatranicum yang menghasilakan asam sitrat dari glukosa,

galaktosa, laktosa dan sukrosa.

Streptococus lactis sub sp diacetylactis juga aktif pada fermentasi susu yaitu asam merombak asam sitrat menjadi diacetyl, dan bahan organik lain yang mudah menguap yang merupakan aroma yang khas dari hasil olah susu yang difermentasi (Harper dan Hall, 1976).

2.7. Deskripsi Proses

Kacang kedelai yang telah disortir ditimbun dalam loading ramp (J-102) kemudian kacang kedelai ditransformasikan ke dalam hammer mill (C-110), pada hammer mill kacang kedelai dikupas cangkang kedelai diumpankan ke incinerator (A-120) untuk dibakar dan kernel kedelai direndam pada bak perendaman I

(F-130) dengan temperatur 90oC selama 30 menit. Kernel hasil rendaman

ditransformasikan ke bak perendaman II (F-150) dengan larutan NaHCO3 0,5%

dengan perbandingan 3 : 1 selama 15 menit. Hasil rendaman dari bak II dicuci pada bak rendaman III dengan air bersih yang mengalir. Hasil cucian kernel

kedelai direbus pada ketel rebusan dengan steam sampai kernel kedelai benar-benar lunak, setelah itu kernel kedelai diumpankan ke ketel adukan, pada alat ini

kernel diblender dengan penambahan air panas 90oC. Perbandingan antara kernel

kedelai dengan air panas adalah 1 : 8. Hasil belender kemudian dipompakan ke alat filter press (H-210), pada alat ini hasil adukan dipress dan ampas diumpankan kepengolahan limbah, sedangkan hasil pengepresan (susu kedelai) diumpankan ke Agitator I (M-220). Pada Agitator I ini susu kedelai ditambah gula 1% dan susu skim 16% kemudian hasil dari pencampuran diumpankan ke tangki Fermentor

(F-230) kemudian didinginkan sampai temperatur 40oC, kemudian ditambah gum

arab 0,1% dan bibit starter dimasukkan 1,5% kemudian diaduk. Hasil adukan

diumpankan ke tangki agitator II pada tangki ini hasil campuran ditambah CaCl2

sebanyak 3,5% dan potasium sorbat 500 ppm, kemudian disimpan pada inkubator

(F-300) dan diinokulasi pada suhu 27oC selama 12-13 jam dan disimpan dalam

botol dan dipasarkan.

BAB III

NERACA BAHAN

Kapasitas pengolahan : 8 ton/jam

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Massa : Kilogram (kg)

3.1. Hammer Mill (C-110)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 1 Alur 2 Alur 3

Biji kedelai Cangkang Kernel

8000 - -

- - 3840

- 4160

-

Sub Total 8000 3840 4160

TOTAL 8000 8000

3.2. Bak Perendaman I (F-130)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 2 Alur 4 Alur 5 Alur 6

Biji kedelai Cangkang Kernel Air - - 3840 - - - - 7680 - - - 7680 - - 3840 -

Sub Total 3840 7680 7680 3840

TOTAL 11.520 11.520

3.3. Bak Perendaman II (F-150)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 6 Alur 7 Alur 8 Alur 9

Kernel Air NaHCO 3840 - - 3 - 11.462,4 57,6 - 11.462,4 57,6 3840 - -

Sub Total 3840 11.520 11.520 3840

3.4. Bak Pencuci (F-160)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 9 Alur 10 Alur 11 Alur 13

Kernel Air

3840 -

- 3840

3840 -

- 3840

Sub Total 3840 3840 3840 3840

TOTAL 7680 7680

3.5. Tangki Rebus (Q-170)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 11 Alur 12 Alur 14

Kernel Air

3840 -

- 3840

3840 3840

Sub Total 3840 3840 7680

TOTAL 7680 7680

3.6. Ketel Adukan (Q-200)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 14 Alur 15 Alur 16

Kernel Air

3.840 -

- 30.720

3.840 30.720

Sub Total 3.840 30.720 34.560

3.7. Filter Press (H-210)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 16 Alur 17 Alur 18

Kernel Air

Susu kedelai Ampas

3.840 30.720

- -

- - - 3.456

- - 31.104

-

Sub Total 34.560 3.456 31.104

TOTAL 34.560 34.560

3.8. Agitator I (M-220)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam Alur 18 Alur 20 Alur 21

Susu kedelai Gula

31.104 -

- 311,04

31.104 311,04

Sub Total 31.104 311,04 31.415,04 TOTAL 31.415,04 31.415,04

3.9. Fermentor (F-230)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam Alur 21 Alur 22 Alur 23 Alur 24

Susu kedelai Gula Gum arab Bibit Starter 31.104 311,04 - - - - - 471,23 - - 31,42 - 31.104 311,04 31,42 471,23

Sub Total 31.415,04 471,23 31,42 31.886,27

TOTAL 31.886,27 31.886,27

3.10. Agitator II (M-250)

Komposisi

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam Alur 24 Alur 25 Alur 26 Alur 27

Susu kedelai Gula

Gum arab Bibit Starter CaCl 31.104 311,04 31,42 471,23 - - 2 Potasium Sorbat - - - - - 15,94 - - - - 1.116,02 - 31.104 311,04 31,42 471,23 1.116,02 15,94

Sub Total 31.886,27 15,94 1.116,02 33.018,23

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan panas : Kilo joule (kJ)

4.1. Bak Perendaman I (F-130)

Komposisi

Masuk (kJ) Keluar (kJ) Alur 2 Alur 4 Alur 5 Alur 6

Kernel Air

390.796,8 -

- 671.884,8

6.718.848 -

3.907.968 -

Sub total 390.796,8 671.884,8 6.718.848 3.907.968

Panas yang dibutuhkan 956.413,4 - -

TOTAL 10.626.816 10.626.816

4.2. Tangki Rebus (Q-170)

Komposisi

Masuk (kJ) Keluar (kJ) Alur 11 Alur 12 Alur 14

Kernel Air

390.796,8 -

- 671.884,8

2.735.577,6 -

Sub Total 390.796,8 671.884,8 2.735.577,6

Panas yang dibutuhkan 1.672.896 -

4.3. Ketel Adukan (Q-200)

Komposisi

Masuk (kJ) Keluar (kJ) Alur 14 Alur 15 Alur 16

Kernel Air

2.753.577,6 -

- 40.313.088

4.298.764,8 29.562.931,2

Sub Total 2.753.577,6 40.313.088 33.861.696

Panas yang dilepas - 9.186.969,6

TOTAL 43.048.665,6 43.048.665,6

4.4. Agitator I (M-220)

Komposisi

Masuk (kJ) Keluar (kJ) Alur 18 Alur 20 Alur 21

Susu kedelai Gula

7.821.411,84 -

- 3.401,22

6.114.921,984 29.250,513

Sub Total 7.821.411,84 3.401,22 6.144.172.497

Panas yang dilepas - 1.680.640,563

4.5. Fermentor (F-230)

Komposisi

Masuk (kJ) Keluar (kJ) Alur 21 Alur 23 Alur 24

Susu kedelai Gula Gum arab Bibit Starter 6.114.921,984 29.250,513 - - - - 1.382,092 - 2.133.112,32 10.203,667 1.382,092 -

Sub Total 6.174.172,076 1.382,092 2.387.995,012

Panas yang dilepas - 3.757.559,577

TOTAL 6.145.995,589 6.145.995,589

4.6. Agitator II (M-250)

Komposisi

Masuk (kJ) Keluar (kJ)

Alur 24 Alur 25 Alur 26 Alur 27

Susu kedelai Gula Gum arab CaCl 2.133.112,32 10.203,667 1.382,092 - - 2 Potasium Sorbat - - - - 1.031,461 - - - 59.396,436 - 284.414,976 1.360,488 184,278 7.919,830 137,528

Sub Total 2.387.995,012 1.031,461 59.396,436 2.682.776,329

Panas yang dilepas - 234.453,420

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1. Gudang (F-100)

Fungsi : Menyimpan persedian bahan baku selama 1 bulan

Bentuk : Prisma tegak segi empat

Bahan : Dinding beton dan atap seng

Laju alir bahan baku : 8 ton/jam

Tinggi gudang : 4 m

Lebar gudang : 7,868 m

Panjang gudang : 15,736 m

5.2. Loading Ramp (J-101)

Fungsi : Tempat penimbunan sementara untuk mempermudah pemuatan biji kacang kedelai ke screw conveyor

Jumlah loading ramp : 1 unit

Kapasitas loading ramp : 8 ton

Volume loading ramp : 5,646 m

Panjang sisi atas : 3,619 m

3

Panjang sisi bawah : 0,987 m

Tinggi : 1,480 m

Lebar : 1,645 m

5.3. Screw Conveyor I (J-102)

Fungsi : Mengangkut biji kacang kedelai dari loading ramp ke hammer Mill.

Bahan konstruksi : Baja

Kapasitas : 8 ton/jam

Dari tabel 21.6 Perry 1997, karena kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam, maka

untuk screw conveyor dipilih kapasitas dengan spesifikasi sebagai berikut:

- Diameter flight = 9 in

- Diameter pipa = 2 ½

- Diameter shaft = 2 in

- Hanger center = 10 ft

- Kecepatan putar = 40 rpm

- Kapasitas tourque maksimum = 7.600 in.lb

- Diameter feed section = 6 in

- Daya motor pada pengangkutan 30 ft = 0,85 HP

5.4. Hammer Mill (C-110)

Fungsi : Untuk memecah biji kacang kedelai.

Bahan konstruksi : Stainless steel

Laju bahan masuk : 8000 kg/jam

Kapsitas hammer mill : 9.600 kg/jam

Diameter (D) : 2 ft

Panjang : 3 ft

Ball charge : 0,85 ton

Kapasitas kritis : 44,2263 rpm

Kecepatan Mill (k) : 0,174 ton Daya penghancur (p) : 1,3402 Hp

5.5. Bak Perendaman I (F-130)

Fungsi : Merendam kacang kedelai dengan air panas selama 30 menit.

Laju bahan umpan masuk : 3840 kg/jam

Bahan konstruksi : Beton

Volume bak perendaman : 14,113 m3

Tinggi bak peredaman : 1,652 m

Panjang bak perendam : 4,13 m

Lebar bak perendam : 2,478 m

5.6. Bucket Elevator (J-131)

Fungsi : Mengangkut kacang kedelai dari bak perendaman I ke bak perendaman II Bahan konstruksi : Besi

Kapasitas : 8 ton/jam

Jarak tiap bucket : 12 in

Elevator center : 25 ft

Kecepatan Putar : 43 rpm

Kecepatan Bucket : 225 ft/men

Daya head shaft : 1 Hp

Diameter tail shaft : 1

16 11

in

Diameter head shaft : 1 16 15

in

Pully head shaft : 20 in

Pully tail : 14 in

Lebar head : 7 in

Effesiensi motor : 80%

Daya tambahan : 1,5 Hp

5.7. Bucket Elevator II

Fungsi : Mengangkut kacang kedelai dari bak perendaman II ke bak perendaman NaHCO

16 11

3

Bahan konstruksi : Besi Kapasitas : 8 ton/jam

Ukuran bucket : (6 x 4 x 4½) in

Jarak tiap bucket : 12 in

Elevator center : 25 ft

Kecepatan Putar : 43 rpm

Kecepatan Bucket : 225 ft/men

Daya head shaft : 1 Hp

Diameter tail shaft : 1 in

Diameter head shaft : 1 16 15

in

Pully head shaft : 20 in

Pully tail : 14 in

Lebar head : 7 in

Daya tambahan : 1,5 Hp

5.8. Filter Press (H-210)

Fungsi : Untuk memisahkan susu kedelai dengan ampas (serat kedelai)

Jenis : Plate and frame filter

Bahan konstruksi : Carbon steel

Bahan media filter : kanvas

Jumlah : 1 buah

Porositas cake : 0,208

Luas plate : 0,2 m2

Jumlah plate : 1000 buah

5.9. Tangki CaCl2

Fungsi : Untuk membuat larutan CaCl2 3,5%

Bentuk : Selinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Baja karbon SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Volume tangki : 910,768 m3

Diameter tangki : 12,028 m

Tinggi selinder : 6,014 m

Tinggi tutup : 3,007 m

Tinggi tangki : 9,021 m

Tebal tangki : 2,63 in

Daya pengaduk : 2,466 Hp

5.9. Tangki NaHCO3

Fungsi : Untuk membuat larutan NaHCO3 0,5 %

Bentuk : Selinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Baja karbon SA-283 Grade C

Jumlah : 9 unit

Volume tangki : 765,848 m3

Tinggi selinder : 5,677 m

Tinggi tutup : 2,838 m

Tinggi tangki : 8,515 m

Tebal tangki : 2,5 in

Daya pengaduk : 12,338 Hp

5.10. Bak Perendaman II (F-150)

Fungsi : Tempat merendam kacang kedelai dengan larutan NaHCO3.

Laju bahan umpan masuk : 3840 kg/jam

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

Volume bak perendaman : 14,083 m3

Tinggi bak peredamanan : 1,329 m

Panjang bak perendaman : 3,885 m

Lebar bak perendaman : 2,331 m

5.11. Bak Pencuci (F-160)

Fungsi : Tempat mencuci kacang kedelai dari bak perendaman II..

Laju bahan umpan masuk : 3840 kg/jam

Bahan konstruksi : Beton

Volume bak pencuci : 7,68 m3

Tinggi bak pencuci : 1,269 m

Panjang bak pencuci : 3,172 m

Lebar bak pencuci : 1,903 m

5.12. Tangki Perebusan (Q-170)

Fungsi : Tempat merebus kacang kedelai yang sudah dicuci.

Bentuk : Selinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Laju bahan masuk : 3840 kg/jam

Volume ketel adukan : 12,302 m3

Diameter : 2,865 m

Tinggi head : 0,716 m

Tinggi tangki : 2,149 m

Tekanan desain : 17,671 Psi

Tebal tangki : 0,5 in

5.13. Ketel Adukan (Q-200)

Fungsi : Untuk menghancurkan kernel kedelai sehingga mudah untuk dipress.

Bahan konstruksi : Stainless stell

Bentuk : Selinder tegak

Volume ketel adukan : 21,64 m3

Kapasitas ketel adukan : 26,05 m3

Daya penghancur : 1009,707 Hp

Diameter : 2 ft

Panjang : 3 ft

5.14. Agitator I (M-220)

Fungsi : untuk menghomogenkan susu kedelai dengan gula dan susu skim.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 Grade C

Bentuk : Selionder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Jumlah : 6 unit

Volume agitator : 6,547 m3

Diameter agitator : 2,321 m

Tinggi agitator : 1,741 m

Tekanan desain : 18,994 Psi

Tebal agitator : 1/4 in

Daya pengaduk : 0,337 Hp

5.15. Fermentor (F-200)

Fungsi : Tempat menginokulasi campuran dengan bekteri fermentasi.

Jenis : Selinder vertikal dengan tutup ellipsoidal.

Jumlah : 7 unit

Diameter : 2,130 m

Tinggi : 1,598 m

Tebal : 1/4 in

5.16. Inkubator

Fungsi : Tempat meng inokulasi campuran dengan bekteri fermentasi.

Jenis : Selinder vertikal dengan tutup ellipsoidal.

Jumlah : 8 unit

Bahan : Baja karbon SA-283 Grade C

Diameter : 2,19 m

Tinggi : 1,642 m

Tebal : 1/4 in

5.17. Gudang Pengemasan

Fungsi : Tempat mengemas hasil produk dari tangki inkubator.

Bentuk : Prisma tegak segi empat

Bahan : Dinding beton dan atap seng

Laju alir bahan baku : 38.286,52 kg/jam

Tinggi gudang : 4 m

Lebar gudang : 8,584 m

Panjang gudang : 17,168 m

5.18. Gudang Penyimpaan

Fungsi : Tempat menyimpan hasil pengemasan produk..

Bentuk : Prisma tegak segi empat

Bahan : Dinding beton dan atap seng

Laju alir bahan baku : 38.286,52 kg/jam

Tinggi gudang : 4 m

Lebar gudang : 8,584 m

Panjang gudang : 17,168 m

Fungsi : Mengalirkan larutan NaHCO3 ke bak pencucian I

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan : Commercial steel

Nominal size number : 1/8 in

ID : 0,269 in

OD : 0,485 in

Luas penampang : 0,0004 ft2

Flow rate per pipe : 0,0001 ft/det

Daya : 0,00125 Hp

5.20. Pompa CaCl2

Fungsi : Mengalirkan larutan CaCl2 ke tangki agitator II

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan : Commercial steel

Nominal size number : 3/4 in

ID : 0,824 in

OD : 1,05 in

Luas penampang : 0,006 ft2

Flow rate per pipe : 2 ft/det

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1. Instrumentasi

Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil yang sesuai dengan yang diharapkan.

Dalam suatu pabrik pemakaian alat-alat pengontrol merupakan hal yang sangat penting karena adanya rangkaian instrumentasi tersebut maka operasi dan peralatan yang ada di pabrik dapat dipantau dan dikontrol dengan cermat sehingga kondisi operasi selalu berada dalam keadaan yang diharapkan.

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 di atas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis).

Pada dasarnya instrumentasi terdiri dari :

1. Sensing Element (Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.

2. Elemen Pengukur (Mearusing Element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju alir, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.

Instrumen yang umum digunakan dalam pabrik adalah :

1. Temperature Controller (TC)

Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengukur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.

Prinsip kerja:

Ratefluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.

2. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.

Prinsip kerja:

Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup

diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.

3. Flow Controller (FC)

Adalah alat/instrumentasi yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja:

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan

discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve

dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set

point.

4. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan

dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan

dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate

cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja:

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan

pada set point. Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser

diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja.

5. Level Indicator Controller (LIC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk menunjukkan/mengukur dan

mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja

Tabel 6.1. Daftar instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai.

No Nama Alat Jenis Instrumen

1 Tangki Level Controller (LC)

Flow Controller (FC)

2 Deaerator Temperatur Controller (TC)

3 Pompa Flow Controller (FC)

Instrumen yang digunakan dalam Unit Penyediaan Air pada Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai adalah :

• Pengontrol temperatur, digunakan pada deaerator.

PC TC

TC

Keluar Produk

Masuk

kondensat steam

• Pengontrol tinggi cairan, digunakan pada tangki-tangki pelarutan bahan.

• Pengontrol laju aliran digunakan pada pompa

FC

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumentasi adalah : 1. Level instrumentasi

2. Range yang diperlukan untuk pengukuran

3. Ketelitian yang dibutuhkan

4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengendalikan variabel

pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara

semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel kontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).

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.

Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal 12 Januari 1970. Makin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik, maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.

Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan kewajiban perancang pabrik untuk melaksanakannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut:

- Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik

- Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin

- Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin

- Jarak antara mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas

- Setiap mesin dan peralatannya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran

- Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya

- Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran

6.3. Keselamatan Kerja Pada Unit Utilitas Pabrik Pembuatan Yoghurt Dari Kacang Kedelai

Dalam pra rancangan unit penyediaan air pada pabrik gula dari tebu, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan adalah sebagai berikut:

6.3.1. Pencegahan Terhadap Kebakaran Dan Ledakan

- Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada

tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses.

- Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang

cukup untuk pemeriksaan.

- Sistem perlengkapan energi dibedakan warnanya dan letaknya agar tidak

mengganggu gerakan karyawan seperti pipa bahan bakar warna merah, saluran udara warna hijau, saluran steam warna kuning dan air warna biru.

- Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station (stasiun kebakaran)

setiap saat dalam keadaan siaga.

- Bahan-bahan yang mudah terbakar dan meledak seperti SO2

6.3.2. Peralatan Perlindungan Diri

Selama berada di dalam lokasi pabrik disediakan peralatan perlengkapan perlindungan diri yang wajib dipakai oleh karyawan dan setiap orang yang memasuki pabrik. Adapun peralatan perlindungan diri ini meliputi:

harus disimpan pada tempat yang aman dan dikontrol secara teratur.

- Pakaian dan perlengkapan pelindung

- Sepatu pengaman

- Pelindung mata

- Masker udara

6.3.3. Keselamatan Kerja Terhadap Listrik

- Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring

atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.

- Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak

pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan.

- Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu

lintas pekerja.

- Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan

tinggi.

- Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.

- Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal

petir yang dibumikan.

- Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja

dengan suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

6.3.4. Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan

- Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di

dalam lokasi pabrik.

- Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya seperti SO2

- Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengelolaan, pengangkutan,

penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat.

, karyawan harus memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut.

6.3.5. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis

- Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat, untuk mencegah

kemungkinan jatuh atau terguling.

- Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat

kegiatan karyawan.

- Jalur perpipaan harus berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap

lantai pertama bila di dalam gedung atau setinggi 3,5 meter bila di luar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.

- Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan

tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran.

- Pada alat-alat yang bergerak atau berputar seperti roll mill, bucket elevator

harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja.

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

- Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan.

- Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.

- Perlu ketrampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peratan

yang ada.

- Setiap kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan.

- Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat

menimbulkan bahaya.

- Pengontrolan secara periodik terhadap alat instalasi pabrik harus dilakukan

BAB VII

UTILITAS

Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan minuman yoghurt ini adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan uap (Steam)

2. Kebutuhan air

3. Kebutuhan bahan kimia

4. Kebutuhan listrik

5. Kebutuhan bahan bakar

7.1. Kebutuhan Uap (Steam)

Dalam pabrik, uap digunakan sebagai media pemanas pada tangki perebus untuk merebus kernel kedelai sebelum dipress. Kebutuhan uap pada tangki

rebusan yaitu 791,604 kg/jam. Total kebutuhan steam adalah = 791,604 kg/jam.

Tambahan untuk kebocoran dan lain-lain diambil faktor keamanan diambil sebesar 20% (Perry, 1997), maka:

Untuk faktor keamanan diambil 20% = 20% x 791,604 kg/jam = 158,320 kg/jam.

Jadi, total steam yang dibutuhkan = 791,604 + 158,320 = 949,924 kg/jam.

Diperkirakan 80% kondensat dapat dipergunakan lagi (Evans, 1978) Kondensat yang digunakan kembali = 80% x 949,924 kg/jam

= 759,939 kg/jam.

Kebutuhan air tambahan untuk umpan boiler = 20% x 759,939 kg/jam = 189,984 kg/jam.

7.2. Kebutuhan Air

• Air untuk umpan boiler = 949,924 + 189,984 = 1.139,908 kg/jam

• Air domestik diperkirakan 9 liter/jam.orang x 175 karyawan = 1600 kg/jam.

• Air panas untuk perendaman dan ketel adukan = 33.120 kg/jam. Sehingga total kebutuhan air adalah = 1.139,908 + 1600 + 7680 + 33.120

= 43.539,908 kg/jam.

Sumur air untuk pabrik pembuatan minuman yogurt adalah berasal dari sumur bor. Kualitas sumur bor didasarkan atas analisa hasil sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina seperti tabel 7.1 berikut:

Tabel 7.1. Kualitas sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina

Parameter Satuan Kadar

PH - 5,7

Alumina (Al2O3) mg/L 20,00

Silika (SiO3) mg/L 56,45

Kalsium (CaO) mg/L 5,85

Magnesium (MgO) mg/L 3,45

Klorida (Cl) mg/L 0,33

Sulfat (SO2) mg/L 0,38

Besi (FeO3) mg/L 9,50

Kandungan organik mg/L 1,45

(Sumber: PKS PTPN IV Kebun Adolina, 1999).

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air yang merupakan tempat pengolahan air sumur bor. Pengolahan air pada pabrik ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

1. Pengendapan

2. Klarifikasi 3. Filtrasi

4. Deminiralisasi 5. Daerasi

7.2.1. Pengendapan

Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada bak pengendapan, partikel-partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap

secara gravitasi, sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya. Diameter padat dalam air berkisar antara

10-4m (Alaerts, 1984). Untuk membunuh kuman-kuman dalam air dilakukan

proses klorinasi yaitu dengan mereaksikan air dengan klor. Klor yang digunakan

biasanya berupa kaporit (Ca(ClO)2

 Kebutuhan air domestik = 1600 kg/jam

).

 Kaporit yang digunakan mengandung 70% klorin (Alaerts, 1984).

 Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Alaerts, 1984).

 Kebutuhan kaporit =

000 . 000 . 1 7 , 0

1600 2

x x

= 0,004 kg/jam

7.2.2. Klarifikasi

Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari bak pengendapan dialirkan ke bak clarifier setelah diinjeksikan larutan alum (Al2(SO4)3) dan soda abu (Na2CO3), dimana alum (Al2(SO4)3) berfungsi sebagai

koagulan dan (Na2CO3) berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat

pengendapan dan penetralan pH.

Setelah pencampuran, sambil dilakukan pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier secara gravitasi dan air jernih

akan keluar melimpah yang selanjutnya masuk ke penyaring pasir (sand filter)

untuk penyaringan.

Pemakaian alum (Al2(SO4)3) hingga 50 ppm terhadap air yang akan

diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum (Al2(SO4)3) dan soda abu

(Na2CO3

 Total kebutuhan air = 43.539,908 kg/jam

) adalah 1 : 0,54 (Baron, 1982).

 Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10-6

= 2,176 kg/jam.

x 43.539,908 kg/jam

 Larutan soda abu yang dibutuhkan = 0,54 x 50.10-6

= 1,176 kg/jam.

7.2.3. Filtrasi

Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut

bersama air. Pada proses filtrasi digunakan penyaring pasir (sand filter) yang

terdiri dari 3 lapisan, yaitu (Hammer, 1996):

• Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in

• Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12 in

• Lapisan III terdiri dari gravel setinggi 7 in

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 umpan ketel, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses demineralisasi dan deaerasi.

7.2.4. Demineralisasi

Air untuk umpan ketel harus murni yang bebas dari garam-garam terlarut, untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Menghilangkan kation-kation Ca2+, Mg

• Menghilangkan anion-anion SO

2+

42-, CO32-, Cl

Alat-alat demineralisasi dibagi atas:

-a) Kation Exchanger

Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-225.

Reaksi yang terjadi:

2H+R + Ca2+ Ca2+R2 + 2H

2H

+ +

R + Mg2+ Mg2+R2 + 2H+

Untuk regenerasi dipakai H2SO4

Ca

dengan reaksi sebagai berikut:

2+

R2 + 2H2SO4 CaSO4 + 2H+

Mg

R

+

b) Anion Exchanger

Anion exchanger berfungsi untuk mengikat atau menyerap anion-anion yang terlarut dalam air seperti SO42-, Cl-, dan CO3 akan diikat oleh resin yang

bersifat basa dengan merek R-Dowex, sehingga resin akan melepas ion OH

-2R-OH + SO

Persamaan reaksi yang terjadi dalam anion exchanger adalah:

42- R2SO4 + 2OH

R-OH + Cl

RCl + OH

Perhitungan Kesadahan Kation

-Air sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina mengandung kation Ca, Mg dan Fe, masing-masing: 5,85 ppm; 3,45 ppm; dan 9,5 ppm.

1 gr/gal = 17,1 ppm

Total kesadahan kation = 5,8 + 3,45 + 9,5

= 18,8 ppm x

ppm 17,1

gr/gal 1

= 1,0994 gr/gal

Jumlah air yang diolah = 1.139,908 kg/jam

= 3

3 x264,17gal/m

kg/m 995,68

kg/jam 1.139,908

= 302,436 gal/jam

Kesadahan air total = 1,0994 gr/gal x 302,436 gal/jam x 24 jam/hari

= 7.979,955 gr/hari = 7,979 kg/hari

Volume exchanger yang digunakan kapasitas = 7,7 Kgrain/ft3

3 grain 3 grain t 0,4989kg/f K kg 0,0648 x kg /ft K 7,7 = …(Nalco,1979) Berarti kapasitas exchanger =

Volume kation exchanger =

EC total kesadahan = kg/hari 0,4989 kg/hari 7,979

= 1139,965 ft3/hari Direncanakan menggunakan resin 0,1 ft

    air kesadahan total EC x resin 3

=     kg/hari 7,979 kg/ft 0,4989 x ft

0,1 3 3

x 1139,965 kg/jam x 24 jam/hari = 228,672 kg.

Waktu regenerasi =

boiler umpan air diolah yang air = kg/jam 1139,965 kg 228,672

= 0,2 jam

Untuk regenerasi digunakan 6 lb H2SO4/ft3………(Nalco, 1979)

Maka kebutuhan H2SO4 = (6lb/ft3)(1139,965ft3

Perhitungan Kesadahan Anion

/hari)(1 hari/24jam)(1kg/2,2046 lb)

=129,965 kg/jam

Air sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina mengandung anion Cl dan SO2

ppm gal gr 1 , 17 / 1 , masing-masing 0,33 ppm dan 0,38 ppm.

1 gr/gal = 17,1 ppm

Total kesadahan anion = (0,33 + 0,38) ppm

=0,71 ppm x = 0,0415 gr/gal

Jumlah air yang diolah = 1139,965 kg/jam

= ₃

kg/m 995,68

kg/jam 1139,965

x 264,17 gal/m3 = 302,451 gal/jam

Kesadahan air total = 0,0415 gr/gal x 302,451 gal/jam x 24 jam/hari = 301,241 gr/hari = 0,301 kg/hari.

Volume exchanger digunakan memiliki kapasitas = 12 Kgrain/ft3

grain 3 grain K kg 0,0648 x kg /ft K 12 …(Nalco, 1979)

Berarti kapasitas exchanger = = 0,7776 kg/ft

/hari ft 0,387 kg/ft 0,7776 kg/hari 0,301 EC total kesadahan 3 3 = = 3

Volume anion excnanger =

Jumlah air yang diolah =     air kesadahan total EC x resin

x jumlah umpan boiler

=     hari kg ft kg x ft / 301 , 0 / 7776 , 0 1 ,

0 3 3

x 1139,965 kg/jam x 24 jam/hari = 7.067,934 kg

Waktu regenerasi = 6,2jam

kg/jam 518,4 kg 7.067,934 boiler umpan air diolah yang air = =

Untuk regenerasi digunakan 5 lb NaOH/ft3………….(Nalco, 1979)

Maka kebutuhan NaOH = (5 lb/ft3)(0,387 ft3/hari)(1 hari/24 jam)(1 kg/2,2046 lb) = 0,0365 kg/jam

7.2.5. Deaerasi

Daerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar uap (anion exchnager) sebelum dikirim sbagai umpan ketel. Air hasil

demeneralisasidikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke

daerator.

Pada proses daerator ini, air dipanaskan hingga suhu 900

1. Al

C hingga gas yang terlarut dalam air dapat dihilangkan. Pemanasan ini juga berfungsi untuk mencegah perbedaan suhu yang besar dengan air umpan ketel sehingga beban ketel dapat dikurangi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam daerator.

7.3. Kebutuhan bahan kimia

Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan yoghurt dari kacang kedelai ini sebagai berikut:

2(SO4)3

2. Na

= 2,176 kg/jam

2CO3

3. Kaporit = 0,004 kg/jam

= 1,176 kg/jam

4. H2SO4

5. NaOH = 0,0365 kg/jam

7.4. Kebutuhan Listrik

Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut:

1. Unit proses = 1029,766 Hp x

Hp 1,34102

1Kw

= 767,897 Hp

2. Unit utilitas = 32,4975 Hp x

Hp 1,34102

1Kw

= 24,233 kW

3. Ruang kontrol dan laboratorium = 14,914 kW

4. Penerangan dan kantor = 14,914 kW

5. Bengkel = 29,828 kW

6. Perumahan = 22,371 kW

Total kebutuhan listrik = 767,897 + 24,233 + 14,914 + 14,914 + 29,828 + 22,371 = 874,158 kW

Untuk cadangan diambil 20% maka:

Listrik yang diperlukan = 1,2 x 874,158 kW = 1048,989 kW

Untuk memenuhi kebutuhan listrik pada power plant digunakan 3 unit diesel

engine generatting set (2 operasi dan 1 stand by). Efisiensi generator 80%, maka:

Daya output generator = (1048,989 kW)/0,8 = 1311,236 kW…(Desphande, 1985) Untuk perancangan dipakai diesel generator AC, 1350 kW.

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar

Bahan bakar generator

Nilai Bahan bakar solar = 19.860 Btu/lbm

Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/L

Daya generator yang dihasilkan = 1311,236 kW x

kW 1

Btu/det 0,9478

= 1242,789 Btu/det x 3600 det/jam = 4.474.042,131 Btu/jam

Jumlah bahan bakar solar =

Btu/lbm 19.860

Btu/jam 131

4.474.042,

= 225,279 lbm/jam x 0,454 kg/lbm = 102,276 kg/jam

Kebutuhan solar =

kg/L 0,89

kg/jam 102,276

= 114,917 L/jam = 2758,023 Liter/hari

Bahan bakar tangki Air Panas digunakan solar

Nilai Bahan bakar solar = 19.860 Btu/lbm

Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/L

Daya generator yang dihasilkan = 2656,697 kW x

kW 1

Btu/det 0,9478

= 2518,018 Btu/det x 3600 det/jam = 9064865,883 Btu/jam

Jumlah bahan bakar solar =

Btu/lbm 19.860

Btu/jam 3

9064865,88

= 517,992 lbm/jam x 0,454 kg/lbm = 235,168 kg/jam

Kebutuhan solar =

kg/L 0,89

kg/jam 235,168

= 264,233 L/jam = 6.351,608 Liter/hari

7.6. Unit Pengolahan Limbah

Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.

Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan minuman yoghurt ini meliputi :

1. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik.

Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.

2. Limbah domestik

Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi dilokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair.

Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (25-30 mg/l) ….(Perry, 1997).

Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Pencucian peralatan pabrik = 100 liter/jam Asumsi konsentrasi = 100 ppm

2. Limbah domestik dan kantor

BOD/kapita = 20 gr/hari ...(Arceivala, 1989) Pemakaian air perorang = 180 liter/hari ...(Arceivala, 1989)

BOD/kapita = 0,00463gr/l 4,63ppm

jam 24

hari 1 x l 180 20gr/hari

= =

BOD = 4,63 ppm/orang x 175 orang = 810,25 ppm Diperkirakan air buangan tiap orang untuk :

Domestik = 75 liter/hari ...(Metcalf & Eddy, 1991)

Kantor = 35 liter/hari ...(Metcalf & Eddy, 1991)

Jumlah karyawan = 175 ...(Sesuai dengan BAB VIII) Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor

= 175 x (75 + 35) ltr/hari x 1 hari/24 jam = 802,083 liter/jam

3. Laboratorium = 15 liter/jam Asumsi : konsentrasi = 30 ppm

Laju volumetrik limbah = (100 + 802,083+ 15) ltr/jam

7.6.1 Bak Penampungan

Fungsi : tempat menampung air buangan sementara

Laju volumetrik air buangan = 0,917 m3/jam

Waktu penampungan air buangan = 7 hari

Volume air buangan = 0,917 x 7 x 24 = 154,056 m

9 , 0

056 , 154

3

Bak terisi 90% maka volume bak = = 171,173 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : -Panjang bak (p) = 2 x lebar (l)

-Tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka

Volume bak = p x l x t

171,173 m3 = 2 l x l x l

l = 4,406 m

Jadi, panjang bak = 8,812 m Tinggi bak = 4,406 m Luas bak = 38,825 m2

7.6.2 Bak Equalisasi

Fungsi : menghilangkan padatan dengan cara pengendapan

Air buangan dari pabrik yang menghasilkan bahan-bahan organik, termasuk Pabrik Pembuatan Susu Yoghurt biasanya pH 5 (Hammer, 1986).

Untuk mentralkan pH air buangan dari pH 5 digunakan soda abu (Na2CO3).

Kebutuhan (Na2CO3) = 0,15 gr (Na2CO3)/ 30 ml air buangan. (Diteliti di

laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU, 1999).

Kebutuhan (Na2CO3) = 0,917 m3/jam x 106 ml/m3 x 0,15 gr/30 ml x 1 kg/103

= 4,585 kg/jam

Laju alir larutan 30% Na2CO3 = 4,585/0,3 = 15,283 kg/jam

Densitas larutan 30% Na2CO3 = 1327 kg/m3 ….(Perry, 1997)

Volume 30% Na2CO3 = 15,283 / 1327 = 0,0115 m3/jam

Laju alir limbah = 0,917 m3/jam

Diasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hari Volume limbah = (0,917 + 0,0115) x 1 x 24 = 22,284 m

9 , 0

284 , 22

3

Bak terisi 90% maka volume bak = =24,76 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : Panjang bak, p = 2 x lebar bak, l

Tinggi bak, t = 1,5 x lebar bak, l Maka;

Volume = p x l x t 24,76 m3 = 2 l x l x l l = 2,02 m

Jadi panjang bak = 4,04 m

Luas bak = 8,160 m3

7.6.3 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur aktif)

Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis dimana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang

mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur

campuran.

Laju volumetrik (Q) = 0,917 m3/jam = 5.813,853 gal/hari

BOD5 (S0

Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD

) = 810,25 mg/l

Efisiensi (E) = 95% (Metcalf & Eddy, 1991)

Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,12 hari-1 (Metcalf & Eddy, 1991)

Mixed Liquor Suspended Solid = 1000 mg/l Direncanakan:

Waktu tinggal sel (θc

S S S₀ −

) = 7 hari

1. Penentuan BOD Effluent (S)

E = x 100 (Metcalf & Eddy, 1991)

S = So

100 E.S_o -

= 810,25 -

100 25 , 810 . 95 S = 40,513 mg/l

2. Penentuan Volume aerator (Vr) Vr ) .θ k X(1 S) Q.Y(S θ c d o c. + −

= (Metcalf & Eddy, 1991)

= ) 7 x 0,12 mg/l)(1 (1000 l 40,513)mg/ 5 0,8)(810,2 gal/hari)( 5.813,853 x hari (7 + −

= 3196,526 gal = 12,129 m3 3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi

Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 2,5 m (Metcalf & Eddy, 1991) Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 1 : 1,5 (Metcalf & Eddy, 1991) Jadi, lebar = 1,5 x 2,5 m = 3,75 m

V = p x l x t

12,129 m3 = 3,75 m x 2,5 m x t t = 1,293 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m diatas permukaan air (Metcalf & Eddy, 1991) Jadi, ukuran aerator sebagai berikut :

Panjang = 3,75 m

Lebar = 2,5 m

Tangki Aerasi

Qe

Xe

Q+ Qr

Xe Qr Xr Qw Qw Xr Q Asumsi:

Qe = Q = 5813,853 gal/hari

Xe = 0,001 X = 0,001 x 810,25 mg/l = 0,810 mg/l

Xr = 0,999 X = 0,999 x 810,25 mg/l = 809,44 mg/l

Px = Qw x Xr (Metcalf & Eddy, 1991)

Px = Yobs.Q.(So-S) (Metcalf & Eddy, 1991)

Yobs c d k Y θ + 1 = Yobs ) 7 ).( 12 , 0 ( 1 4 , 0 +

= = 0,2174

Px

0 = (Q +Q

= (0,2174)(5.813,853 gal/hari)(810,25-40,513) mg/l = 972.894,950 gal.mg/l.hari

Neraca massa pada tangki sedimentasi

Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar

c) X – QeXe - QwX

0 = QX + Q

r

rX – Q(0,001X)-P

Q

x

r

X

P QX(0,001−1)+ _x = = 25 , 810 950 , 894 . 972 ) 1 001 , 0 )( 25 , 810 )( 853 , 813 . 5 ( − +

= 4.607,3 gal/hari

5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)

4.607,3 3.196,526 Q

Vr

θ= = = 0,693 hari = 16,651 jam

6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan

Bak Penampung dan

Pengendapan Kolam Aerasi

Type aerator yang digunakan adalah surface aerator.

Kedalaman air = 4,57 m, dari table 10-11, Metcalf & Eddy, 1991 diperoleh daya aerotarnya 5 hp.

7.5.3 Tangki Sedimentasi

Fungsi : Mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.

Laju volumetrik air buangan = (5.813,853 + 4.607,3) gal/hari

= 10.421,153 gal/hari = 39,448 m3/hari

Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 12 m3/m2 hari (Perry, 1997) Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari (Perry, 1997) Volume tangki (V) = 39,448 m3/hari x 0,0833 hari = 3,274 m3

Kedalaman tangki sedimentasi = 2,5 m A = ¼ π D2

D = (4A/π)1/2 = (4 x 1,309 / 3,14) = 1,291 m Kedalaman tangki :

H = V/A

= 3,274 / 2,5 = 1,291 m.

7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1. Pompa Air Sumur Bor (L-411)

Fungsi : Untuk memompakan air sumur bor ke bak pengendapan.

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : commercial steel

Kapasitas : 43.539,908 kg/jam

Jenis pipa : Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 5,047 in

Diameter luar pipa : 5,563 in

Efisiensi pompa : 80%

7.7.2. Bak Pengendapan (H-410)

Fungsi : Tempat penampungan sementara air sumur bor

Bentuk : Persegi panjang

Kapasitas : 43.539,908 kg/jam

Jumlah : 1

Tinggi bak : 2,758 m

Panjang bak : 27,58 m

Lebar bak : 16,548 m

Volume bak : 1259,389 m3

7.7.3. Clarifier (H-420)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu.

Bahan konstruksi : carbon steel SA-53

Kondisi operasi : Temperatur : 300C

Tekanan : 1 atm

Jumlah : 1

Kapasitas : 43.539,908 kg/jam

Diameter clarifier : 5,51 m

Tinggi clarifier : 8,265 m

Tebal dinding clarifier : 0,456

Daya motor : 1,960 Hp

7.7.4. Tangki Pelarutan Alum (M-421)

Fungsi : Membuat larutan alum (Al2(SO4)3

Bentuk : Selinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, Tipe 304

Kondisi operasi : Temperatur : 30oC

Tekanan : 1 atm

Jumlah : 1

Kapasitas tangki : 4,597 m3

18. Fermentor (F-200)

Fungsi : Untuk menginokulasi susu kedelai dengan bakteri fermentasi.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C.

Bentuk : Selinder tegak dengan bentuk alas dan tutup ellipsoidal. Jumlah : 7 unit

Laju alir umpan yang masuk = 36.973,95 kg/m3

Densitas campuran = (ρ susu kedelai x %) + (ρ gum arab x %) = (1014,3 x 0,98) + (1490 x 0,02) = 1014,3 + 29,8

= 1044,1 kg/m3 = 65,183 lb/ft

ρ

m

3

Laju alir volumetrik = = ₃ kg/m 1044,1

kg 36.973,95

= 3

3

m 058 , 5 7

m 35,412

= /jam

Perhitungan:

Diameter Dt dan tinggi tangki Ht

Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs =

4

π

D2

4

π

.Hs = D2 D 2 1

. = 0,3925 D

3

π

3

Vh = R2

3

π

.Hh = R2 D 4 1

. = 0,1308 D3 Volume tangki Vt = Vs + Vh

= 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D

3 1

0,5233 Vt

   

 

3

D = = 3

1

5233 , 0

058 , 5

   



 _{= 2,130 m = 6,988 ft} Untuk desain digunakan :

- Diameter tangki = 2,130 m = 6,988 ft = 83,858 in

- Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 2,130 m = 1,065 m = 3,494 ft - Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 2,130 m = 0,533 m = 1,748 ft Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 1,065 m + 0,533 m = 1,598 m = 5,242 ft

Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell

T = n.c

0,6P S.E

P.R +

− ……….(Timmerhaus,2004) Dimana:

T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi)

S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9

C = faktor korosi = 0,0125 /tahun N = umur tangki = 15 tahun

Tekanan hidrostatis PHs = 14,7 + 144

1) (Hs

ρ −

= 14,7 +

144 1) (3,494

65,183 −

= 15,829 Psi Faktor kemanan = 20%

Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 15,829 Psi = 18,994 Psi Tebal shell, t = 15(0,0125)

) 994 , 18 ( 6 , 0 ) 9 , 0 ( 18750

) 2 / 858 , 83 ( 994 , 18

+ −

x

= 0,234 in digunakan tebal standart 1/4 in

19. Inkubator (F-300)

Fungsi : Untuk mendinginkan hasil yoghurt pada temperatur 270C sebelum dikemas pada ruang pengemasan.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C.

Bentuk : Selinder tegak dengan bewntuk alas dan tutup ellipsoidal. Jumlah : 8 unit

Laju alir umpan yang masuk = 38.286,52 kg/jam Densitas campuran = 1044,1 kg/m3 = 65,183 lb/ft3

Laju alir volumetrik = ρ m

= ₃

kg/m 1044,1

kg 38.286,52

= 3

3

m 584 , 4 8

m 36,669

= /jam

= 161,797 ft3

4

π

/jam. Perhitungan:

Diameter Dt dan tinggi tangki Ht

Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs = D2

4

π

.Hs = D2 D 2 1

. = 0,3925 D

3

π

3

Vh = R2

3

π

.Hh = R2 D 4 1

. = 0,1308 D3 Volume tangki Vt = Vs + Vh

= 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D

3 1

0,5233 Vt

   

 

3

D = = 3

1

5233 , 0

501 , 5

   



 _{= 2,190 m = 7,184 ft} Untuk desain digunakan :

- Diameter tangki = 2,190 m = 7,184 ft = 86,220 in

- Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 2,190 m = 1,095 m = 3,592 ft - Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 2,190 m = 0,547 m = 1,794 ft Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 1,095 m + 0,547 m = 1,642 m = 5,387 ft

Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell

T = n.c

0,6P S.E

P.R +

− ……….(Timmerhaus,2004) Dimana:

T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi)

S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9

N = umur tangki = 15 tahun

Tekanan hidrostatis PHs = 14,7 + 144

1) (Hs

ρ −

= 14,7 +

144

1) (3,592

65,183 −

= 15,873 Psi Faktor kemanan = 20%

Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 15,873 Psi = 19,05 Psi Tebal shell, t = 15(0,0125)

) 05 , 19 ( 6 , 0 ) 9 , 0 ( 18750

) 2 / 220 , 86 ( 05 , 19

+ −

x

= 0,236 in digunakan tebal standart 1/4 in

20. Gudang Pengemasan

Fungsi : Mengemas yoghurt yang telah diperoleh. Bentuk : Prisma tegak segi empat

Bahan : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit

Data kondisi operasi :

- Temperatur : 300C - Tekanan : 1 atm

Laju alir massa = 38.286,52 kg/jam = 38,287 ton/jam Densitas susu kedelai (ρ) = 1044,1 kg/m3

Direncanakan gudang bahan baku dengan spesifikasi : Tinggi gudang = 4 m

Panjang gudang = 2 L Lebar gudang = L

Waktu operasi (θ) = 5 hari = 120 jam Faktor kelonggaran (fk) = 20% Perhitungan :

Volume = m x θ x

  

 + 1 1

x fk ρ 8L2

  

 +

3

kg/m 1044,1

0,2 1 = 38.286,52 kg/jam x 120 jam x 8L2 = 5280,394 m3

L = 4,353 m Maka diproleh :

Tinggi gudang = 4 m

Lebar gudang = L = 4,353 m

Panjang gudang = 2 x L = 2 x 4,353 m = 8,706 m

21. Gudang Penyimpanan (F-302)

Fungsi : Tempat menyimpan yoghurt yang telah diperoleh. Bentuk : Prisma tegak segi empat

Bahan : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit

Data kondisi operasi :

- Temperatur : 300C - Tekanan : 1 atm

Laju alir massa = 38.286,52 kg/jam = 38,287 ton/jam Densitas susu kedelai (ρ) = 1044,1 kg/m3

Direncanakan gudang bahan baku dengan spesifikasi : Tinggi gudang = 4 m

Panjang gudang = 2 L Lebar gudang = L

Waktu operasi (θ) = 5 hari = 120 jam Faktor kelonggaran (fk) = 20% Perhitungan :

Volume = P x L x 4 = 8 L   

 + 1 1

x fk ρ

2

8L2

  

 +

3

kg/m 1044,1

0,2 1 = 38.286,52 kg/jam x 120 jam x 8L2 = 5280,394 m3

L = 4,353 m Maka diproleh :

Tinggi gudang = 4 m

Lebar gudang = L = 4,353 m