Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Antioksidan Dari Buah Tomat Dengan Menggunkan Solvent Campuran (N- Heksana, Etanol, Aseton) Dengan Proses Ekstraksi Dengan Kapasitas 25.000 Ton Tahun Chapter III XI

BAB III
NERACA MASSA
Kapasitas produksi

= 25.000 ton / tahun

Dasar Perhitungan

= 1 jam operasi

Satuan massa

= Kilogram

1 tahun operasi

= 300 hari

1 hari operasi

= 24 jam

Kapasitas produksi dalam 1 jam operasi :
25000ton 1000kg 1tahun 1hari
x
x
x
1ton
300hari 24 jam
tahun
= 3472kg / jam
=

3.1 Bak perendaman
Tabel 3.1 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar bak perendaman
Komposisi
Tomat
Air
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 1
Alur 2
Alur 3 Alur 4
3472
3472
6944
6944
10416
10416
10416

3.2 Bak pencuci
Tabel 3.2 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar bak pencuci
Komposisi

Masuk (kg/jam)
Alur 3

Tomat

Alur 5

Total

Alur 6

3472

Alur 7

3472

Air
Sub total

Keluar (kg/jam)

3472

3472

6944

6944
6944

Universitas Sumatera Utara

3.3 Crusher
Tabel 3.3 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Crusher
Komposisi

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 6

Alur 8

3472

3472

Tomat
Total

3472

3.4 Heater
Tabel 3.4 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Heater
Komposisi

Masuk (kg/jam)
Alur 8

Tomat

Alur 9

3472

Air

Keluar (kg/jam)
Alur 10
3472

183,0010

Sub total

Alur 11

3655,001

Total

183,0010
3655,001

3655,001

3.5 Tangki penampung (T- 01)
Tabel 3.5 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki penampung
Komposisi
Tomat
Air (liquid)
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 10
Alur 13
Alur 12
Alur 14
3655,001

3655,001
80,8385
80,8385
3735,8395
3735,8395
3735,8395

3.6 Tangki mixer (M – 01)
Tabel 3.6 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki mixer
Komposisi
Etanol
Aseton
N -Heksana
Total

Alur 15
1000

Masuk (kg/jam)
Alur 16

Alur 17

Keluar (kg/jam)
Alur 18

1000
4000
6000

6000

Universitas Sumatera Utara

3.7 Tangki ekstraktor
Tabel 3.7 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki ekstraktor
Komposisi
Pasta
Solvent
Sub total

Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 19 Alur 20
Alur 21
731,0002
4331,0002
3600
4331,0002
4331,0002
4331,0002

3.8 Tangki Filter press
Tabel 3.8 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Tangki Filter press
Komposisi
Ekstrak tomat
Filtrat
Residu
Sub total

Total

Masuk (kg/jam)
Alur 21
4331,0002

Keluar (kg/jam)
Alur 22
Alur 26
3464,8002
866,2000
4331,0002
4331,0002
4331,0002

3.9 Dryer
Tabel 3.9 tabel komposisi senyawa masuk dan keluar Dryer
Komposisi
Pasta tomat
Air
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 22
Alur 23
Alur 25
Alur 24
3464,8002
3464,8002
290,87
290,87
3755,6702
3755,6702
3755,6702

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA PANAS
Basis perhitungan

: 1 Jam operasi

Satuan energi

: kj

Suhu referensi

: 250C

Kapasitas produksi

: 25.000 ton / tahun

4.1 Bak Perendaman
Tabel 4.1 Neraca Panas Bak Perendaman
Komposisi Panas masuk (Kj) Panas keluar (Kj)
Tomat
2690,80
10763,2
Air
4249,72
2124,86
Steam
5947,54
Total
12888,06
12888,06
4.2 Bak Pencuci
Tabel 4.2 Neraca Panas Bak Pencuci
Komposisi Panas masuk (Kj) Panas keluar (Kj)
Tomat
2690,80
10763,2
Air
2124,86
1062,43
Steam
7009,97
Total
11825,63
11825,63
4.3 Heater
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater
Komposisi
Panas masuk (Kj)
Panas keluar (Kj)
Pasta tomat
29307,65
106972,95
Panas yang dibutuhkan 77665,3
Steam
183,0010
Air (liquid)
183,0010
Total
107155,9511
107155,9511

Universitas Sumatera Utara

4.4. Tangki Penyimpan (T- 01)
Tabel 4.4 Neraca Panas Tangki
Komposisi
Pasta tomat
Air
Panas yang dibutuhkan
Steam
Air (liquid)
Total

Panas masuk (Kj)
Panas keluar (Kj)
58615,31
95249,87
6,2220
10,1041
36638,45
80,8385
80,8385
95340,8205
95340,8205

4.5 Dryer
Tabel 4.5 Neraca Panas Dryer
Komposisi
Pasta tomat
Air (liquid)
Panas yang dibutuhkan
Udara panas
Air (liquid)
Total

Panas masuk (Kj)
18347,53
484,58
122408,76
290,87
141531,74

Panas keluar (Kj)
137606,53
3634,34

290,87
141531,74

Universitas Sumatera Utara

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Gudang (G -01)
Fungsi

: Menyimpan persediaan bahan baku selama 14 hari

Bentuk

: Prisma tegak segi empat

Bahan konstruksi

: Dinding stainless stell dan atap seng

Kondisi ruang

: Tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 280C

Laju alir bahan baku : 3472 kg / jam
Densitas tomat

: 1002 (MSDS tomat)

Tinggi gudang

: 6m

Panjang gudang

: 19,8959 m

Lebar gudang

: 9,9479 m

Waku operasi

: 14 hari = 336 jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

5.2 Bak Perendaman (Bp - 01)
Fungsi

: Merendam tomat dengan menggunakan air panas

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan konstruksi

: Dinding stainless steel

Laju bahan baku

: 3472 kg/jam

Laju umpan air panas : 6944 kg/jam
Densitas tomat

: 1002 kg /m3

Densitas air panas

: 998,23 kg / m3 (perry,1973)

Volume

: 12,5055 m3

Tinggi bak (t)

: 3,3348 m3

Panjang bak (p)

: 8,337 m3

Lebar bak (l)

: 5,0022 m3

Bahan konstruksi

: Stainless Stell

Faktor kelonggaran

: 20 %

Universitas Sumatera Utara

5.3 Bucket Elevator (J -01)
Fungsi

: Mengangkut tomat dari bak perendaman ke bak pencucian

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Laju alir masuk

: 3472 kg/jam

Laju bahan

: 4166,4 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Untuk kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam dipilih bucket elevator dengan spesifikasi
(Perry, 1997)
Ukuran bucket

: (6 x 4 x 41/4)

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

11
in
16

Diameter head shaft : 1

15
in
16

Pully head

: 20 in

Pully tail

: 14 in

Lebar head

: 7 in

Effisiensi motor

: 80%

Daya tambah

: 0,02 Hp/ft

Daya P

: 1,5 HP

5.4 Bak Pencucian (Bp-02)
Fungsi

: Tempat mencuci tomat dengan menggunakan air panas

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan konstruksi

: Dinding stainless steel

Laju bahan baku

: 3472 kg/jam

Laju umpan air panas : 3472 kg/jam
Densitas tomat

: 1002 kg /m3

Densitas air panas

: 998,23 kg / m3 (perry,1973)

Volume tomat

: 3,4650 m3/jam

Universitas Sumatera Utara

Volume air panas

: 3,4781 m3/jam

Volume total

: 8,3317 m3

Tinggi bak (t)

: 1,3014 m3

Panjang bak (p)

: 3,2535 m3

Lebar bak (l)

: 1,9521 m3

Bahan konstruksi

: Stainless Stell

Faktor kelonggaran

: 20 %

5.5 Bucket Elevator (J -02)
Fungsi

: Mengangkut tomat dari bak perendaman ke bak pencucian

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Laju alir masuk

: 3472 kg/jam

Laju bahan

: 4166,4 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Untuk kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam dipilih bucket elevator dengan spesifikasi
(Perry, 1997)
Ukuran bucket

: (6 x 4 x 41/4)

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

11
in
16

Diameter head shaft : 1

15
in
16

Pully head

: 20 in

Pully tail

: 14 in

Lebar head

: 7 in

Effisiensi motor

: 80%

Daya tambah

: 0,02 Hp/ft

Daya P

: 1,5 HP

Universitas Sumatera Utara

5.6 Crusher (C)
Fungsi

: Untuk menghancurkan tomat

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Faktor kelonggaran

: 20 %

Laju bahan masuk

: 3472 kg/jam = 1,2x 3472 kg/jam = 4166,4 kg/jam

Diameter

: 1,5 m

Ball change

: 0,83 m

Panjang

: 1,84 m

Daya

: 5,3640 HP = 6 HP

5.7 Screw Conveyor (J-03)
Fungsi

: Untuk mengangkut bubur tomat ke heater

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Mounted sectional spiral flights

Jumlah

: 1 unit

Untuk kapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dipilih Screw Conveyor dengan spesifikasi
(tabel 21-6, Perry, 1997)
Diameter tingkat

: 9 in

Diameter pipa

: 2.5 in

Pusat gantungan

: 10 ft

Kecepatan motor

: 40 putaran/menit (40 rpm)

Diameter bagian umpan

: 6 in

Panjang

: 15 ft

Daya

: 1/2 hp

5.8 Heater (H)
Fungsi

: Menaikkan temperatur tomat sebelum dimasukkan ke dalam ekstraktor

Jenis

: 2-4 Shell and Tube Exchanger

Dipakai

: 3/4 in OD Tube 10 BWG, panjang = 15 ft, 8 pass

Bahan konstruksi

: Comersial steel

Diameter dalam

: 0,482 in

Jumlah tube

: 18 buah

Universitas Sumatera Utara

Tube pitch

:1

15
in
16

Luas perpindahan panas : 14,2633 ft2
5.9 Pompa Heater (P-01)
Fungsi

: Untuk mengalirkan tomat ke evaporator

Tipe

: Pompa centrifugal

Bahan

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 200C,1 atm

Kapasitas

: 3,1508 m3/jam

Diameter dalam (ID) : 2,375 in
Diameter luar (OD)

: 2,067 in

Panjang pipa

: 12,6403 ft

Daya pompa

: 1/10 Hp

5.10 Tangki Penampungan (T – 0 1)
Fungsi

: Tempat penampungan sebelum dialirkan ke tangki mixer

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: stainless steel SA 285 grade A

Jenis sambungan

: Single welded butt joint

Kapasitas

: 3,1508 m3/jam

Diameter

: 7,9219 m

Tinggi

: 12,5166 m

Ketebalan tangki

: ¾ in

Jumlah tube

: 18 buah

Tube pitch

:1

15
in
16

Luas perpindahan panas : 9,8964 ft2

Universitas Sumatera Utara

5.11 Pompa Tangki penampungan (P-02)
Fungsi

: Untuk mengalirkan pasta tomat ke tangki mixer

Tipe

: Pompa centrifugal

Jumlah

: 2 buah

Bahan

: Carbon steel

Kapasitas

: 0,6301 m3/jam

Diameter dalam (ID) : 1,049 in
Diameter luar (OD) : 1,315 in
Panjang pipa

: 15,0038 ft

Daya pompa

: 1/10 Hp

5.12 Tangki Penyimpanan Etanol (T-02)
Fungsi

: Tempat menyimpan etanol selama 30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: carbon steel, SA-283, Grade C

Jenis sambungan

: Single welded butt joint

Kapasitas

: 6,3371 m3/jam

Diameter

: 15,6732 m

Tinggi

: 24,7636 m

Ketebalan tangki

: 1 in

5.13 Pompa Etanol ( P – 03)
Fungsi

: Untuk mengalirkan etanol menuju reaktor

Tipe

: pompa centrifugal

Bahan

: Cormensial steel

Kapasitas

: 1,2674 m3/jam

Diameter dalam (ID) : 0,824 in
Diameter luar (OD) : 1,050 in
Panjang pipa

: 25,0149 ft

Daya pompa

: 1/10 Hp

Universitas Sumatera Utara

5.14 Tangki Penyimpanan Aseton (T – 03)
Fungsi

: Tempat menyimpan Aseton selama 30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: carbon steel, SA-212, Grade B

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Kapasitas

: 6,3211 m3/jam

Diameter

: 15,6610 m

Tinggi

: 24,7443 m

Ketebalan tangki

: ¾ in

5.15 Pompa Aseton (P – 04)
Fungsi

: Memompa larutan aseton ke tangki mixer

Tipe

: Centrifugal pump

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 1,2642 m3/jam

Diameter dalam (ID) : 0,824 in
Diameter luar (OD) : 1,050 in
Panjang pipa

: 25,0148 ft

Daya pompa

: 1/10 Hp

5.16 Tangki Penyimpanan Heksana (T – 04)
Fungsi

: Tempat menyimpan heksan selama 14 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon Stells SA- 285 Grade C

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Kapasitas

: 15,1745 m3/jam

Diameter

: 16,2582 m

Tinggi

: 25,6890 m

Ketebalan tangki

: 1 in

Universitas Sumatera Utara

5.17 Pompa Heksana (P -05)
Fungsi

: Memompa pelarut heksana ke tangki mixer

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit
: 6,0698 m3/jam

Kapasitas

Diameter dalam (ID) : 2,067 in
Diameter luar (OD) : 2,375 in
Panjang pipa

: 32,1087 ft

Daya pompa

: 2/10 Hp

5.18. Tangki mixer ( M- 01)
Fungsi

: Mencampurkan etanol, aseton, n- heksana

Jenis

: Tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-113 grade C

Kapasitas

: 2,6797 m3/jam

Diameter

: 9,1743 m

Tinggi

: 16,7890 m

Ketebalan tangki

: ¾ in

Jenis pengaduk

: Turbin enam daun terbuka

Sekat (baffle)

: 4 buah

Daya motor

: 2 Hp

5.19 Pompa mixer (P - 06)
Fungsi

: Memompa larutan solvent menuju tangki ekstraktor

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kapasitas

: 1,6078 m3/jam

Diameter dalam (ID) : 1,610 in
Diameter luar (OD) : 1,900 in
Panjang pipa

: 25,3135 ft

Daya pompa

: 2/10 Hp

Universitas Sumatera Utara

5.20 Ekstraktor ( M -02)
Fungsi

: Ekstraksi pasta tomat dengan solvent campuran

Jenis

: Tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-299

Kapasitas

: 1,2741 m3/jam

Diameter

: 5,8759 m

Tinggi

: 10,7528 m

Ketebalan tangki

: ¾ in

Jenis pengaduk

: Turbin enam daun terbuka

Sekat (baffle)

: 4 buah

Daya motor

: 1 Hp

5.21 Pompa ekstraktor (P -07)
Fungsi

: Memompa ekstrak pasta menuju filter press

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kapasitas

: 1,2741 m3/jam

Diameter dalam (ID)

: 1,380 in

Diameter luar (OD)

: 1,660 in

Panjang pipa

: 25,5226 ft

Daya pompa

: 2/10 Hp

5.22. Filter Press (Fp)
Fungsi

: Memisahkan likopen dari larutannya

Jenis

: Plate and frame filter press

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-36

Temperatur operasi

: 70°C

Kapasitas

: 1,2742 m3/jam

Tebal cake

: 6 cm

Ukuran frame

: 1 m2

Jumlah plate

: 15 buah

Media filter

: filter bag

Universitas Sumatera Utara

5.23 Screw Conveyor (J -04)
Fungsi

: Untuk mengangkut bubur tomat ke gudang

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Mounted sectional spiral flights

Kapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dengan spesifikasi (tabel 21-6, Perry, 1997)
Diameter tingkat

: 9 in

Diameter pipa

: 2.1/2 in

Pusat gantungan

: 10 ft

Kecepatan motor

: 40 puataran/menit (40 rpm)

Diameter bagian umpan

: 6 in

Panjang

: 15 ft

Daya

: 1/2 hp

5.24. Rotary Dryer (D)
Fungsi

: Mengeringkan padatan lycopen

Tipe

: Rotary dryer

Bentuk

: Direct fired rotary dryer

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Volume

= 0,1247 m3

Diameter rotary dryer = 0,4711 m
Panjang rotary dryer = 0,7814 m
Putaran rotary dryer

= 18,5652 rpm

Daya motor

= 1,3683 hp

5.25 Screw Conveyor (J -05)
Fungsi

: Untuk mengangkut bubur tomat ke gudang

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Mounted sectional spiral flights

Kapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dengan spesifikasi (tabel 21-6, Perry, 1997)
Diameter tingkat

: 9 in

Diameter pipa

: 2.1/2 in

Pusat gantungan

: 10 ft

Kecepatan motor

: 40 putaran/menit (40 rpm)

Diameter bagian umpan

: 6 in

Universitas Sumatera Utara

Panjang

: 15 ft

Daya

: 1/2 hp

5.26 Gudang (G-02)
Fungsi

: Menyimpan Produk selama 14 hari

Bentuk

: Prisma tegak segi empat

Bahan konstruksi

: Dinding stainless stell dan atap seng

Kondisi ruang

: Tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 280C

Laju alir lycopone

: 3464,8002 kg/jam

Densitas lycopone

: 3399 kg/m3

Tinggi gudang

: 6m

Panjang gudang

: 11,7047 m

Lebar gudang

: 5,823 m

Waku operasi

: 14 hari = 336 jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

5.27 Pompa recyle solvent (P -08)
Fungsi : Memompa larutan recyle solvent dari filter press ke tangki pemurnian
Tipe

: Centrifugal pump

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kapasitas

: 0,2548 m3/jam

Diameter dalam (ID)

: 0,824 in

Diameter luar (OD)

: 1,050 in

Panjang pipa

: 25,2549 ft

Daya pompa

: 1/10 Hp

5.28 Tangki pemurnian (M -03)
Fungsi

: Sebagai tempat pengendapan recyle solvent campuran

Jenis

: Tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-113 grade C

Kapasitas

: 0,2548 m3/jam

Universitas Sumatera Utara

Diameter

: 3,4547 m

Tinggi

: 5,4584 m

Ketebalan tangki

: ½ in

5.29 Blower (JB-101)
Fungsi : Menghisap udara yang ada di Rotary Dryer untuk dimasukkan ke Cyclone
Jenis

: Rotary Compressor Type Helical Screw

Bahan : Commercial Steel
Spesifikasinya adalah sebagai berikut:
1. Features (male x female)

=4x6

2. Max Displacement

= 20.000 ft3/menit

3. Diameter maksimum

= 25 in

4. Diameter minimum

= 4 in

5. Kecepatan maksimum

= 0,30 Mach

6. Kecepatan normal

= 0,24 Mach

7. Maksimum L/d, Tekanan rendah

= 1,62

8. Maksimum L/d, Tekanan tinggi

= 1,00

9. Efisiensi volumetric

=7

10. Faktor X untuk displacement

= 0,0612

11. Efisiensi Normal overall

= 75

12. Normal Mach

= 90 %

13. Daya

= 100 Hp

Universitas Sumatera Utara

5.30 Cyclone (FG-101)
Fungsi : Memisahkan Likopen yang terbawa udara untuk dikembalikan ke proses
Jenis

: Cyclone (N –S)

Bahan : Commercial Steel
Jumlah : 2 buah
Spesifikasinya adalah sebagai berikut:
1. Lc

= 0,0287 m

2. Zc

= 0,0478 m

3. Jc

= 0,0071 m

4. Dc

= 0,0191m

5. DE

= 0,0143 m

6. Hc

= 0,0162 m

7. Bc

= 0,0011 m

8. Ukuran Maksimum Umpan

= 300 µm – 5 µm

9. Lebar diameter maksimum

= 0,01 – 1,2 m

10. Kapasitas

= 2 m3/menit

11. Jumlah

= 6 unit

12. Daya tiap unit yang digunakan

= 35 – 400 kN/m2 atau 7,5 Hp

Universitas Sumatera Utara

BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah merupakan suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses
kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakain instrumen merupakan suatu hal
yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrument tersebut maka
semua operasi peralatan yang ada dipabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan
cermat, mudah dan efisien sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi
yang diharapkan (Perry dkk, 1999).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai petunjuk (indicator), pencatat (recorder),
pengontrol (regulator) dan memberi tanda bahaya (alarm). Peralatan instrumentasi
biasanya bekerja dengan tenaga mekanis atau tenaga listrik dan pengontrolnya
dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan pada suatu peralatan
proses tergantung pada pertimbangan ekonomis dan system peralatan itu sendiri.
Pada pemakaian alat – alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat – alat
tersebut dipasang diatas papan instrument dekat peralatan proses (control manual)
atau disatukan di dalam ruang kontrol pusat (control room) yang dihubungkan
dengan bangsal peralatan (control otomatis) (Timmerhaus, 2004).
Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol / diukur oleh instrumen adalah
(Considine, 1985):
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir dan level cairan
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, kondukstifitas,
pH humiditas, titik embun komposisi kimia, kandungan kelembaban dan
variabel lainnya.

Universitas Sumatera Utara

Instrumentasi pada dasarnya terdiri dari (Considine, 1985):
1. Elemen – elemen perasa / elemen- elemen utama (sencing elemen/ primary
element) yaitu elemen yang menujukkan adanya perubahan dari harga
variabel yang diukur.
2. Elemen pengukur (measuring element) yaitu elemen yang menerima output
dari elemen primer dan melakukan pengukuran, dalam hal ini termasuk alat –
alat penunjuk (indikator) maupun alat – alat pencatat (recorder)
3. Elemen pengontrol (controlling element) yaitu elemen yang mengadakan
harga – harga perubahan dari variabel yang dirasakan oleh elemen perasa
dan diukur oleh elemen pengukur untuk mengatur sumber tenaga sesuai
mekanis maupun tenaga listik.
4. Elemen pengontrol terakhir (Final control element) yaitu elemen yang
sebenarnya mengubah input ke dalam proses sehingga variabel yang diukur
tetap berada dalam range yang diizinkan.
Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam instrument – instrument adalah
(Timmerhause, 2004) :
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrument
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah (Considine, 1985):
1. Untuk variabel temperatur :
A. Temperature Controller (TC)
Adalah alat / instrument yang digunakan sebagai alat pengatur 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.
B. Temperature Indicator (TI)
Adalah

alat /

instrument

yang

digunakan

hanya

sebagai

alat

penunjuk suhu.

Universitas Sumatera Utara

C. Temperature Indicator Controller (TIC)
Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Temperature
Controlle (TC) dan Temperature Indicator (TI)
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan :
A. Level Controller (LC)
Adalah

alat / instrument

(level) cairan dalam

yang

suatu

alat

dipakai
dimana

untuk

mengatur

cairan

tersebut

ketinggian
bekerja.

Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah
control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.
B. Level Indicator (LI)
Adalah alat / instrument yang digunakan hanya sebagai alat penunjuk
ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja.
C. Level Indicator Controller (LIC)
Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Level Controller (LC)
Level Indicator (LI)
3. Untuk variabel tekanan :
A. Pressure Controller (PC)
Adalah alat / instrument 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.
B. Pressure Indicator (PI)
Adalah alat / instrument yang digunakan hanya sebagai alat penunjuk tekanan
atau penunjuk sinyal.
C. Pressure Indicator Control (PIC)
Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Pressure Controller
(PC) dan Pressure Indicator (PI).
4. Untuk variabel aliran cairan:
A. Flow Controller (FC)
Adalah alat / instrument yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran
fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran

Universitas Sumatera Utara

fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang
mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.
B. Flow Indicator (FI)
Adalah alat / instrument yang bisa digunakan hanya untuk menunjukkan
kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya.
C. Flow Indicator Controller (FIC)
Adalah alat / instrument yang merupakan gabungan dari Flow Controller (FC)
dan Flow Indicator (FI)
Jika sistem pengendalian proses dirancang dengan cermat, permasalahan
instrumentasi seperti keterlambatan transmisi, siklisasi karena respon yang lambat
atau tidak dijawab, radiasi dan faktor lainnya dapat dihilangkan.
1. Pompa
FC

Gambar 6.1 Instrumentasi pada pompa
Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk
mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow control (FC). Jika laju aliran
pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup
pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.
2. Tangki cairan

Gambar 6.2 Instrumentasi Tangki Cairan
Instrumentasi pada tangki cairan mencakup level indicator (LI) yang berfungsi
untuk menunjukkan tinggi cairan didalam tangki.

Universitas Sumatera Utara

3. Heater

Gambar 6.3 Instrumentasi Cooler dan Condenser
Instrumentasi pada heater mencakup temperature controller (TC) yang
berfungsi untuk mengatur temperatur bahan keluaran heater dengan mengatur
bukaan katup steam atau air pendingin masuk.
4. Filter Press

Gambar 6.4 Filter Press beserta instrumennya
Pada filter press terdapat pressure indikator yang berfungsi untuk menunjukan
tekanan pada filter press. Jika tekanan terlalu besar dapat mengakibat
kerusakan pada alat.
5. Mix tank

Gambar 6.5 Tangki berpengaduk beserta instrumennya
Instrumen yang digunakan pada tangki berpengaduk adalah kaca intip. Dengan
memasang kaca pada dinding bejana (berdasarkan alas dan keselamatan kaca
dibuat ganda), tinggi permukaan dapat dilihat langsung secara visual.

Universitas Sumatera Utara

6. Ekstraktor

Gambar 6.6 Tangki berpengaduk beserta instrumennya
Instrumen yang digunakan pada tangki berpengaduk adalah kaca intip. Dengan
memasang kaca pada dinding bejana (berdasarkan alas an keselamatan kaca
dibuat ganda), tinggi permukaan dapat dilihat langsung secara visual.
7. Dryer

Gambar 6.7 Dryer beserta instrumennya
Instrumen yang digunakan pada spray dryer adalah Temperature Controller
(TC) yang berfungsi untuk mengamati dan mengontrol temperature gas di
dalamnya. Apabila gas yang masuk berada di bawah temperature yang
diinginkan, maka Temperature Controller (TC) akan menggerakkan presure
Controller (PC) untuk membuka valve sehingga laju alir udara panas yang
masuk menjadi lebih besar.

Universitas Sumatera Utara

6.2 Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik,
sehingga aspek ini harus diperhatikan secara serius. Keselamatan kerja
merupakan suatu cara untuk mencegah terjadinya kecelakaan maupun cacat pada
saat bekerja disuatu pabrik / perusahaaan. Keselamatan kerja merupakan jaminan
perlindungan bagi keselamatan karyawan dari bahaya cacat jasmani dan
kematian. Kecelakaan dapat disebabkan oleh mesin, bahan baku, produk, serta
keadaan tempat kerja, sehingga harus mendapat perhatian yang serius dan
dikendalikan dengan baik oleh pihak perusahaan.
Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja
adalah dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan
pentingnya usaha menjamin keselamatan kerja.
Usaha – usaha yang dapat dilakukan antara lain (Bancero, 1955) :
1. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan.
2. Membuat peraturan tentang tata cara dengan pengawasan yang baik dan
memberi sanksi pada karyawan yang tidak disiplin.
3. Membekali karyawan dengan keterampilan peralatan secara benar dan
cara – cara mengatasi kecelakaan kerja.
Hal – hal

yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk

menjamin keselamatan kerja antara lain (Bancero, 1955):
1. Menanamkan kesadaran dan keselamatan kerja bagi seluruh karyawan.
2. Pada proses yang rawan dipasang papan peringatan.
3. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara / ventilasi yang
baik.
4. Menempatkan peralatan keselamatan dan pencegarahan kebakaran di daerah
yang rawan akan kecelakaan atau kebakaran.
5. Pemasangan alarm tanda (bahaya), sehingga bila terjadi bahaya dapat segera
diketahui.
6. Penyediaan poliklinik dengan sarana yang memadai untuk pertolongan
pertama.

Universitas Sumatera Utara

6.2.1 Pencegahan Terhadap Bahaya Kebakaran dan Peledakan
Untuk pencegahan bahaya kebakaran dan peledakan dapat dilakukan hal – hal
berikut (Bancero, 1955) :
1. Bahan – bahan yang mudah terbakar / meledak harus disimpan di
tempat yang aman dan dikontrol secara teratur.
2. Untuk semua sistem yang menangani gas bertekanan tinggi yang mudah
terbakar perlu dilengkapi dengan katup – katup pengamanan.
3. Disediakan alat deteksi dan sistem alarm yang sensitif.
4. Penyediaan peralatan pemadam kebakaran yang dilengkapi dengan pompa –
pompa hidran pada tiap jarak tertentu.
5. Pemakaian peralatan – peralatan yang dilengkapi dengan pengamanan
pencegah kebakaran.
Sesuai dengan peraturan pemerintah tertulis dalam Peraturan Tenaga
Kerja No.Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :
1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi
secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas :
a. smoke detector, adalah yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi
asap dalam jumlah tertentu.
b. Gas detektor , adalah detektor yang bekerja berdasarkan kenaikan
konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas – gas yang
mudah terbakar.
2. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi yang
memberi isyarat adanya kebakaran. Alarm ini berupa :
a. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang berupa bunyi
khusus (audible alarm)
b. Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh
andangan mata secara jelas (visible alarm)
3. Panel indikator kebakaran, merupakan suatu komponen dari suatu
sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan
kerja sistem dan terletak diruang operator.

Universitas Sumatera Utara

Rancangan pabrik ini juga dilengkapi juga dengan sprinkler, yaitu sistem yang
bekerja secara otomatis dengan memancarkan air bertekanan ke segala arah untuk
memadamkan kebakaran atau setidak – tidaknya mencegah meluasnya kebakaran.
Adapun sistem pemadaman kebakaran yang tidak kalah pentingnya pada perancangan
pabrik dalam penanggulangannya bahaya kebakaran adalah fasilitas fire station,
markas mobil pemadaman kebakaran untuk berjaga – jaga apabila suatu waktu terjadi
kebakaran.

6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri
Adapun peralatan perlindungan diri ini meliputi (Bancero, 1995):
1. Pakaian kerja masker, sarung tangan, dan sepatu pengamanan bagi karyawan
yang bekerja berhubungan dengan bahan kimia, misalnya pekerja
labolatorium.
2. Helm, sepatu pengamanan, dan pelindung mata bagi karyawan yang bekerja
di semua bagian unit proses. Penutup telinga bagi karyawan bagian ketel,
kamar listrik (genset), dan lain – lain.
6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik
Menjaga keselamatan pekerja terhadap listrik dapat dilakukan dengan
(Bancero, 1955) :
1. Setiap instalasi dan peralatan listrik harus diamankan dengan pemutus arus
listrik otomatis.
2. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan
tinggi.
3. Kabel – kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat – alat yang pada
suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.
4. Tangki destilasi dan tangki penyimpanan hasil produksi yang menjulang tinggi
harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan.
5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.

Universitas Sumatera Utara

6.2.4 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis (Bancero, 1955) :
1. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan
baik apabila ada perbaikan atau pembongkaran.
2. Alat – alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat, untuk mencegah
kemungkinan jauh atau terguling.
3. Peralatan yang berbahaya, seperti reaktor harus diberi pagar pengamanan.
4. Ruang gerak karyawan harus cukup lapang dan tidak menghambat
6.2.5 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan (Bancero, 1955) :
1. Menyediakan poliklinik yang memadai di lokasi pabrik.
2. Setiap karyawan diwajibkan untuk mamakai pakaian kerja selama berada di
dalam lokasi pabrik.
3. Karyawan diharuskan memakai sarung karet serta penutup hidung dan mulut
saat menangani bahan – bahan kimia yang berbahaya.
4. Bahan – bahan kimia yang selama pembuatan, pengelolaan, pengangkutan,
penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran,
korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat.

Universitas Sumatera Utara

BAB VII
UTILITAS
Untuk menunjang kelancaran jalannya proses produksi dalam suatu pabrik,
utilitas harus mendapatkan perhatian yang besar. Oleh karena itu, segala sarana dan
prasarananya

harus

dirancang

sedemikian

rupa

sehingga

dapat

menjamin

kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan likopen adalah
sebagai berikut:
1. Kebutuhan uap (steam)
2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan bahan kimia
4. Kebutuhan bahan bakar
5. Kebutuhan listrik
6. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Kebutuhan steam pada pabrik pembuatan likopen berasal dari heater, tangki
dan dryer. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan likopen dapat dilihat pada tabel
berikut ini.
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Alat
Heater

Kebutuhan uap (kg/jam)
183,0010

Tangki penyimpan

80,8385

Dryer

290,87

Total

554,7095

Universitas Sumatera Utara

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 % dan faktor kebocoran 10 %
(Perry, 1999). Jadi adalah :
Total steam yang dibutuhkan = 1,3 x 554,7095 kg/jam = 721,1223 kg/jam.
Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga :
Kondensat yang digunakan kembali

= 80 % x 721,1223 kg/jam
= 576,8978 kg/jam

Kebutuhan tambahan untuk ketel uap = 20 % x 721,1223 kg/jam
= 144,2244 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan
proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan lycopen
adalah sebagai berikut:
Air untuk umpan ketel uap = 144,2244 kg/jam
Air Proses
Bak perendaman dan bak pencucian = 12957,51 kg/jam
Air untuk berbagai kebutuhan
Perhitungan kebutuhan air domestik:
Menurut Metcalf et.al. (1991) kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift
adalah 40-100 liter/hari.
Diambil 100 liter/hari ×

1 hari
= 4,16 ≈ 4 liter/jam
24 jam

ρair = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter
Jumlah karyawan = 204 orang
Maka total air kantor = 4 × 204 = 816 liter/jam × 1 kg/liter = 816 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Tabel 7.2 Diperkirakan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan
Kebutuhan

Jumlah air (kg/jam)

Kantor

816

Laboratorium

50

Kantin dan tempat ibadah

100

Poliklinik

30

Total

996

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah
= 144,2244 + 12957,51 + 996

= 14097,7344 kg/jam

Sumber air untuk pabrik pembuatan likopen ini adalah dari air Sungai Deli,
Provinsi Sumatera Utara. Adapun kualitas air Sungai Deli dapat dilihat pada
tabel 7.3.
Tabel 7.3 Kualitas Air Sungai Deli
No

Analisa

Satuan

Hasil

I. FISIKA
1.

Bau

2.

Kekeruhan

3.

Rasa

4.

Warna

5.

Suhu

Tidak berbau
NTU

50,16
Tidak berasa

TCU

150

°C

25

II. KIMIA
1.

Total kesadahan dalam CaCO3

2.

Klorida

3.

NO3-N

4.

Zat organik dalam KMnO4 (COD)
-

5.

SO4

6.

Sulfida

7.
8.
9.

3-

Fosfat (PO4 )
Cr

+2
*

NO3 )
*

10.

NO2 )

11.

Hardness (CaCO3)

150
mg/l

1,3

mg/l

0,2

mg/l

65

mg/l

5

mg/l

-

mg/l

0,245

mg/l

-

mg/l

-

mg/l

-

mg/l

13

pH

Universitas Sumatera Utara

12.

Fe2+

mg/l

6,6

13.

Mn2+

14.

Zn

mg/l

5

2+

mg/l

0,016

2+

mg/l

0,0012

15.

Ca

16.

Mg2+

mg/l

12

17.

CO2 bebas

mg/l

15

mg/l

132

mg/l

0,0032

18.

Cu

2+

19.

*

) Analisa tidak bisa dilakukan, alat dan bahan kimia tidak tersedia

Sumber: Bappedal 10 April 2013

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air
dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat
pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan
kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik
untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik
terdiri dari beberapa tahap, yaitu (Degremont,1991) :
1.

Screening

2.

Klarifikasi

3.

Filtrasi

4.

Demineralisasi

5.

Deaerasi

Universitas Sumatera Utara

7.2.1 Screening
Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan
screening adalah (Degremont, 1991) :
Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin
merusak fasilitas unit utilitas.
Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang
besar yang terbawa dalam air sungai.
Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia.
Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju
unit pengolahan selanjutnya.
7.2.2 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Pada bak
clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan
menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) :
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi
menurut reaksi :
M3+ + 3H2O

M(OH)3↓ + 3H+

Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid.
Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flokflok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3.
Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi
sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Dua
jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) :

Universitas Sumatera Utara

Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O

2Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-

2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O

4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-

Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan
kesadahan permanent menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991)
Na2SO4 + CaCO3 ↓

CaSO4 + Na2CO3
CaCl4 + Na2CO3

2NaCl + CaCO3 ↓

Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya
gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya
akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang
akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54
(Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air

= 14097,7344 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 x 50 = 27 ppm

Larutan alum yang dibutuhkan

= 50.10-6 x 14097,7344 = 0,7048 kg/jam

Larutan abu soda yang dibutuhkan

= 27.10-6 x 14097,7344 = 0,3806 kg/jam

7.2.3 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan
tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air
(Metcalf, 1984).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam :
pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon
Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu
garnet. Penggunaan yang paling umumdipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan

Universitas Sumatera Utara

gravel

sebagai

bahan

filter

utama,

menimbang

tipe

lain

cukup

mahal

(Kawamura,1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan likopen menggunakan media filtrasi
granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut :
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan
flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan
setinggi 24 in (60,96 cm).
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori
misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga
tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar
permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite,
pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada
pabrik ini, digunakan anterasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm)
(Metcalf & Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.
Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan
regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand
filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai
kebutuhan.
Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik,
dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh
kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.

Universitas Sumatera Utara

Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 :
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 996 kg/jam
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (2.10-6 x 996 ) / 0,7 = 0,0028 kg/jam

7.2.4 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari
garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat
demineralisasi dibagi atas :
7.2.4.1 Penukar Kation (Cation Exchanger)
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam – logam alkali dan
mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran
antara kation Ca, Mg dan kation lain yang terlarut dalam air dengan kation dari resin.
Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi adalah :
Na2R + Ca2+

CaR + 2Na+

Na2R + Mg2+

MgR + 2 Na+

Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi:
Ca2+R2 + 2 H2SO4 → CaSO4 + 2H+R
Mg2+R2 + 2 H2SO4 → MgSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation :
Air sungai Deli mengandung kation Fe2+, Mn2+, Ca2+, Mg2+, Zn+2, dan Cu2+ masingmasing 5 ppm, 0,016 ppm, 12 ppm, 15 ppm, 0,0012 ppm, dan 0,0032 ppm (Tabel
7.3). 1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan kation = 5 + 0,016 + 12 + 15 + 0,0012 + 0,0032
= 32,0204 ppm / 17,1
= 1,8725 gr/gal

Universitas Sumatera Utara

Jumlah air yang diolah = 144,2244 kg/jam
=

144, 2244kg/jam
× 264,17 gal/m 3
3
998,23 kg/m

= 38,1673 gal/jam
Kesadahan air

= 1,8725 gr/gal × 38,1673 gal/jam × 24 jam/hari
= 1715,2384 kg/hari

Perhitungan ukuran Cation Exchanger :
Air yang diolah adalah air umpan ketel uap.
Jumlah air yang diolah = 38,1673 gal/jam = 0,6361 gal/menit
Dari Tabel 12.4, Nalco, 1988 diperoleh:
Diameter penukar kation

= 2 ft

Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

Jumlah penukar kation

= 1 unit

Volume Resin yang Diperlukan
Total kesadahan air = 1715,2384 kg/hari
Dari Tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh:
= 25 kg/ft3

Kapasitas resin

Kebutuhan regenerant = 10 lb H2SO4 /ft3 resin
Kebutuhan resin =

1715, 2384kg / hari
= 68,6095 ft3 / hari
3
25 kg / ft

Tinggi resin

68, 6095
= 21,8501 ft
3,14

=

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,854 ft3
Waktu regenerasi =

7,854 ft 3 × 25 kg / ft 3
= 0,1144 hari = 2,7456 jam
1715, 2384 kg / hari

Kebutuhan regenerant H2SO4 = 1715,2384 kg/hari ×

10 lb / ft 3
25 kg / ft 3

= 686,0953 lb/hari = 311,2108 kg/hari

Universitas Sumatera Utara

7.2.4.2 Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan
ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410. Resin ini
merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi:
2ROH + SO42- → R2SO4 + 2OHROH + Cl-

→ RCl

+ OH-

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

+ NaOH → NaCl

+ ROH

Perhitungan Kesadahan Anion

Air sungai Deli mengandung Anion Cl-, SO42-, CO32-, PO43-, dan NO3- masingmasing 1,3 ppm, 5 ppm, 13 ppm, 0,245 ppm, dan 0,2 ppm (Tabel 7.4).
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan anion

= 1,3 + 5 + 13 + 0,245 + 0,2
= 19,745 ppm / 17,1
= 1,155 gr/gal

Jumlah air yang diolah

= 144,2244 kg/jam
=

144, 2244kg/jam
× 264,17 gal/m 3
998,23 kg/m 3

= 38,1673 gal/jam
Kesadahan air

= 1,155 gr/gal × 38,1673 gal/jam × 24 jam/hari
= 1057,9979 kg/hari

Perhitungan Ukuran Anion Exchanger :
Jumlah air yang diolah = 38,0955 gal/jam = 0,6349 gal/menit
Dari Tabel 12.3 , Nalco, 1988, diperoleh:
Diameter penukar anion

= 2 ft

Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

Jumlah penukar kation

= 1 unit

Universitas Sumatera Utara

Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air

= 1057,9979 kg/hari

Dari Tabel 12.7, Nalco, 1988, diperoleh :
Kapasitas resin

= 12 kg/ft3

Kebutuhan regenerant

= 5 lb NaOH/ft3 resin

Kebutuhan resin =
Tinggi resin

1057,9979kg / hari
= 88,1664 ft3/hari
3
12 kg/ft

=

88,1664
= 28,0785 ft
3,14

Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Nalco, 1988)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft x 3,14 ft2 = 7,85 ft3
Waktu regenerasi =

7,85 ft 3 x 12 kg/ft 3
= 0,0890 hari = 2,1368 jam
1057,9979 kg / hari

5 lb/ft 3
Kebutuhan regenerant NaOH = 1057,9979 kg/hari x
12 kg/ft 3
= 440,8324 lb/hari = 199,9603 kg/hari

7.2.5

Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion

(ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada
deaerator ini, air dipanaskan hingga 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air,
seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan
korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam dearator.

Universitas Sumatera Utara

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada utilitas pabrik pembuatan likopen adalah sebagai
berikut:
1. Al2(SO4)3

=

0,7048 kg/jam

2. Na2CO3

=

0,3806 kg/jam

3. Kaporit

=

0,0028 kg/jam

4. H2SO4

= 12,9671 kg/jam

5. NaOH

=

8,3316 kg/jam

7.4 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut :
1.

Unit Proses

= 40 hp

2.

Unit Utilitas

= 100 hp

3.

Ruang kontrol dan laboratorium

= 30 hp

4.

Penerangan dan kantor

= 30 hp

5.

Bengkel

= 50 hp

Total kebutuhan listrik = 250 hp x 0,7457 kW/hp = 186,425 kW
Untuk cadangan diambil 20 %, maka:
Listrik yang dibutuhkan = 1,2 x 186,425 kW = 223,71

Efisiensi generator 80 %, maka :
Daya output generator = 223,71/0,8 = 279,6375 kW
Generator digunakan sebanyak 2 buah generator diesel type AC : 400 V, 1000
kW 50 Hz, 3 phase, dimana 1 buah beroperasi dan 1 buah standby.

Universitas Sumatera Utara

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik
(generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai
nilai bakar yang tinggi.

1)

Keperluan Bahan Bakar Generator
Nilai bahan bakar solar

= 19.860 Btu/lbm

Densitas bahan bakar solar

= 0,89 kg/L

Daya output generator

= 279,6375 kW

(Perry, 1999)

Daya generator yang dihasilkan = 279,6375 kW × (0,9478 Btu/det)/kW
= 265,0404 Btu/det × 3600 det/jam
= 945145,521 Btu/jam
Jumlah bahan bakar

= (945145,521 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm)
= 48,0435 lbm/jam × 0,45359 kg/lbm
= 21,7920 kg/jam

Kebutuhan solar

= (21,7920 kg/jam) / (0,89 kg/ltr)
= 24,4854 ltr/jam

Kebutuhan total solar untuk 2 generator = 48,9709 ltr/jam
2)

Keperluan Bahan bakar ketel uap
Uap yang dihasilkan ketel uap

= 144,2244 kg/jam

Panas laten saturated steam (120°C)

= 500,305 kJ/kg

Panas yang dibutuhkan ketel
=(144, 2244

1btu
kg
kj
) x(500,305 ) x(
) = 68390, 6019btu / jam
jam
kg 1, 05506kj

Efisiensi ketel uap = 75 %
Panas yang harus disuplai ketel

68390, 6019
= 91187, 4692btu / jam
0, 75

Nilai bahan bakar solar

= 19860 Btu/lb

(Perry, 1999)

Jumlah bahan bakar

= (91187,4692 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm)

Universitas Sumatera Utara

= 4,5915 lbm/jam × 0,45359 kg/lbm
= 2,0826 kg/jam
Kebutuhan solar

= (2,0826 kg/jam) / (0,89 kg/ltr)
= 2,3400 ltr/jam

Total kebutuhan solar

= 48,9709 ltr/jam + 2,3400 ltr/jam
= 51,3109 ltr/jam

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 setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan likopen ini meliputi:
1. Limbah proses akibat zat-zat yang terbuang, bocor atau tumpah seperti,
larutan Etanol, Aseton, N – Heksana dan air sisa.
2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan
mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.
3. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari
kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat
dan limbah cair.
4. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia
yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan

Universitas Sumatera Utara

mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan
pengembangan proses.
5. Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated
sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent
dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1999).

Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik :
Pencucian peralatan pabrik dan limbah proses diperkirakan 200 liter/jam
Limbah domestik dan kantor
Diperkirakan air buangan tiap orang untuk :
Domestik

= 10 ltr/hari

Kantor

= 20 ltr/hari

Karyawan

= 204 orang

(Metcalf & Eddy, 1991)
(Metcalf & Eddy, 1991)

Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor
= 204 x (20 + 10) ltr/hari x 1 hari / 24 jam = 255 liter/jam
Laboratorium

=

Clarifier

= 261,1707 liter/ jam

Sand filter

=

69,1828 liter /jam

Total air buangan

=

0,615 m3/jam

7.6.1

30 liter/jam

Bak Penampungan

Fungsi : Tempat menampung air buangan sementara
Laju volumetrik air buangan

= 0,615 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 15 hari

Volume air buangan

= 0,615 x 15 x 24 = 221,40 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak

=

221, 40
= 246 m3
0,9

Jika digunakan 8 bak penampungan maka : 1/8 . 246 m3 = 30,75 m3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
panjang bak (p)

= 1,5 x lebar bak (l)

tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Universitas Sumatera Utara

Volume bak

= pxlxt

30,75 m3

= 1,5l x l x l
l

= 4,5276 m

Jadi, panjang bak

= 6,7915 m

Lebar bak

= 4,5276 m

Tinggi bak

= 4,5276 m

Luas bak

= 30,74 m2

7.6.2

Bak Pengendapan Awal

Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Laju volumetrik air buangan = 0,615 m3/jam = 14,76 m3/hari
Waktu tinggal air

= 2 jam = 0,083 hari

Volume bak (V)

= 14,76 m3/hari x 0,083 hari = 1,2250 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak =

1, 2250
0,9

(Perry, 1997)

= 1,3612 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
panjang bak (p)

= 2 x lebar bak (l)

tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Volume bak

= pxlxt

1,3612 m

3

= 2l x l x l
l

Jadi,

7.6.3

= 0,8249 m

Panjang bak = 1,6499 m
Lebar bak

= 0,8249 m

Tinggi bak

= 0,8249 m

Luas bak

= 1,3610 m2

Bak Netralisasi
Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 9.

Untuk menetralkan limbah diinjeksikan larutan asam sulfat 98 % (H2SO4). Kebutuhan
asam sulfat untuk menetralkan air limbah dengan pH = 10 adalah
2SO4

4,9.10-3 gr H-

/ 1 liter air limbah.

Universitas Sumatera Utara

Kebutuhan H2SO4 = 0, 615

m3
l 4,9.10−3 gr
1 kg
×103 3 ×
×
= 0,0030 kg/jam
jam
m
1
l 1000 gr

Laju alir larutan 98% H2SO4 =

0, 0030
=0,00307 kg/jam
0,98

Densitas larutan 98% H2SO4 = 1826 kg/m3
Volume 98% H2SO4 =

(Perry, 1997)

0, 00307
= 1,6840 x 10-6 m3/jam
1826

Laju alir limbah = 0,615 m3/jam
Diasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hari
Volume limbah = (0,615+0,0016840) × 1× 24 = 14,7600 m3
Bak terisi 90 % maka volume bak =

14,7600
= 16,4000 m3
0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
panjang bak, p

= 2 × lebar bak (l)

tinggi bak, t

= 1,5 x (l)

Volume bak

= p×l×t

16,4000 m3

= 2l × l ×1,5

l
Jadi, panjang bak

= 2,3380 m
= 4,6761 m

Lebar bak

= 2,3380 m

Tinggi bak

= 3,507 m

Luas bak

= 10,9327 m2

7.6.4

Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur

yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung
O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok
biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikr