RINA MEILINA F S NIM:

Transkripsi

1 PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PENGGANTI LEMAK COKELAT (COCOA BUTTER SUBSTITUTES/ CBS) DARI PALM KERNEL OIL (PKO) DENGAN KAPASITAS TON / TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH : RINA MEILINA F S NIM: DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat (Cocoa Butter Substitutes) dari Palm Kernel Oil (PKO) dengan Kapasitas Produksi Ton/Tahun. Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Indra Surya, MSc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai ketua Departemen Teknik Kimia dan Bapak M. Hendra S Ginting, ST, MT sebagai sekretaris Departemen Teknik Kimia 4. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi di Departemen Teknik Kimia FT USU. 6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik Kimia FT USU. 7. Dan yang paling istimewa Orangtua Penulis yaitu Ibunda tersayang B. Samosir dan Ayahanda tersayang G J Sidauruk, dan semua keluarga yang telah banyak mencurahkan kasih sayang yang berlimpah kepada penulis, selalu memberikan motivasi, dukungan, semangat serta tak henti hentinya mendoakan penulis.

4 8. Teman seperjuangan Airlando LT sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Teman-teman angkatan 2005 dan abang dan kakak senior angkatan 2004 serta adik-adik junior stambuk 06, 07, 08, dan 09 yang telah banyak memberikan masukan, dukungan, dan semangat Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Maret 2010 Penulis, Rina Meilina F S

5 INTISARI Lemak cokelat dapat digunakan pada produk pangan, farmasi dan kosmetik. Lemak cokelat adalah buah yang dihasilkan dari pohon kakao (Theobroma cacao). Dengan adanya kemajuan IPTEK, maka lemak cokelat juga dapat diperoleh dari minyak kelapa atau coconut oil (CNO) yang mana dikenal dengan pengganti lemak cokelat (Cocoa Butter Substitutes). Akan tetapi dengan kondisi industri minyak kelapa saat ini yang tidak berkembang atau bahkan tingkat produktifitasnya cenderung turun, maka produk-produk turunan yang selama ini menggunakan CNO sebagai feedstock terpakasa harus mencari penggantinya. Kita tahu bahwa Indonesia memiliki banyak sumber minyak nabati, misalnya kelapa sawit. Sampai saat ini Indonesia merupakan produsen kedua setelah Malaysia. Ketersediaan dan produksi minyak dan lemak nabati dari kelapa sawit diperkirakan akan meningkat terus. Dengan peningkatan produksi minyak sawit yang semakin pesat, maka secara otomatis menyebabkan peningkatan minyak inti sawit pula. Minyak sawit dan minyak inti sawit merupakan bahan baku yang penting dalam pengembangan hard-butters seperti produk pengganti cocoa butter (Cocoa Butter Substitutes/CBS) dan produk sejenis cocoa butter (Cocoa Butter Equivalent/CBE, Cocoa Butter Replacer/CBR ). Hal ini dikarenakan minyak inti sawit atau Palm Kernel Oil (PKO) memiliki rantai karbon yang mirip dengan CNO. Keduanya memiliki karakteristik fisik yang juga serupa satu dengan yang lain, sehingga PKO dapat juga digunakan dalam pembuatan CBS. Cocoa Butter Substitutes (CBS) diproduksi melalui proses fraksinasi dan hidrogenasi. Proses produksi CBS terdiri dari beberapa tahap reaksi yaitu degummning, bleaching, hidrolisa, fraksinasi (destilasi) bertahap, dan hidrogenasi. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Kawasan Industri Medan (KIM) dengan luas areal m. Tenaga kerja yang dibutuhkan 127 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) di bawah pimpinan seorang General Manager

6 Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan Cocoa Butter Substitutes (CBS) dari PKO ini sebagai berikut: Total Modal Investasi : Rp ,- Total Biaya Produksi : Rp ,- Hasil Penjualan : Rp ,- Laba Bersih : Rp ,- Profit Margin (PM) : 12,29% Break Even Point (BEP) : 54,88% Return on Investment (ROI) : 20,53% Pay Out Time (POT) : 4,87 tahun Return on Network (RON) : 34,21% Internal Rate of Return (IRR) : 33,97% Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Cocoa Butter Substitutes (CBS) dari PKO ini layak untuk didirikan.

7 DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... xiii BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Tujuan Pra Rancangan pabrik... I Rumusan Masalah... I Manfaat Pra Rancangan Pabrik... I-4 BAB II TINJUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES... II Lemak Cokelat... II Minyak Inti Sawit ( Palm Kernel Oil)... II Sifat-sifat Bahan... II Minyak Inti Sawit ( PKO)... II Bleaching Earth... II Hidrogen... II Air... II Deskripsi Proses... II Proses Degumming... II Proses Bleaching... II Proses Splitting (Hidrolisa Asam Lemak)... II Proses Fraksinasi Asam Lemak (Destilasi)... II Proses Hidrogenasi Asam Lemak... II Unit Pengolahan Limbah... II Bak Penampungan (BP)... II Bak Sedimentasi Awal (BSA)... II Kolom Aerasi (KA)... II Tangki Sedimentasi (TS)... II-11

8 2.6 Perhitungan Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah... II Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah... II-29 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA PANAS... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI Instrumentasi... VI Keselamatan Kerja... VI-10 BAB VII UTILITAS... VII Kebutuhan Uap (Steam)... VII Kebutuhan Oli Thermal Heater (OTH... VII Kebutuhan Air... VII Kebutuhan Listrik... VII Kebutuhan Bahan Bakar... VII Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-17 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII Lokasi Pabrik... VIII Tata Letak Pabrik... VIII Perincian Luas Tanah... VIII-7 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX Organisasi Perusahaan... IX Manajemen Perusahaan... IX Bentuk Hukum Badan Usaha... IX Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... IX Struktur Tenaga Kerja... IX-10 BAB X EVALUASI EKONOMI... X Modal Investasi... X Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC)... X Total Penjualan (Total Sales)... X Bonus Perusahaan... X Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X Analisa Aspek Ekonomi... X-5

9 BAB XI KESIMPULAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

10 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Produksi Minyak Inti Sawit... I-2 Tabel 1.2 Komposisi Asam lemak pada Minyak Kelapa dan Minyak Inti Sawit (%)... I-2 Tabel 2.1 Komposisi Inti Sawit... II-2 Tabel 2.2 Komposisi Minyak Inti sawit (PKO... II-2 Tabel 2.3 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Inti Sawit... II-3 Tabel 3.1 Neraca Massa Mixer I (M-110)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer II (M-210)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Filter Press (H-213)... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Kolom Hidrolisa (D-310)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Kolom Destilasi I (D-410)... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Kondensor (E-411)... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Reboiler (E-416)... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Kolom Destilasi II (D-420)... III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa Kondensor (E-421)... III-4 Tabel 3.10 Neraca Massa Reboiler (E-426)... III-5 Tabel 3.11 Neraca Massa Kolom Destilasi II (D-430)... III-5 Tabel 3.12 Neraca Massa Kondensor (E-431)... III-6 Tabel 3.13 Neraca Massa Reboiler (E-436)... III-6 Tabel 3.14 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi (D-510)... III-7 Tabel 3.15 Neraca Massa H 2 Separator (H-514)... III-7 Tabel 3.16 Neraca Massa Filter Press (H-515)... III-8 Tabel 4.1 Neraca Panas Heater (E-113)... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Mixer I (M-110)... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Mixer II (M-210)... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Kolom Hidrolisa (D-310)... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler (E-314)... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler (E-312)... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas Heater (E-317)... IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Kondensor I (E-411)... IV-3

11 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel 4.16 Tabel 4.17 Tabel 4.18 Tabel 4.19 Tabel 4.20 Tabel 4.21 Tabel 4.22 Tabel 6.1 Tabel 7.1 Tabel 7.2 Tabel 7.3 Tabel 7.4 Tabel 7.5 Tabel 7.6 Tabel 7.7 Tabel 8.1 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3 Tabel A.1 Tabel A.2 Tabel A.3 Tabel A.4 Tabel A.5 Neraca Panas Reboiler I (E-416)... IV-3 Neraca Panas Kondensor II (E-421)... IV-3 Neraca Panas Reboiler II (E-426)... IV-4 Neraca Panas Kondensor III (E-431)... IV-4 Neraca Panas Reboiler III (E-436)... IV-4 Neraca Panas Cooler (E-414)... IV-4 Neraca Panas Cooler (E-418)... IV-5 Neraca Panas Cooler (E-424)... IV-5 Neraca Panas Cooler (E-428)... IV-5 Neraca Panas Cooler (E-434)... IV-5 Neraca Panas Cooler (E-438)... IV-6 Neraca Panas Reaktor Hidrogenasi (R-510)... IV-6 Neraca Panas H 2 Separator (H-514)... IV-6 Neraca Panas Cooler (E-516)... IV-7 Daftar Instrumentasi pada Pabrik Pembuatan Intermediet Cocoa Butter Substitutes (CBS) dari Palm Kernel Oil (PKO)... VI-5 Kebutuhan Uap (Steam) sebagai media pemanas... VII-1 Kebutuhan Oli Thermal Heater sebagai media pemanas... VII-2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat... VII-3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan... VII-4 Kualitas Air Sungai Deli, Daerah Kawasan Industri Medan... VII-6 Kebutuhan Daya pada Unit Proses... VII-13 Kebutuhan Daya pada Unit Utilitas... VII-14 Perincian Luas Tanah... VIII-7 Pembagian Shift Karyawan... IX-12 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-12 Proporsi Gaji Karyawan per 1 shift... IX-14 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi I... LA-11 Dew Point Destilat I... LA-12 Boiling Point Produk Bawah I... LA-13 Omega Point Umpan I... LA-13 Omega Point Destilat I... LA-14

12 Tabel A.6 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi II... LA-19 Tabel A.7 Dew Point Destilat II... LA-20 Tabel A.8 Boiling Point Produk Bawah II... LA-20 Tabel A.9 Omega Point Umpan II... LA-21 Tabel A.10 Omega Point Destilat II... LA-22 Tabel A.11 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi III... LA-27 Tabel A.12 Dew Point Destilat III... LA-28 Tabel A.13 Boiling Point Produk Bawah III... LA-28 Tabel A.14 Omega Point Umpan III... LA-29 Tabel A.15 Omega Point Destilat III... LA-30 Tabel LB.1 Kontribusi Gugus untuk Metode Missenard (J/mol.K)... LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan... LB-4 Tabel LB.3 Kontribusi Gugus untuk Metode Joback (kj/mol)... LB-4 Tabel LB.4 Kalor Masuk pada Heater (E-113)... LB-7 Tabel LB.5 Kalor Keluar pada Heater (E-113)... LB-8 Tabel LB.6 Kalor Masuk pada Mixer I (M-110)... LB-10 Tabel LB.7 Kalor Keluar pada Mixer I (M-110)... LB-11 Tabel LB.8 Kalor Masuk pada Mixer II (M-210)... LB-13 Tabel LB.9 Kalor Keluar pada Mixer II (M-210)... LB-13 Tabel LB.10 Kalor Masuk pada Kolom Hidrolisa (D-310)... LB-16 Tabel LB.11 Kalor Keluar pada Kolom Hidrolisa (D-310)... LB-16 Tabel LB.12 Kalor Masuk pada Cooler (E-314)... LB-20 Tabel LB.13 Kalor Keluar pada Cooler (E-314)... LB-20 Tabel LB.14 Kalor Masuk pada Cooler (E-312)... LB-22 Tabel LB.15 Kalor Keluar pada Cooler (E-312)... LB-23 Tabel LB.16 Kalor Masuk pada Heater (E-317)... LB-25 Tabel LB.17 Kalor Keluar pada Heater (E-317)... LB-25 Tabel LB.18 Titik Didih Umpan Destilasi I... LB-28 Tabel LB.19 Dew Point Destilat I... LB-28 Tabel LB.20 Kalor Masuk pada Kondensor I (E-411)... LB-29 Tabel LB.21 Kalor Keluar pada Kondensor I (E-411)... LB-30 Tabel LB.22 Boiling Point Produk Bawah I... LB-31

13 Tabel LB.23 Kalor Masuk pada Kondensor I (E-411)... LB-32 Tabel LB.24 Kalor Keluar pada Kondensor I (E-411)... LB-33 Tabel LB.25 Titik Didih Umpan Destilasi II... LB-35 Tabel LB.26 Dew Point Destilat II... LB-36 Tabel LB.27 Kalor Masuk pada Kondensor II (E-421)... LB-37 Tabel LB.28 Kalor Keluar pada Kondensor II (E-421)... LB-37 Tabel LB.29 Boiling Point Produk Bawah II... LB-39 Tabel LB.30 Kalor Masuk pada Kondensor II (E-421)... LB-40 Tabel LB.31 Kalor Keluar pada Kondensor II (E-421)... LB-40 Tabel LB.32 Titik Didih Umpan Destilasi III... LB-42 Tabel LB.33 Dew Point Destilat III... LB-43 Tabel LB.34 Kalor Masuk pada Kondensor III (E-431)... LB-44 Tabel LB.35 Kalor Keluar pada Kondensor III (E-431)... LB-44 Tabel LB.36 Boiling Point Produk Bawah III... LB-46 Tabel LB.37 Kalor Masuk pada Kondensor III (E-431)... LB-47 Tabel LB.38 Kalor Keluar pada Kondensor III (E-431)... LB-47 Tabel LB.39 Kalor Masuk pada Cooler (E-414)... LB-49 Tabel LB.40 Kalor Keluar pada Cooler (E-414)... LB-49 Tabel LB.41 Kalor Masuk pada Cooler (E-418)... LB-51 Tabel LB.42 Kalor Keluar pada Cooler (E-418)... LB-51 Tabel LB.43 Kalor Masuk pada Cooler (E-424)... LB-53 Tabel LB.44 Kalor Keluar pada Cooler (E-424)... LB-54 Tabel LB.45 Kalor Masuk pada Cooler (E-428)... LB-55 Tabel LB.46 Kalor Keluar pada Cooler (E-428)... LB-56 Tabel LB.47 Kalor Masuk pada Cooler (E-434)... LB-57 Tabel LB.48 Kalor Keluar pada Cooler (E-434)... LB-58 Tabel LB.49 Kalor Masuk pada Cooler (E-428)... LB-59 Tabel LB.50 Kalor Keluar pada Cooler (E-428)... LB-60 Tabel LB.51 Kalor Masuk pada Reaktor Hidrogenasi (R-510)... LB-61 Tabel LB.52 Kalor Keluar pada Reaktor Hidrogenasi (R-510)... LB-62 Tabel LB.53 Kalor Masuk pada H 2 Separator (H-514)... LB-64 Tabel LB.54 Kalor Keluar pada H 2 Separator (H-514)... LB-65

14 Tabel LB.55 Kalor Masuk pada Cooler (E-516)... LB-66 Tabel LB.56 Kalor Keluar pada Cooler (E-516)... LB-67 Tabel LD. 1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin.. LD-43 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-15 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas... LE-18 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... LE-19 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun LE-21 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun LE-21 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... LE-29

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Flowdiagram Unit Pengolahan Limbah... II-10 Gambar 6.1 Instrumentasi pada Tangki Cairan... VI-6 Gambar 6.2 Instrumentasi pada Tangki Gas... VI-6 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Kolom Hidrolisa... VI-6 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Kolom Destilasi... VI-7 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Akumulator... VI-7 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Heat Exchanger... VI-8 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Pompa... VI-8 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Kompresor... VI-8 Gambar 6.9 Instrumentasi pada Blower... VI-9 Gambar 6.10 Instrumentasi pada Expander... VI-9 Gambar 6.11 Instrumentasi pada Filter Press... VI-9 Gambar 6.12 Instrumentasi pada Gas Separator... VI-10 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Propilen Glikol dari Gliserol... VIII-9 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan... IX-7 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Besar Bar Screen... LD-2 Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower... LD-43 Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy)... LD-44 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan... LE-5 Gambar LE.4 Kurva Break Even Point Pabrik Propilen Glikol... LE-30