TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA) DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO 2 KAPASITAS 100 TON/TAHUN SUPERKRITIS.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI
DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA)
DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO2 SUPERKRITIS
KAPASITAS 100 TON/TAHUN
Oleh :
1. Ester Dwi Agustina Santoso
( I 0510013 )
2. Firna Niwang Jati
( I 0510015 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI
DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA)
DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO2 SUPERKRITIS
KAPASITAS 100 TON/TAHUN
Oleh :
1. Ester Dwi Agustina Santoso
( I 0510013 )
2. Firna Niwang Jati
( I 0510015 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa., karena rahmat dan ridho-Nya,
penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan
Pabrik Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana)
dengan Proses Ekstraksi CO2 Superkritis Kapasitas
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Sunu H Pranolo selaku Ketua Program Studi S1 Reguler Jurusan
Teknik Kimia FT UNS.
2. Ir. Paryanto, M.S. selaku Dosen Pembimbing I dan Endang Kwartiningsih,
S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya
dalam penulisan tugas akhir.
3. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu
dan bantuannya selama ini.
5. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan
semangatnya.
6. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan
2010.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta,
commit to user
iii
Juni 2014
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul..................................................................................................
i
Lembar Pengesahan .........................................................................................
ii
Kata Pengantar .................................................................................................
iii
Daftar Isi...........................................................................................................
iv
Daftar Tabel ..................................................................................................... viii
Daftar Gambar ..................................................................................................
x
Intisari ..............................................................................................................
xi
BAB I
PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ..........................................
1
1.2. Kapasitas Perancangan ..........................................................
3
1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik .......................................................
6
1.4. Tinjauan Pustaka ...................................................................
8
1.4.1
Proses Pembuatan Zat Warna ...................................
8
1.4.2
Kegunan Produk ........................................................ 13
1.4.3
Bixa Orellana ............................................................ 13
1.4.4
Sifat sifat Fisis dan Kimia ...................................... 16
1.4.3.1 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku ................ 16
1.4.3.2 Sifat Fisik dan Kimia Produk ........................ 18
1.4.4
BAB II
Konsep Proses ........................................................... 19
DESKRIPSI PROSES .................................................................... 20
2.1. Spesifikasi Bahan baku dan Produk ...................................... 20
2.1.1
Spesifikasi Bahan Baku............................................. 20
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.1.2
Spesifikasi Produk..................................................... 21
2.2. Konsep Proses ....................................................................... 21
2.2.1
Dasar Ekstraksi.......................................................... 21
2.2.2
Kondisi Operasi......................................................... 22
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ............................. 22
2.3.1
Diagram Alir Proses .................................................. 23
2.3.2
Tahapan Proses.......................................................... 25
2.3.2.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ...................... 25
2.3.2.2 Tahap Proses Ekstraksi ................................. 25
2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk .............................. 26
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................... 27
2.4.1
Neraca Massa ............................................................ 27
2.4.2
Neraca Panas ............................................................. 30
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ............................................... 31
2.5.1
Lay Out Pabrik .......................................................... 31
2.5.2
Lay Out Peralatan...................................................... 33
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ....................................... 35
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .......... 43
4.1. Unit Pendukung Proses ......................................................... 43
4.1.1
Unit Pengadaan Air ................................................... 44
4.1.2
Unit Pengadaan Steam............................................... 50
4.1.3
Unit Pengadaan Udara Tekan.................................... 52
4.1.4
Unit Pengadaan Listrik .............................................. 54
4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar.................................... 58
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.1.6
Unit Refrigerasi ......................................................... 59
4.2. Unit Pengolahan Limbah....................................................... 60
4.2.1
Pengolahan Limbah Padat ......................................... 60
4.3. Laboratorium ......................................................................... 60
4.4. Unit Keselamatan dan Kesehatan Kerja ................................ 65
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN ................................................... 67
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................ 67
5.2
Struktur Organisasi ............................................................... 68
5.3
Tugas dan Wewenang ........................................................... 71
5.4
BAB VI
5.3.1
Pemegang Saham ...................................................... 71
5.3.2
Dewan Komisaris ...................................................... 71
5.3.3
Dewan Direksi........................................................... 72
5.3.4
Kepala Bagian ........................................................... 73
5.3.5
Kepala Seksi .............................................................. 75
Pembagian Jam Kerja Karyawan .......................................... 76
5.4.1
Karyawan non shift .................................................. 76
5.4.2
Karyawan Shift ......................................................... 76
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah ....................................... 78
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............ 79
5.7
Jaminan Sosial Tenaga Kerja ................................................ 81
ANALISA EKONOMI .................................................................. 83
6.1
Penaksiran Harga Peralatan................................................... 84
6.2
Dasar Perhitungan ................................................................. 86
6.3
Penentuan (Total Capital Investment)................................... 87
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
6.4
digilib.uns.ac.id
Hasil Perhitungan .................................................................. 88
Daftar Pustaka .................................................................................................. 98
Lampiran
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Daftar Pabrik Zat Warna dari Biji Kesumba ................................
4
Tabel 1.2 Perbandingan Sifat Fase Cair, Superkritik dan Gas. ....................
9
Tabel 1.3 Macam-macam Pelarut Superkritis ..............................................
10
Tabel 1.4 Perbandingan Proses Ekstraksi Berdasarkan Jenis Pelarutnya.....
11
Tabel 2.1 Neraca Massa Overall ..................................................................
27
Tabel 2.2 Neraca Massa di Sekitar Ekstraktor (E-01 A/B/C/D) ..................
28
Tabel 2.3 Neraca Massa di Sekitar Siklon (S-01) ........................................
28
Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Siklon (S-02) ........................................
29
Tabel 2.5 Neraca Massa di Sekitar Tangki (T-01) .......................................
29
Tabel 2.6 Neraca Panas di Sekitar Siklon (S-01) .........................................
30
Tabel 2.6 Neraca Panas di Sekitar Tangki (T-01) ........................................
30
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................
45
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler .....................................................
48
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ............................
48
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Sungai ..................................................................
49
Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ..............
54
Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ...............................
56
Tabel 4.7 Total Kebutuhan Daya Listrik Pabrik ..........................................
57
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ..............................................
77
Tabel 5.2 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ....................
79
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat .........................................................................
85
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ...............................................................
88
Tabel 6.3 Working Capital Investment .........................................................
89
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ..........................................................
89
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ........................................................
90
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost............................................................
90
Tabel 6.7 General Expense ...........................................................................
91
Tabel 6.8 Analisa Kelayakan ........................................................................
94
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Impor Zat Warna Alami di Indonesia ....................................
3
Gambar 1.2 Lokasi Pabrik Zat Warna Alami.............................................
8
Gambar 1.3 Skema Diagram Fase Superkritis ...........................................
10
Gambar 1.4 Skema Diagram Fase CO2 Superkritis ...................................
12
Gambar 1.5 Tumbuhan Kesumba ..............................................................
15
Gambar 1.6 Buah Kesumba .......................................................................
16
Gambar 1.7 Biji Kesumba ..........................................................................
16
Gambar 1.8 Rumus Bangun Bixin .............................................................
18
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ..........................................................
23
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................
24
Gambar 2.3 Lay Out Pabrik Zat Warna Alami...........................................
32
Gambar 2.4 Lay Out Peralatan Proses ........................................................
34
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ...............................................
50
Gambar 4.2 Diagram Siklus Rankine .........................................................
58
Gambar 4.3 Diagram Siklus Refrigerasi ....................................................
59
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Zat Warna Alami ........................
70
Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga .............................................
86
Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan ......................................................
96
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Ester Dwi Agustina Santoso, Firna Niwang Jati, 2014, Prarancangan Pabrik
Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana) dengan Proses
Ekstraksi CO 2 Superkritis Kapasitas 100 Ton/Tahun, Jurusan Teknik
Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Dewasa ini, kasus penyalahgunaan bahan pewarna sintetik sebagai
pewarna makanan marak ditemukan di Indonesia. Padahal, Indonesia merupakan
Negara yang kaya dengan komoditas hayati yang mengandung zat warna alami.
Salah satu komoditas yang dapat dijadikan zat warna adalah biji kesumba (Bixa
Orellana). Biji kesumba mengandung pigmen karetenoid dengan komposisi
terbesarnya adalah bixin yang berwarna merah oranye. Pabrik zat warna alami
dari biji kesumba akan didirikan di Gresik, Jawa Timur pada tahun 2018 dengan
kebutuhan biji kesumba sebesar 4.545 ton/tahun akan dihasilkan kapasitas pabrik
100 ton/tahun.
Pembuatan zat warna alami ini melalui 3 tahap yaitu tahap persiapan
bahan baku, ekstraksi, serta pemurnian produk. Pada tahap persiapan bahan baku,
gas karbondioksida hasil recovery ampas dilewatkan pada lubang pengeluaran silo
biji kesumba SI-01. Kemudian biji kesumba masuk bersama-sama recovery gas
CO2 ke ekstraktor. Setelah itu, karbondioksida superkritis dimasukkan melaui
lubang bagian bawah ekstraktor.Tahap ekstraksi dilakukan dalam ekstraktor
menggunakan pelarut karbondioksida superkritis selama 60 menit dengan kondisi
operasi suhu 60 0C dan tekanan 400 atm. Tahap pemurnian produk, larutan ekstrak
diturunkan tekanannya sampai 40 atm sehingga karbondioksida berubah fase
menjadi gas dan dapat dipisahkan dari zat warna alami dengan menggunakan
siklon.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (air pendingin, umpan
boiler, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari Sungai Bengawan Solo
dengan kebutuhan sebesar 44.966,60 kg/jam, unit pengadaan steam dengan
kebutuhan umpan boiler 3.067,734 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 1.400
kW dari power plant, unit pengadaan bahan bakar biomassa 3.428,14 kg/jam, unit
pengadaan udara tekan sebesar 60 m3/jam dan unit refrigerasi. Limbah padat
dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler. Pabrik juga didukung dengan
laboratorium yang berfungs untuk mengontrol kualitas bahan baku (oven), produk
(oven) dan proses produksi (spektrofotometer).
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan struktur
line and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 178 orang.
Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 44,02%
sebelum pajak dan 30,87% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan
sebesar 1,85 tahun sebelum pajak dan 2,45 tahun sesudah pajak. Break Even Point
(BEP) sebesar 44,24%, Shut Down Point (SDP) sebesar 27,77%, dan Discounted
Cash Flow (DCF) sebesar 28,42%. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan
pabrik zat warna alami layak didirikan.
commit to user
xi
digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI
DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA)
DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO2 SUPERKRITIS
KAPASITAS 100 TON/TAHUN
Oleh :
1. Ester Dwi Agustina Santoso
( I 0510013 )
2. Firna Niwang Jati
( I 0510015 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI
DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA)
DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO2 SUPERKRITIS
KAPASITAS 100 TON/TAHUN
Oleh :
1. Ester Dwi Agustina Santoso
( I 0510013 )
2. Firna Niwang Jati
( I 0510015 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2014
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa., karena rahmat dan ridho-Nya,
penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan
Pabrik Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana)
dengan Proses Ekstraksi CO2 Superkritis Kapasitas
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Sunu H Pranolo selaku Ketua Program Studi S1 Reguler Jurusan
Teknik Kimia FT UNS.
2. Ir. Paryanto, M.S. selaku Dosen Pembimbing I dan Endang Kwartiningsih,
S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya
dalam penulisan tugas akhir.
3. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu
dan bantuannya selama ini.
5. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan
semangatnya.
6. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan
2010.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta,
commit to user
iii
Juni 2014
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul..................................................................................................
i
Lembar Pengesahan .........................................................................................
ii
Kata Pengantar .................................................................................................
iii
Daftar Isi...........................................................................................................
iv
Daftar Tabel ..................................................................................................... viii
Daftar Gambar ..................................................................................................
x
Intisari ..............................................................................................................
xi
BAB I
PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ..........................................
1
1.2. Kapasitas Perancangan ..........................................................
3
1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik .......................................................
6
1.4. Tinjauan Pustaka ...................................................................
8
1.4.1
Proses Pembuatan Zat Warna ...................................
8
1.4.2
Kegunan Produk ........................................................ 13
1.4.3
Bixa Orellana ............................................................ 13
1.4.4
Sifat sifat Fisis dan Kimia ...................................... 16
1.4.3.1 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku ................ 16
1.4.3.2 Sifat Fisik dan Kimia Produk ........................ 18
1.4.4
BAB II
Konsep Proses ........................................................... 19
DESKRIPSI PROSES .................................................................... 20
2.1. Spesifikasi Bahan baku dan Produk ...................................... 20
2.1.1
Spesifikasi Bahan Baku............................................. 20
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.1.2
Spesifikasi Produk..................................................... 21
2.2. Konsep Proses ....................................................................... 21
2.2.1
Dasar Ekstraksi.......................................................... 21
2.2.2
Kondisi Operasi......................................................... 22
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ............................. 22
2.3.1
Diagram Alir Proses .................................................. 23
2.3.2
Tahapan Proses.......................................................... 25
2.3.2.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ...................... 25
2.3.2.2 Tahap Proses Ekstraksi ................................. 25
2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk .............................. 26
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................... 27
2.4.1
Neraca Massa ............................................................ 27
2.4.2
Neraca Panas ............................................................. 30
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ............................................... 31
2.5.1
Lay Out Pabrik .......................................................... 31
2.5.2
Lay Out Peralatan...................................................... 33
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ....................................... 35
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM .......... 43
4.1. Unit Pendukung Proses ......................................................... 43
4.1.1
Unit Pengadaan Air ................................................... 44
4.1.2
Unit Pengadaan Steam............................................... 50
4.1.3
Unit Pengadaan Udara Tekan.................................... 52
4.1.4
Unit Pengadaan Listrik .............................................. 54
4.1.5
Unit Pengadaan Bahan Bakar.................................... 58
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.1.6
Unit Refrigerasi ......................................................... 59
4.2. Unit Pengolahan Limbah....................................................... 60
4.2.1
Pengolahan Limbah Padat ......................................... 60
4.3. Laboratorium ......................................................................... 60
4.4. Unit Keselamatan dan Kesehatan Kerja ................................ 65
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN ................................................... 67
5.1
Bentuk Perusahaan ................................................................ 67
5.2
Struktur Organisasi ............................................................... 68
5.3
Tugas dan Wewenang ........................................................... 71
5.4
BAB VI
5.3.1
Pemegang Saham ...................................................... 71
5.3.2
Dewan Komisaris ...................................................... 71
5.3.3
Dewan Direksi........................................................... 72
5.3.4
Kepala Bagian ........................................................... 73
5.3.5
Kepala Seksi .............................................................. 75
Pembagian Jam Kerja Karyawan .......................................... 76
5.4.1
Karyawan non shift .................................................. 76
5.4.2
Karyawan Shift ......................................................... 76
5.5
Status Karyawan dan Sistem Upah ....................................... 78
5.6
Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............ 79
5.7
Jaminan Sosial Tenaga Kerja ................................................ 81
ANALISA EKONOMI .................................................................. 83
6.1
Penaksiran Harga Peralatan................................................... 84
6.2
Dasar Perhitungan ................................................................. 86
6.3
Penentuan (Total Capital Investment)................................... 87
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
6.4
digilib.uns.ac.id
Hasil Perhitungan .................................................................. 88
Daftar Pustaka .................................................................................................. 98
Lampiran
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Daftar Pabrik Zat Warna dari Biji Kesumba ................................
4
Tabel 1.2 Perbandingan Sifat Fase Cair, Superkritik dan Gas. ....................
9
Tabel 1.3 Macam-macam Pelarut Superkritis ..............................................
10
Tabel 1.4 Perbandingan Proses Ekstraksi Berdasarkan Jenis Pelarutnya.....
11
Tabel 2.1 Neraca Massa Overall ..................................................................
27
Tabel 2.2 Neraca Massa di Sekitar Ekstraktor (E-01 A/B/C/D) ..................
28
Tabel 2.3 Neraca Massa di Sekitar Siklon (S-01) ........................................
28
Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Siklon (S-02) ........................................
29
Tabel 2.5 Neraca Massa di Sekitar Tangki (T-01) .......................................
29
Tabel 2.6 Neraca Panas di Sekitar Siklon (S-01) .........................................
30
Tabel 2.6 Neraca Panas di Sekitar Tangki (T-01) ........................................
30
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................
45
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler .....................................................
48
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ............................
48
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Sungai ..................................................................
49
Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ..............
54
Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ...............................
56
Tabel 4.7 Total Kebutuhan Daya Listrik Pabrik ..........................................
57
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ..............................................
77
Tabel 5.2 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ....................
79
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat .........................................................................
85
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ...............................................................
88
Tabel 6.3 Working Capital Investment .........................................................
89
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ..........................................................
89
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ........................................................
90
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost............................................................
90
Tabel 6.7 General Expense ...........................................................................
91
Tabel 6.8 Analisa Kelayakan ........................................................................
94
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Impor Zat Warna Alami di Indonesia ....................................
3
Gambar 1.2 Lokasi Pabrik Zat Warna Alami.............................................
8
Gambar 1.3 Skema Diagram Fase Superkritis ...........................................
10
Gambar 1.4 Skema Diagram Fase CO2 Superkritis ...................................
12
Gambar 1.5 Tumbuhan Kesumba ..............................................................
15
Gambar 1.6 Buah Kesumba .......................................................................
16
Gambar 1.7 Biji Kesumba ..........................................................................
16
Gambar 1.8 Rumus Bangun Bixin .............................................................
18
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ..........................................................
23
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ........................................................
24
Gambar 2.3 Lay Out Pabrik Zat Warna Alami...........................................
32
Gambar 2.4 Lay Out Peralatan Proses ........................................................
34
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ...............................................
50
Gambar 4.2 Diagram Siklus Rankine .........................................................
58
Gambar 4.3 Diagram Siklus Refrigerasi ....................................................
59
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Zat Warna Alami ........................
70
Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga .............................................
86
Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan ......................................................
96
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
INTISARI
Ester Dwi Agustina Santoso, Firna Niwang Jati, 2014, Prarancangan Pabrik
Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana) dengan Proses
Ekstraksi CO 2 Superkritis Kapasitas 100 Ton/Tahun, Jurusan Teknik
Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Dewasa ini, kasus penyalahgunaan bahan pewarna sintetik sebagai
pewarna makanan marak ditemukan di Indonesia. Padahal, Indonesia merupakan
Negara yang kaya dengan komoditas hayati yang mengandung zat warna alami.
Salah satu komoditas yang dapat dijadikan zat warna adalah biji kesumba (Bixa
Orellana). Biji kesumba mengandung pigmen karetenoid dengan komposisi
terbesarnya adalah bixin yang berwarna merah oranye. Pabrik zat warna alami
dari biji kesumba akan didirikan di Gresik, Jawa Timur pada tahun 2018 dengan
kebutuhan biji kesumba sebesar 4.545 ton/tahun akan dihasilkan kapasitas pabrik
100 ton/tahun.
Pembuatan zat warna alami ini melalui 3 tahap yaitu tahap persiapan
bahan baku, ekstraksi, serta pemurnian produk. Pada tahap persiapan bahan baku,
gas karbondioksida hasil recovery ampas dilewatkan pada lubang pengeluaran silo
biji kesumba SI-01. Kemudian biji kesumba masuk bersama-sama recovery gas
CO2 ke ekstraktor. Setelah itu, karbondioksida superkritis dimasukkan melaui
lubang bagian bawah ekstraktor.Tahap ekstraksi dilakukan dalam ekstraktor
menggunakan pelarut karbondioksida superkritis selama 60 menit dengan kondisi
operasi suhu 60 0C dan tekanan 400 atm. Tahap pemurnian produk, larutan ekstrak
diturunkan tekanannya sampai 40 atm sehingga karbondioksida berubah fase
menjadi gas dan dapat dipisahkan dari zat warna alami dengan menggunakan
siklon.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (air pendingin, umpan
boiler, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari Sungai Bengawan Solo
dengan kebutuhan sebesar 44.966,60 kg/jam, unit pengadaan steam dengan
kebutuhan umpan boiler 3.067,734 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 1.400
kW dari power plant, unit pengadaan bahan bakar biomassa 3.428,14 kg/jam, unit
pengadaan udara tekan sebesar 60 m3/jam dan unit refrigerasi. Limbah padat
dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler. Pabrik juga didukung dengan
laboratorium yang berfungs untuk mengontrol kualitas bahan baku (oven), produk
(oven) dan proses produksi (spektrofotometer).
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan struktur
line and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 178 orang.
Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 44,02%
sebelum pajak dan 30,87% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan
sebesar 1,85 tahun sebelum pajak dan 2,45 tahun sesudah pajak. Break Even Point
(BEP) sebesar 44,24%, Shut Down Point (SDP) sebesar 27,77%, dan Discounted
Cash Flow (DCF) sebesar 28,42%. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan
pabrik zat warna alami layak didirikan.
commit to user
xi