PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI GLISEROL DAN AMMONIUM HIDROKSIDA KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Evaporator Effect 1 (EV-301)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Grafik Hubungan tahun dan Kebutuhan 1,3-Propandiol Dunia dalam

Beberapa Tahun ... 4

2. Proses Produksi PDO secara kimiawi ... 7

3. Siklus Refrigerasi ... 114

4. Kurva Karakteristik Pertumbuhan Sel ... 120

5. Tata Letak Pabrik... 135

6. Tata Letak Peralatan Proses... 138

7. Grafik BEP danShut Down Point... 167

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ... 1

B. Kegunaan Produk ... 2

C. Ketersediaan Bahan Baku ... 2

D. Analisa Pasar ... 3

E. Kapasitas Pabrik ………5

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis Proses ... 6

B. Pertimbangan Pemilihan Proses ... 9

C. Uraian Proses ... 13

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK Sifat Bahan Baku dan Produk ... 20

IV. NERACA MASSA DAN ENERGI A. Neraca Massa ... 25

B. Neraca Energi ... 36

V. SPESIFIKASI PERALATAN A. Peralatan Proses ... 41

VI. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM A. Unit Utilitas ... 106

1. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air ... 106

2. Unit PenyediaSteam ... 107

3. Unit Penyedia Tenaga Listrik ... 112

4. Unit Penyedia Udara tekan ... 113

5. UnitRefrigerant ... 113

6. Unit Penyediaan Bahan Bakar ... 116

B. Laboratorium ... 116

C. Instrumentasi Dan Pengendalian Proses ... 129

VII. LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK A. Lokasi Pabrik ... 131

VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN

A. Bentuk Perusahaan ... 139

B. Deskripsi Jabatan ... 140

C. Hari Libur Karyawan ... 151

D. Jam Kerja ... 152

E. Sistem Pengupahan ... 154

F. Kesejahteraan Karyawan ... 156

G. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ... 157

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 161

B. Evaluasi Ekonomi ... 165

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 169

B. Saran ... 170 DAFTAR PUSTAKA

PRARANCANGAN PABRIK

1,3-PROPANDIOL DARI GLISEROL DAN

AMMONIUM HIDROKSIDA

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Perancangan Evaporator Effect 1 (EV-301)

(Skripsi)

Oleh

YESIKA FITRIANA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI

GLISEROL DAN AMMONIUM HIDROKSIDA

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(Perancangan

Evaporator effect

1 ( EV-301))

Oleh

YESIKA FITRIANA

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

Judul Skripsi : PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI GLISEROL DAN AMONIUM HIDROKSIDA KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(Perancangan Evaporator

Effect

1 (EV - 301))

Nama Mahasiswa : Yesika Fitriana No.Pokok Mahasiswa : 0615041078 Jurusan : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI 1. Komisi Pembimbing

Dr. Elida Purba, S.T.,M.Sc. Sri Ismiyati D,S.T.,M.Eng.

NIP. 196809021997022005 NIP. 197904192006042001

2. Ketua Jurusan

Panca Nugrahini F,S.T.,M.T. NIP 197302032000032001

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua : Dr.Elida Purba, S.T., M.Sc . ...

Sekretaris : Sri Ismiyati D,S.T.,M.Eng. ...

Penguji

Bukan Pembimbing : Taharuddin, S.T., M.Sc. ...

Heri Rustamaji. S.T.,M.Eng. ...

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr.Ir.Lusmeilia Afriani, D.E.A NIP. 196505101993032008

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kutosari pada tanggal 17 Mei 1988, sebagai putri pertama dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Suradi dan Ibu Samirah.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar Negeri 01 Sambikarto pada tahun 1994, Sekolah Menengah Pertama Negeri 02 Sekampung pada tahun 2000, dan Sekolah Menengah Umum Negeri 03 Metro pada tahun 2006.

Pada tahun 2006, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru ( SPMB ). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEMIA) sebagai sekretaris divisi Chemical Engineering English Club(CEEC).

Pada tahun 2010, penulis melakukan Kerja Praktek di PT. Sweet IndoLampung di Tulang Bawang dengan Tugas Khusus “perhitungan penurunan warna pada karbonator”. Pada tahun 2010, penulis melakukan penelitian dengan judul

“Transesterifikasi Refined Palm Oil (RPO) menjadi biodiesel dengan menggunakanContinuous Microwave Biodiesel Reactor(CMBR).

Motto

kesuksesan adalah saat anda berpindah dari suatu

kegagalan ke kegagalan lain tanpa Anda kehilangan

semangat Anda

Tiga asas besar untuk mewujudkan sesuatu, pertama

keja keras, kedua berpegang teguh pada tujuan dan

ketiga berpikir logis

( Thomas Edison)

Untuk mencapai kesuksesan, kita jangan hanya

bertindak, tapi juga perlu bermimpi, jangan hanya

Catatan Akhir Kuliahku...

Akhirnya aku sampai pada waktu dimana semua perjalanan

kuliahku harus berakhir. Inilah catatan kecil yang

Kupersembahkan setulus hati kepada :

Allah SWT, atas kehendak-Nya semua ini ada.... ,

atas rahmat-Nya lah semua ini aku dapatkan,

dan atas Kekuatan dari Nya lah aku bisa bertahan...

Kedua Orang tuaku sebagai tanda baktiku...

Ini hanyalah sedikit balasan yang tidak bisa dibandingkan

dengan banyaknya pengorbanan dan kasih sayang yang tidak

pernah berakhir...

Adikku dan seluruh keluarga besarku...

Terima kasin atas Doa dan dukungannya...

My Chemical Engineering...

Terima kasih untuk motivasi dan semangatnya....

Dan

Almamaterku tercinta...

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, dan kekuatan sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “Prarancangan Pabrik1,3-Propandiol dari Gliserol dan Amonium Hidroksida dengan Kapasitas 40.000 Ton/Tahun” adalah salah satu

syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Panca Nugrahini F,S.T.,M.T.selaku ketua Jurusan Teknik Kimia. 2. Ibu Dr.Elida Purba, S.T., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I atas semua

ilmu, saran, dukungan, dan nasehat yang kelak akan sangat berguna di kemudian hari.

3. Ibu Sri Ismiyati D.,S.T.,M.Eng selaku Dosen Pembimbing II, atas ilmu, saran, dan kesabarannya dalam pengerjaan tugas akhir.

4. Bapak Taharuddin, S.T., M.Sc. selaku Dosen Penguji I dan Bapak Heri Rustamaji,S.T.M.Eng. selaku Dosen Penguji II, Pembimbing penelitian yang telah memberikan saran dan kritik, juga selaku dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.

5. Bapak M. Hanif selaku Dosen Pembimbing Akademik atas saran dan nasehatnya selama penulis menjalani pendidikan.

6. Bapak Ir. Sufriadi Burhanuddin. M.Eng selaku dosen pembimbing penelitian atas arahan dan bimbingan nya.

7. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat.

8. Eko Hernadi atas segala bantuan dan motivasi nya selama ini.

9. Semua teman seperjuangan: Kurniadi, Nova Nuresti, Syamsidar, M. Irfanudin, Fajar ayu S. dan semua angkatan 2006 yang lain terima kasih atas perjuangannya sampai akhirnya kita lulus.

Semoga Allah SWT membalas kebaikan mereka terhadap penulis dan semoga skripsi ini berguna.

Bandar Lampung, Agustus 2012 Penulis,

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK 1,3-PROPANDIOL DARI GLISEROL DAN AMMONIUM HIDROKSIDA

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Evaporator Effect 1 (EV-301)

Oleh

YESIKA FITRIANA

Kebutuhan 1,3-Propandiol di Indonesia cenderung meningkat tiap tahunnya.Selain itu, kebutuhan 1,3-Propandiol di dunia juga semakin meningkat dengan meningkatnya perkembangan industri _–industri pengguna 1,3-Propandiol, terutama industri politrimetilen terephtalat (PTT). Sehingga pembangunan pabrik 1,3-Propandiol sangat diperlukan untuk mendukung perkembangan industri di dalam negeri.

1,3-Propandiol diproduksi dengan cara mereaksikan gliserol dengan ammonium hidroksida di dalam Fermentor pada suhu 37 oC dan tekanan 1 atm . Hasil keluaran fermentor berupa 1,3-Propandiol, biomassa, asam asetat, karbondioksida, air dan unreacted gliserol dan ammonium hidroksida dipisahkan lagi dengan proses distilasi

Kapasitas produksi pabrik direncanakan 40.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 149 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan dengan struktur organisasiline and staff.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik berupa sistem pengolahan dan penyediaan air, sistem penyedia steam, sistem penyedia udara tekan, unit refrigerantdan sistem pembangkit tenaga listrik.

ii Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 714.207.670.373 Working Capital Investment (WCI) = Rp 840.244.318.086 Total Capital Investment (TCI) = Rp.126.036.647.713

Break Even Point (BEP) = 44,20 %

Shut Down Point (SDP) = 22,96 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,00 tahun Pay Out Time after taxes (POT)a = 2,38 tahun Return on Investment before taxes (ROI)b = 33,98 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 27,19 % Discounted cash flow (DCF) = 32,98 %

Mempertimbangkan rangkuman di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik 1,3-Propandiol ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai prospek yang baik.

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

Suatu pabrik layak didirikan jika telah memenuhi beberapa syarat antara lain safety-nya terjamin dan dapat mendatangkan profit. Investasi pabrik merupakan dana atau modal yang dibutuhkan untuk membangun sebuah pabrik yang siap beroperasi termasuk untuk start up dan modal kerja. Untuk mendirikan suatu pabrik tidak hanya berorientasi pada perolehan profit, tapi juga berorientasi pada pengembalian modal yang dapat diketahui dengan melakukan uji kelayakan ekonomi pabrik.

Perhitungan evaluasi ekonomi meliputi :

1. Modal keseluruhan (Total Capital Investment)

• Modal tetap (Fixed Capital)

• Modal kerja (Working Capital) 2. Biaya produksi (Manufacturing Cost)

• Biaya produksi langsung (Direct Production Cost)

• Biaya produksi tetap (Fixed Charges)

160 3. Pengeluaran umum (General Expense)

4. Analisa pendapatan (Annual Cash Flow) 5. Analisa Kelayakan

• Percent Return On Investment(ROI)

• Payback Period/Pay Out Time(POT)

• Discounted Cash Flow

• Break Even Point(BEP) dan Shut Down Point(SDP)

Basis atau asumsi yang diambil dalam adalah : 1. Kapasitas produksi 40.000 ton/tahun 2. Pabrik beroperasi selama 330 hari/tahun 3. Usia ekonomi pabrik 10 tahun

4. Masa konstruksi pabrik selama 2 tahun. Konstruksi dilakukan mulai awal tahun 2016 sampai akhir tahun 2017. Pabrik mulai beroperasi pada awal tahun 2018.

5. Nilai rongsokan (salvage value) sama dengan 0. 6. Nilai kurs $1 = Rp 9.455

7. Kapasitas produksi tahun pertama sebesar 70% dari kapasitas rancangan, tahun kedua 90%, tahun ketiga dan seterusnya 100%.

8. Suku bunga pinjaman bank sebesar 15% untuk mata uang USD dan konstan selama 10 tahun pabrik beroperasi.

9. Chemical Engineering Index(CE Indeks) tahun 2016 adalah 750,28

10. Harga-harga peralatan pabrik menggunakan referensi grafik yang dibuat pada beberapa buku dengan indeks harga tertentu.

161 11. Metode yang digunakan dalam melakukan analisa ekonomi adalah metode

linier danDiscounted Cash Flow(DCF).

Harga Peralatan dihitung dengan indeks harga:

Cx= Cyx y x I I

Keterangan:

Cx= harga alat pada tahun x Cy= harga alat pada tahun y Ix = indeks harga pada tahun x Iy = indeks harga pada tahun y

A. Investasi

Investasi total pabrik merupakan jumlah dari fixed capital investment,working capital investment,manufacturing costdangeneral expenses.

1. Fixed Capital Investment(Modal Tetap)

Fixed Capital Investment merupakan biaya yang diperlukan untuk mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik secara fisik. FCI terdiri dari biaya langsung (Direct Cost) dan biaya tidak langsung (Indirect Cost). Fixed capital investment pada prarancangan pabrik 1,3-propandiol ditunjukkan pada Tabel 107 dibawah ini.

162 Tabel 107. Fixed Capital Investment

FIXED CAPITAL INVESTMENT

Direct Cost

-Purchased

equipment-delivered Rp 132.875.845.651

-Purchased equipment

installation Rp 53.150.338.260 -Instrumentation dan controls Rp 26.575.169.130 -Piping(Biaya perpipaan) Rp 79.725.507.390 -Electrical (installed) Rp 39.862.753.695 -Buildings Rp 79.725.507.390 -Yard improvement Rp 26.575.169.130 -Service facilities Rp 66.437.922.825

-Land Rp 9.301.309.196

Total Direct Cost Rp 514.229.522.669

Indirect Cost

-Engineering and supervision Rp 51.422.952.267 -Construction expenses Rp 77.134.428.400 -Contractor fee Rp 71.420.767.037 - Biaya tak terduga Rp 3,953,118,305 -Plant start up Rp 1,581,247,322

Total indirect Cost Rp 199.978.147.704

Fixed Capital Investment Rp 714.207.670.373

2. Working Capital Investment(Modal Kerja)

WCI industri terdiri dari jumlah total uang yang diinvestasikan untuk stok bahan baku dan persediaan; stok produk akhir dan produk semi akhir dalam proses yang sedang dibuat; uang diterima (account receivable); uang tunai untuk pembayaran bulanan biaya operasi, seperti gaji, upah, dan bahan baku; uang terbayar (account payable); dan pajak terbayar (taxes payable). WCI untuk prarancangan pabrik 1,3-propandiol dari hasil perhitungan adalah Rp

126.036.647.713,-163 3. Manufacturing Cost(Biaya Produksi)

Modal digunakan untuk biaya produksi, yang terbagi menjadi tiga macam yaitu biaya produksi langsung, biaya tetap dan biaya tidak langsung. Biaya produksi langsung adalah biaya yang digunakan untuk pembiayaan langsung suatu proses, seperti bahan baku, buruh dan supervisor, perawatan dan lain-lain. Biaya tetap adalah biaya yang tetap dikeluarkan baik pada saat pabrik berproduksi maupun tidak, biaya ini meliputi depresiasi, pajak dan asuransi. Biaya tidak langsung adalah biaya yang dikeluarkan untuk mendanai hal-hal yang secara tidak langsung membantu proses produksi. Biaya produksi untuk pabrik 1,3-propandiol ditunjukkan pada Tabel 108 dibawah ini.

164 Tabel 108. Manufacturing Cost

MANUFACTURING COST

Direct manufacturing cost

-Raw Material Rp 209.797.973.451 - Utilitas Rp 6.473.226.811 -Operating Labor Rp 122,447,110,847 -Direct Supervisory Rp 11.455.249.304 -Maintenance and repair cost Rp 71.420.767.037 -Operating supplies Rp 7.142.076.704 -Laboratory charges Rp 11.455.249.304 -Royalti and patent Rp 12,244,711,085

TotalDirect manufacturing cost Rp 506.191.583.520

Fixed Charges

- Depresiasi Rp 73.015.277.185 - Pajak lokal Rp 28.568.306.815 - Asuransi Rp 7.142.076.704

TotalFixed Charges Rp 108.725.660.704

Plant Overhead Cost(POC) Rp 76.368.328.695

TotalManufacturing cost Rp 579.206.860.706

4. General Expenses(Biaya Umum)

Selain biaya produksi, ada juga biaya umum yang meliputi administrasi, sales expenses, penelitian dan finance. Besarnya general expenses pabrik 1,3-propandiol ditunjukkan pada Tabel 109.

165

Tabel 109.General Expenses GENERAL EXPENSES

Administrative cost Rp 8.810.000.000 Distribution and Selling

Cost Rp 76.368.328.695

Research and

Development Cost Rp 15.273.665.739 Financing(interest) Rp 84.024.431.809

TotalGeneral Expenses Rp 184.476.426.242 B. Evaluasi Ekonomi

Evaluasi atau uji kelayakan ekonomi pabrik 1,3-propandiol dilakukan dengan menghitungreturn on investment (ROI), payout time (POT), break even point (BEP), shut down point (SDP), dan cash flow pabrik yang dihitung dengan menggunakan metodediscounted cash flow(DCF).

1. Return On Investment(ROI)

Nilai Return on Investment (ROI) merupakan cara yang paling sederhana untuk menentukan keuntungan atau profitability dari sebuah investasi. Nilai ROI merupakan perbandingan antara persen net income terhadap investasi total atau kecepatan tahunan dari keuntungan untuk mengembalikan modal. Besar ROI dari pabrik 1,3-propandiol sebelum pajak adalah 33,98 % dan setelah pajak adalah 27,19 %.

2. Payback Period/Payout Time(POT)

Pay Back Period(PBP) atauPay Out Time(POT) adalah lama waktu yang dibutuhkan pabrik sejak dari mulai beroperasi untuk melunasi investasi awal dari pendapatan yang diperoleh. Nilai POT pabrik 1,3-propandiol

166 adalah 2,00 tahun. Menurut Vilbrandt (1959), waktu pengembalian modal maksimum untuk pabrik beresiko tinggi sesudah pajak selama 2,38 tahun. 3. Break Even Point(BEP)

Break Event Point(BEP) merupakan titik di mana kapasitas produksi yang dihasilkan dapat menutupi seluruh biaya produksi tanpa adanya keuntungan maupun kerugian. Nilai BEP merupakan persentase kapasitas pabrik terhadap kapasitas penuhnya. Dari analisis ekonomi, diketahui BEP pabrik 1,3-propandiol adalah 44,20 %. Jadi, kapasitas pabrik ketika BEP sebesar 17.680 ton/tahun. Pengoperasian pabrik di bawah kapasitas tersebut menyebabkan pabrik merugi. Sebaliknya, pengoperasian pabrik di atas kapasitas produksi tersebut menyebabkan pabrik untung.

4. Shut Down Point(SDP)

Nilai Shut Down Point (SDP) suatu pabrik merupakan level produksi di mana pada kondisi ini menutup pabrik lebih menguntungkan daripada mengoperasikannya. Keadaan ini terjadi bilaoutputturun sampai di bawah BEP dan pada kondisi di mana fixed expenses lebih kecil daripada selisih antara total cost dan total sales. Penurunan kapasitas terpasang terpaksa dilakukan bila bahan baku kurang dan untuk menjaga ketersediaan produk di pasaran atau menjaga harga produk di pasaran. Dari analisis ekonomi, diketahui nilai SDP pabrik 1,3-propandiol adalah 22,96 %

Grafik BEP dan SDP untuk pabrik 1,3-propandiol dapat dilihat di bawah ini,

167

Gambar 7. Grafik BEP danShut Down Point

5. Discounted Cash Flow

Metodediscounted cash flowmerupakan analisis kelayakan ekonomi yang berdasarkan aliran uang masuk selama masa usia ekonomi pabrik. Nilai Internal Rate of Return (IRR) atau Discounted Cash Flow Rate of Return merupakan suku bunga yang menghasilkan harga net present value pada akhir umur pabrik sama dengan nol. Dari analisis ekonomi, diketahui tingkat suku bunga maksimum agar modal dapat diperoleh kembali di akhir umur pabrik sebesar 32,98 %.

Nilai DCF tersebut menunjukan bahwa investasi modal di pabrik 1,3-propandiol lebih menguntungkan daripada di bank karena suku bunga bank lebih kecil dibandingkan suku bunga dari hasil investasi di pabrik.

168

-2.E+11 -1.E+11 0.E+00 1.E+11 2.E+11 3.E+11 4.E+11 5.E+11 6.E+11 7.E+11

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Umur Pabrik (tahun)

C

u

m

u

la

ti

v

e

C

a

sh

F

lo

w

X. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap pabrik 1,3-propandiol dengan kapasitas 40.000 ton per tahun dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Persen Return on Investment(ROI) sesudah pajak adalah sebesar 27,19 %. Menurut Vilbrandt (1959), laju pengembalian modal minimum untuk pabrik beresiko sedang sesudah pajak sebesar 11%.

2. Pay Out Time (POT) sesudah pajak selama 2,00 tahun. Menurut Vilbrandt (1959), waktu pengembalian modal maksimum untuk pabrik beresiko sedang sesudah pajak selama 5 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sebesar 44,20 %. Break even point pabrik pada umumnya adalah 30–60% kapasitas produksi.

4. Shut Down Point (SDP) sebesar 22,96 %, yang merupakan batasan minimum kapasitas produksi, bila kurang dari batas tersebut maka pabrik harus berhenti berproduksi karena merugi.

170 B. Saran

Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa pabrik 1,3-propandiol dengan kapasitas 40.000 ton per tahun layak untuk dikaji lebih lanjut.

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Indonesia sangat kaya akan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam industri. Salah satu industri yang memanfaatkan sumber daya alam adalah industri biodiesel, dengan menggunakan bahan baku CPO (crude palm oil). Dari 1 kilogram bahan baku CPO bisa menghasilkan sedikitnya 1 liter biodiesel. Sedangkan dari distilasi limbahnya dapat dihasilkan gliserol (crude glycerol).

Gliserol ini bukannya tidak berguna, banyak industri menggunakannya sebagai zat tambahan (aditif) dalam produk-produk rumah tangga sabun, shampoo. Namun pemanfaatan gliserol yang terbatas dapat menyebabkan kelebihan produksi gliserol. Oleh karena itu untuk meningkatkan nilai ekonominya, maka gliserol harus dikonversi menjadi senyawa lain. Salah satu pemanfaatan gliserol lebih lanjut adalah sebagai bahan baku 1,3-propandiol (PDO).

Pendirian pabrik propandiol diharapkan dapat memenuhi kebutuhan 1,3-propandiol di Indonesia dan terutama untuk diekspor ke negara-negara Asia dan merangsang pertumbuhan pabrik baru yang menggunakan bahan baku 1,3-propandiol. Sehingga memperlancar roda perekonomian di Indonesia dan

2

menciptakan lapangan pekerjaan sehingga dapat mengurangi tingkat pengangguran.

B. KEGUNAAN PRODUK

Kegunaan dari PDO adalah sebagai bahan baku pembuatan polimer, kosmetik, makanan, minyak pelumas, hingga obat-obatan. Pemanfaatan PDO yang paling utama adalah pada industri polimer, dimana PDO digunakan dalam produksi polyurethane,polyether, atau polyester. Salah satu penelitian mengenai kegunaan PDO yang sedang berkembang sekarang adalah penelitian mengenai pemanfaatan PDO sebagai salah satu monomer dalam pembuatan polytrimethylene terephthalate(PTT), yang merupakan jenis polimer

biodegradable.

C. KETERSEDIAAN BAHAN BAKU

Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki potensi cukup besar untuk pengembangan industri PDO terutama yang berbahan baku gliserol. Hal ini disebabkan Indonesia sedang menjalankan program pengembangan sumber energi alternatif dimana biodiesel adalah salah satu sasaran utama untuk dijadikan sebagai sumber energi alternatif. Dengan diadakannya program tersebut maka jumlah pabrik biodiesel di Indonesia akan terus bertambah sehingga jumlah gliserol, yang merupakan produk samping biodiesel, juga akan meningkat. Saat ini, pabrik biodiesel di Indonesia terdapat di Serpong (kapasitas 1,5 ton/hari), di Riau (8 ton/hari), dan yang terbesar hingga saat ini terdapat di Gresik dengan kapasitas 50 ton/hari (akan dikembangkan hingga kapasitas 200.000 ton/hari).

3

Pada tahun 2009, telah terdapat 25 unit pabrik biodiesel dengan kapasitas masing-masing pabrik minimal 30.000 ton/tahun. Hal tersebut semakin

memperkuat bahwa pendirian pabrik DPO mempunyai prospek yang cerah karena jumlah bahan baku yang melimpah. Hingga sekarang di Indonesia sendiri masih belum terdapat pabrik PDO.

D. ANALISA PASAR

1. Harga Bahan Baku dan Produk

Harga bahan baku dan produk dalam pabrik 1,3 - Propandiol dapat dilihat pada tabel 1. di bawah ini

Tabel 1.Harga bahan baku dan produk

Material BM (g/mol) Harga (US$ / kg)

CH2OH-CHOH-CH2OH 92 0,2

NH3 17 0.78947368

NaCl 58,5 1.42105263

MgSO4.7H2O 246 0.52631579

KH2PO4 136 0.78947368

K2HPO4 C3H8O2

174 76

0.93984962 2.1

http://www.indian-chemicals.com

2. Kebutuhan Pasar

Data statistik yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik (BPS) menunjukkan bahwa di Indonesia tidak ada pabrik 1,3-propandiol sehingga untuk memenuhi kebutuhan 1,3-propandiol selama ini masih mengimpor dari

4

China. Misalnya pada tahun 2009 indonesia mengimpor 1,3-propandiol sebesar 2.564 ton PDO.

Tabel 2. Data kebutuhan 1,3-propandiol di Asia dari tahun 2004_–2009.

No Tahun Impor (Ton)

1 2005 13000

2 2006 15000

3 2007 20000

4 2008 28000

5 2009 36000

(He,2002)

Gambar 2. Grafik Hubungan Tahun dengan Jumlah kebutuhan 1,3-propandiol.

Dari tabel 2 terlihat bahwa setiap tahun kebutuhan 1,3-propandiol di Asia mengalami peningkatan. Hal ini karena pertumbuhan industri polimer yang semakin pesat.

5

D. KAPASITAS PABRIK

Prediksi kapasitas diambil berdasarkan data statistik yang diperoleh dari He Huang menunjukkan data kebutuhan 1,3-propandiol di Asia bergerak naik dari tahun ke tahun. Dari Tabel 2 diketahui bahwa setiap tahun kebutuhan 1,3-propandiol meningkat. Prediksi jumlah kebutuhan untuk tahun-tahun ke depan dengan asumsi produksi polimer dengan bahan baku 1,3-propandiol berjalan terus menerus melalui perhitungan data secara ekstrapolasi dari data yang telah ada pada tahun sebelumnya dapat dilihat di Gambar 3.

Gambar 3. Grafik Hubungan Tahun dengan Prediksi kebutuhan 1,3-propandiol

Dari persamaan yang diperoleh pada Gambar 3 maka dapat diproyeksikan kebutuhan 1,3-propandiol di Asia pada tahun 2016 sebesar 80.000 ton/tahun. Melihat kondisi diatas maka pada tahun 2016 direncanakan kapasitas produksi 1,3-propandiol sebesar 40.000 ton/tahun, yaitu 50% dari kebutuhan 1,3-propandiol pada tahun 2016.

II. DESKRIPSI PROSES

A. JENIS_–JENIS PROSES

Terdapat dua jenis 1,3-propandiol (PDO) menurut proses produksinya yaitu chemical PDO dan bio-PDO, dimana chemical PDO disintesis secara kimia dari bahan baku yaitu etylen oxide danacrolein, sedangkan bio-PDO disintesis secara fermentasi dari bahan baku gliserol.

Menurut literatur [Biebl et al., 1999], bio-PDO (1,3-propandiol) merupakan salah satu produk fermentasi yang telah lama dikenal. Produk dari hasil fermentasi ini pertama kali diidentifikasi pada tahun 1881 oleh August Freund. Percobaan yang dilakukan saat itu adalah percobaan yang menggunakan glycerol-fermenting mixed culture dengan mikroorganisme Clostridium pasteurianium. Selain mikroorganisme tersebut, jenis mikroorganisme lain yang dapat digunakan untuk fermentasi gliserol menjadi PDO adalah Klebsiella (K. pneumoniae), Enterobacter (E. agglomerans), Citrobacter (C. freundii), Clostridium butyricum, danLactobacilli (L. brevisdanL. buchneri)[Biebl et al. 1999].

1,3-propandiol (PDO) atau trimetilen glikol(trymethylene glycol)adalah senyawa kimia antara yang berharga dan sekaligus mahal. Senyawa ini dapat digunakan sebagai aditif terhadap bahan tertentu untuk meningkatkan unjuk kerja maupun

7

sifat fisik bahan tersebut. Selain itu, PDO juga merupakan monomer untuk pembuatan berbagai macam polimer berharga di dunia. Beberapa proses yang dapat digunakan untuk menghasilkan 1,3–propandiol (PDO) adalah sebagai

berikut:

1).1,3_–Propandiol (PDO) dariethylene oxide

Reaksi:

Gambar 2.1 Proses Produksi PDO secara kimiawi oleh Perusahaan Degussa dan Shell [von Ralf Bock, 2004]

Proses pertama menggunakan etilen oksida(ethylene oxide)sebagai bahan mentah untuk kemudian diubah menjadi PDO melalui penggunaan katalis dengan tambahanphosphine,air, karbon monoksida, hidrogen, dan asam. Kondisi operasi pada suhu 25-250oC tekanan 200-600 Psig. Jumlah hidrogen yang dikontakan dengan 1,3-propandiol sekitar 0.05-100 cm3/gram 1.3-propandiol. Konversi mencapai 50-70%. Katalis yang digunakan adalah golongan VIII A pada sistem periodik dengan komposisi 2-20% katalis (US. Patent 7,084,311 B2)

8

2). 1,3_–Propandiol (PDO) dariacrolein

Proses kedua terdiri atas reaksi hidrolisis dan hidrogenasi katalitik acrolein. Penyiapan bahan baku dilakukan dengan hidrasi dalam fasa larutan kemudian menggunakan katalis asam untuk membentuk HPA (3-hydroxypropanal). Setelah menyingkirkan acrolein yang tidak bereaksi, kemudian campuran reaksi dihidrogenasikan untuk membentuk 1,3-propandiol (PDO). Kemudian PDO direcovery dengan distilasi untuk memperoleh PDO murni. Katalis yang digunakan yaitu Al2O3, SiO2 atau TiO2. Suhu operasi 30-80oC, dan konversi mencapai 50%.

(US. Patent No. 334,778)

3). 1,3_–Propandiol dari gliserol

Reaksi metabolisme produksi 1,3-propandiol (PDO):

68 C3H8O3(l)+ 3 NH4OH(l) → 3 C4H7O2N(s)+ 49 C3H8O2 (l)+ 15 CO2 (g)+ 15 C2H4O2(l)+

43 H2O(l)

Proses pembentukan 1,3-propandiol dengan menggunakan proses biologis menggunakan mikroorganisme secara langsung maupun enzim yang dihasilkan oleh sumber_–sumber biologis. Mikroorganisme yang sudah digunakan secara komersil adalah Klebsiella pneumoniae. Fermentasi berlangsung pada suhu 25–

30oC serta pH dijaga pada nilai 6,0_–7,0. Proses fermentasi berlangsung dalam kondisi anaerobik dengan mengalirkan gas N2 kedalam fermentor. Konversi yang diperoleh yaitu 69%.

9

B. PEMILIHAN PROSES 1. Perbandingan proses

Berdasarkan ketiga proses tersebut, maka perbandingan proses pembuatan 1,3-propandiol (PDO) dapat dilihat seperti pada tabel berikut:

Tabel 2.1 Perbandingan Proses Pembuatan 1,3-Propandiol (PDO).

No SIFAT

PROSES 1,3-Propandiol dari

ethylene oxide

1,3-Propandiol

dariacrolein

1,3-Propandiol dari gliserol

1 Bahan Baku ethylene oxide Acrolein gliserol

2 Katalis GOLONGAN VIII A Al2O3, SiO2atau TiO2.

biokatalis

3 Temperatur 100_–250oC 100oC 25_–30oC

4 Tekanan 200–600 psig 400 psig 14.7 psig

5 Konversi 50–70% 70% 69 %

2. Potensial Ekonomi

Tabel 2.2 harga bahan baku dan produk

No Bahan Kimia BM ( g/mol) Harga (US$ / kg)

1 Gliserol 92 0,2

2 Acrolein 56 2.795

3 Ethylene Oxide 44 1.606

10

Perhitungan potensi ekonomi masing-masing proses adalah sebagai berikut:

1. 1.3- propandiol dari acrolein Yield = 70 %

Basis 1 kg produk ( 1.3- propandiol)

Yield =

0.7 =

Massa reaktan = 1.428 kg acrolein

Cost = 1.428 kg × $ 2.795/kg

= $ 3.395

Potensial ekonomi = harga jual produk–harga beli bahan baku

= (US $ 2.1 )_–(US $ 3.395)

= US$ -1.295 (rugi)

2. 1.3- propandiol dariethylene oxide Yield = 80 %

Basis 1 kg produk ( 1.3- propandiol)

Yield =

11

Massa reaktan = 1.25 kgethylene oxide

Cost = 1.25 kg × $ 1.606/kg

= $ 2.0075

Potensial ekonomi = harga jual produk_–harga beli bahan baku

= (US $ 2.1 )_–(US $ 2.0075)

= US$ 0.00925

3. 1.3- propandiol dari gliserol Yield = 60 %

Basis 1 kg produk ( 1.3- propandiol)

Yield =

0.6 =

Massa reaktan = 1.667 kg acrolein

Cost = 1.667 kg × $ 0.2/kg

= $ 0.33

Potensial ekonomi = harga jual produk_–harga beli bahan baku

= (US $ 2.1 )–(US $ 0.33)

12

1,3-propandiol yang berasal dari proses kimia dapat diproduksi dari acrolein dan etilen oksida. Acrolein dihidrasi pada temperatur dan tekanan tinggi untuk membentuk 3-hydroxypropionaldehyde. Kemudian dihidrogenasi menjadi 1,3-propandiol menggunakan katalis rubidium dibawah tekanan tinggi (400 psig).

Ethylene oxide dibentuk dengan gas sintetik melalui hydroformulation membentuk 3-hydroxypropanal, tetapi reaksi berlangsung dalam tekanan tinggi (150 bar). Hasilnya kemudian diekstrak dari fasa organik dengan air dan kemudian dihidrogenasi menggunakan katalis nikel dibawah tekanan tinggi (200 psig).

Dari Tabel 2.1 di atas dapat disimpulkan bahwa proses yang dipilih dalam menyintetis 1,3-Propandiol yaitu dengan bahan baku gliserol dengan proses fermentasi. Hal ini dikarenakan proses kimia dengan bahan baku ethylene oxide dan acrolein membutuhkan tekanan yang tinggi, temperatur yang tinggi dan katalis sehingga akan mengakibatkan mahalnya biaya produksi, sedangkan proses fermentasi tidak memerlukan tekanan dan temperatur yang tinggi, dan juga tidak menghasilkan by-product yang bersifat toxic, disamping itu gliserol yang digunakan merupakan sumber bahan baku terbarukan (renewable source).

Selain berdasarkan kondisi operasi, juga ditinjau berdasarkan potensial ekonomi 1.3-propandiol dari gliserol lebih besar dibandingkan dengan potensial ekonomi 1.3-propandiol dengan bahan baku acrolein dan dari ethylene oxide yang menghasilkan keuntungan yang kecil, karena mahalnya bahan baku dan katalis yang digunakan. Sehingga dipilih proses pembuatan 1.3- propandiol dari gliserol

13

yang menghasilkan potensial ekonomi yang besar dengan kondisi operasi yang tidak terlalu tinggi

C. URAIAN PROSES

1. Persiapan bahan baku

Pada sub bab berikut ini akan dijelaskan mengenai tahap-tahap dalam penyiapan umpan. Tahap-tahap tersebut terdiri dari penyiapan bahan baku utama berupa gliserol, penyiapan inokulum (Klebseilla pneumoniae), penyiapan nutrisi (garam-garam mineral dan amonia) , dan penyiapan nitrogen.

a) Gliserol yang akan digunakan sebagai bahan baku dalam produksi PDO ini adalah crude glycerol yang dihasilkan sebagai limbah pada industri biodiesel. Agar dapat digunakan sebagai bahan baku, gliserol harus melalui proses sterilisasi terlebih dahulu. Gliserol yang digunakan memilki spesifikasi 80% gliserol, 6.5% air, K3PO4 7.5% serta sabun dan air sebesar 6%. Kondisi optimum untuk proses fermentasi adalah konsentrasi awal gliserol sebesar 700 mmol/L dengan konversi sebesar 69%. Sehingga perlu dilakukan pengenceran dengan menggunakan air agar konsentrasi gliserol dapat mencapai kondisi optimum.

14

Proses sterilisasi perlu untuk dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan mikroorganisme-mikroorganisme lain yang mungkin ada (kontaminan). Sterilisasi dapat dilakukan dengan menggunakan uap jenuh bertekanan rendah (low pressure steam) namun penggunaan steam dalam sterilisasi dapat mengakibatkan terjadinya pelarutan bahan baku walaupun dalam jumlah sedikit. Selain dengan steam, sterilisasi dapat pula dilakukan dengan memanfaatkan panas dari unit penukar panas (heat exchanger). Pada pabrik ini proses sterilisasi menggunakan heat exchanger pada suhu 120oC dimana proses dilakukan secara kontinyu. Kemudian dilakukan pendinginan hingga suhu fermentasi yaitu 37oC.

b) Penyiapan inokulum

Tahap penyiapan inokulum dilakukan dengan tujuan memperbanyak jumlah sel bakteri (Klebseilla pneumoniae) serta untuk mempersingkat waktu fermentasi di fermentor utama.

Tahap-tahap yang harus dilakukan untuk menyiapkan inokulum meliputi pemindahan biakan bakteri dari agar miring ke labu erlenmeyer dan pemindahan dari labu erlenmeyer ke fermentor berskala laboratorium. Komposisi pada medium agar

15

dan medium pembiakan sama dengan komposisi medium yang akan digunakan untuk proses fermentasi pada fermentor utama.

Bakteri Klebseilla pneumoniae yang berada di dalam labu erlenmeyer dibiakkan selama 1 hari. Setelah pembiakan selesai, kultur kemudian dipindahkan secara aseptis ke fermentor berukuran kecil (skala laboratorium) dan dibiakkan selama 12 jam [Zeng, 1993].

Setelah itu, proses inokulasi dilakukan ke dalam seed fermenter dimana inokulasi ke dalam seed fermenter dilakukan 1 kali sehingga akan diperoleh seed bakteri Klebseilla pneumoniae dalam jumlah yang cukup untuk proses fermentasi di fermentor utama.

c) Penyiapan nutrisi

Selain menggunakan gliserol sebagai bahan baku utama, terdapat pula bahan baku lain berupa garam-garam yang dilarutkan (K2HPO4, KH2PO4, NaCl, MgSO4.7H2O) serta larutan amonia sebagai sumber N. Seperti halnya gliserol, sebelum digunakan dalam proses fermentasi, garam-garam yang telah dilarutkan tersebut serta larutan amonia harus disterilisasi.

Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam proses sterilisasi bahan-bahan baku untuk produksi PDO ini adalah proses sterilisasi bahan baku gliserol dan proses sterilisasi nutrisi dilakukan secara terpisah untuk mencegah terjadinya proses

16

karamelisasi. Sterilisasi untuk nutrisi ini juga dilakukan secara kontinyu . setlah sterilisasi, larutan-larutan garam serta larutan amonia tersebut kemudian dipindahkan secara aseptis ke dalam fermentor yang tentunya telah disterilisasi pula.

d) Penyiapan Larutan Amoniak (NH4OH)

NH4OH yang digunakan dalam reaksi berasal dari amoniak yang dilarutkan dengan air. Amoniak berasal dari produk petrokimia yang memilki spesifikasi NH3 99.5% dan H2O sebesar 0.5%. Penambahan air hingga konsentrasi NH3 75%. Kemudian disterilisasi melalui heat exchanger pada suhu 120oC, kemudian didinginkan hingga 37oC.

e) Penyiapan Nitrogen

Nitrogen merupakan senyawa substansial dalam produksi PDO pada pabrik ini. Hal ini dikarenakan proses produksi PDO dengan memanfaatkan bakteri Klebseilla pneumoniae merupakan salah satu proses yang memanfaatkan reaksi anaerobik (tanpa oksigen). Oleh karena itu, untuk memastikan tidak adanya oksigen dalam fermentor utama, maka dialirkan gas nitrogen ke dalam fermentor secara kontinu.

17

3. FERMENTASI

Proses fermentasi dalam teknologi bioproses merupakan tahap yang paling penting serta merupakan tahap utama. Temperatur, pH, konsentrasi substrat, ketiadaan oksigen merupakan faktor-faktor yang harus diperhatikan agar produksi PDO (oleh bakteri Klebseilla pneumoniae) optimum. Fermentasi dilakukan secara batch. Sedangkan untuk kondisi operasi, fermentasi dilakukan pada temperatur 37oC serta nilai pH dijaga pada pH netral (pH = 7,0) dengan penambahan larutan KOH 30% [Menzel et al., 1997].

Menurut reaksi pembentukan produk PDO [Menzel et. al., 1997]:

68C3H8O3(l) + 3NH4OH(l) → 3C4H7O2N(s) + 49C3H8O2 (l) + 15CO2 (g) + 15C2H4O2(l) + 43 H2O(l)

jumlah kebutuhan amonia stoikiometris yang diperlukan untuk pembentukan satu mol PDO adalah 0,062 mol amonia atau 35,14 kg amonia terlarut (NH4OH 25%-w H2O) dalam satu m3 volum kerja. Jumlah amonia harus dibuat berlebih agar pembentukan produk PDO dapat optimum. Suplai amonia ke dalam fermentor utama diberikan excess sebesar 30% dari kebutuhan amonia stoikiometri.

Selain itu, hal lain yang sangat perlu untuk diperhatikan dalam proses fermentasi ini adalah untuk menjaga kondisi proses tetap dalam keadaan anaerobik sepenuhnya. Hal ini dilakukan untuk mencegah pembentukan etanol sebagai hasil reaksi samping. Untuk produk yang dihasilkan selama

18

fermentasi, dari reaksi 2.1 tersebut, dapat diketahui bahwa selain PDO dihasilkan pula asam asetat (produk samping), karbon dioksida (CO2), serta biomassa.

4. Proses pemisahan dan pemurnian produk

Setelah proses fermentasi selesai dilakukan, produk yang dihasilkan kemudian dialirkan ke tahap mikrofiltrasi. Pada tahap ini, seluruh biomassa (bakteri Klebseilla pneumoniae) dipisahkan dari air broth-nya dengan memanfaatkan driving force berupa beda tekan dan perbedaan ukuran partikel yang dapat melewati pori-pori membran.

Selain berhasil memisahkan biomassa, tahap ini juga berhasil memisahkan ash dan soap (berasal dari crude glycerol) yang terdapat pada aliran produk. Setelah keluar dari membran mikrofiltrasi, aliran (permeat) kemudian memasuki tahap pemekatan/penghilangan air menggunakan evaporator. Larutan yang mengandung produk dialirkan ke unit ion exchange.Pada tahap ini, garam-garam, CO2yang terlarut serta asam asetat yang terkandung di dalam aliran akan dihilangkan dengan memanfaatkan resin-resin penukar ion. Pertukaran ion dilangsungkan dalam 2 tahap, pada 2 kolom penukar ion berisi jenis resin yang berbeda. Tahap pertama adalah pertukaran ion menggunakan resin kation untuk memisahkan kation berupa K+, Na+, Mg2+, dan NH4+. Selanjutnya, anion-anion dipisahkan menggunakan resin anion seperti SO42-, PO43-, dan Cl-. Hasil proses pertukaran ion ini dapat dianggap hanya terdiri dari PDO dan gliserol.

19

Keluaran dari ion exchange kemudian diproses lebih lanjut pada tahap distilasi vakum. Pada proses distilasi ini dengan memanfatkan perbedaan titik didih senyawa-senyawa yang ada, maka akan dipisahkan antara produk PDO (top product) dengan gliserol (bottom product). Akhirnya setelah tahap-tahap pemisahan dan pemurnian tersebut maka didapatkan produk 1,3-propandiol dengan kemurnian 99,84%-w.

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

A. SPESIFIKASI BAHAN 1. Bahan Baku

i. Gliserol

Rumus molekul : C3H8O3

Rumus bangun : CH2OHCHOHCH2OH

Kemurnian : 80 %

Pengotor : K3PO4(7,5%), CH3(CH2)14CO2K(6%)

sisanya air sebesar 6,5%

Titik leleh : 17.8oC

Titik didih : 290oC

Densitas uap : 3.17 g/l

Tekanan uap : < 1 mmHg pada 20oC

Specific gravity : 1.261

✁

Critical temperatur : 492.2oC

Critical pressure :42.5 atm

ii. Amoniak (NH3)

Rumus molekul : NH3

Densitas uap : 0.596 g/l

Tekanan uap : 10 atm pada 25oC

Specific gravity : 0.682

1. Produk

i. 1,3_–propandiol (PDO)

Rumus molekul : C3H8O2

Rumus bangun : HO(CH2)3OH

Wujud : cair

Titik leleh : - 32oC

Titik didih : 214oC

✂✂

pH ( 1% solution) : 4.5–7

flash point : 140oC

kestabilan : stabil, polimerisasi yang berbahaya tidak akan terjadi

ii. Klebsiella pneumoniae

Karakteristik :family enterobacteriaceae,

berbentuk batang kecil, gram negatif, non motil, fakultatif anaerobik, hidup secara individual, dan dalam koloni berlendir..

Sumber : manusia, hewan ( kuda, hewan ternak)

Periode inkubasi : tidak teridentifikasi dengan jelas

Inaktivasi secara fisik : sensitif terhadap uap panas basah (121oC minimal 15 menit) dan uap panas kering

iii. Asam asetat

Rumus kimia : CH3COOH

✄ ☎

pH : 2.4 (0.1 M)

titik didih : 118oC

titik leleh : 16.6oC

densitas uap : 2.1

tekanan uap : 11 mmHg pada 20oC

18

fermentasi, dari reaksi 2.1 tersebut, dapat diketahui bahwa selain PDO dihasilkan pula asam asetat (produk samping), karbon dioksida (CO2), serta biomassa.

4. Proses pemisahan dan pemurnian produk

Setelah proses fermentasi selesai dilakukan, produk yang dihasilkan kemudian dialirkan ke tahap mikrofiltrasi. Pada tahap ini, seluruh biomassa (bakteri Klebseilla pneumoniae) dipisahkan dari air broth-nya dengan memanfaatkan driving force berupa beda tekan dan perbedaan ukuran partikel yang dapat melewati pori-pori membran.

Selain berhasil memisahkan biomassa, tahap ini juga berhasil memisahkan ash dan soap (berasal dari crude glycerol) yang terdapat pada aliran produk. Setelah keluar dari membran mikrofiltrasi, aliran (permeat) kemudian memasuki tahap pemekatan/penghilangan air menggunakan evaporator. Larutan yang mengandung produk dialirkan ke unit ion exchange.Pada tahap ini, garam-garam, CO2yang terlarut serta asam asetat yang terkandung di dalam aliran akan dihilangkan dengan memanfaatkan resin-resin penukar ion. Pertukaran ion dilangsungkan dalam 2 tahap, pada 2 kolom penukar ion berisi jenis resin yang berbeda. Tahap pertama adalah pertukaran ion menggunakan resin kation untuk memisahkan kation berupa K+, Na+, Mg2+, dan NH4+. Selanjutnya, anion-anion dipisahkan menggunakan resin anion seperti SO42-, PO43-, dan Cl-. Hasil proses pertukaran ion ini dapat dianggap hanya terdiri dari PDO dan gliserol.

19

Keluaran dari ion exchange kemudian diproses lebih lanjut pada tahap distilasi vakum. Pada proses distilasi ini dengan memanfatkan perbedaan titik didih senyawa-senyawa yang ada, maka akan dipisahkan antara produk PDO (top product) dengan gliserol (bottom product). Akhirnya setelah tahap-tahap pemisahan dan pemurnian tersebut maka didapatkan produk 1,3-propandiol dengan kemurnian 99,84%-w.

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

A. SPESIFIKASI BAHAN 1. Bahan Baku

i. Gliserol

Rumus molekul : C3H8O3

Rumus bangun : CH2OHCHOHCH2OH

Kemurnian : 80 %

Pengotor : K3PO4(7,5%), CH3(CH2)14CO2K(6%)

sisanya air sebesar 6,5%

Titik leleh : 17.8oC

Titik didih : 290oC

Densitas uap : 3.17 g/l

Tekanan uap : < 1 mmHg pada 20oC

Specific gravity : 1.261

✁

Critical temperatur : 492.2oC

Critical pressure :42.5 atm

ii. Amoniak (NH3)

Rumus molekul : NH3

Densitas uap : 0.596 g/l

Tekanan uap : 10 atm pada 25oC

Specific gravity : 0.682

1. Produk

i. 1,3_–propandiol (PDO)

Rumus molekul : C3H8O2

Rumus bangun : HO(CH2)3OH

Wujud : cair

Titik leleh : - 32oC

Titik didih : 214oC

✂✂

pH ( 1% solution) : 4.5–7

flash point : 140oC

kestabilan : stabil, polimerisasi yang berbahaya tidak akan terjadi

ii. Klebsiella pneumoniae

Karakteristik :family enterobacteriaceae,

berbentuk batang kecil, gram negatif, non motil, fakultatif anaerobik, hidup secara individual, dan dalam koloni berlendir..

Sumber : manusia, hewan ( kuda, hewan

ternak)

Periode inkubasi : tidak teridentifikasi dengan jelas

Inaktivasi secara fisik : sensitif terhadap uap panas basah (121oC minimal 15 menit) dan uap panas kering

iii. Asam asetat

Rumus kimia : CH3COOH

✄ ☎

pH : 2.4 (0.1 M)

titik didih : 118oC

titik leleh : 16.6oC

densitas uap : 2.1

tekanan uap : 11 mmHg pada 20oC