PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN LEMAK COKELAT MENTAH DARI BIJI COKELAT KERING HASIL FERMENTASI DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 15000 TON/TAHUN KARYA AKHIR DISUSUN OLEH: EKA SAPUTRA NIM : 025201034 TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas Rahmat dan Hiadayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini dengan judul Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lemak Cokelat Mentah dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi dengan kapasitas produksi 15000 Ton/Tahun. Tugas pra rancangan ini merupakan tugas akhir dalam menyelesaikan studi Program Diploma IV (D-IV) disiplin ilmu Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara, Medan. Dalam penyusunan tugas pra rancangan pabrik ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dukungan dan fasilitas dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Orang tua tercinta yang telah memberikan dorongan baik moral maupun spiritual. 2. Ibu Ir.Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Dr. Ir. Fahmi, MEng selaku dosen pembimbing karya akhir yang telah banyak memberi arahan dan bimbingan dalam penyusunan karya akhir ini.. 4. Bapak Dr. Ir. Mhd Turmuzi, Ms, selaku co-pembimbing karya akhir yang telah banyak memberi arahan dan bimbingan dalam penyusunan karya akhir ini. 5. Seluruh staff pengajar dan pegawai pada program studi Teknologi Kimia Industri, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. 6. Rekan satu kelompok Dyan Andhostora dan Fauziah Hanim, terima kasih atas kerja sama dan dukungannya selama ini semoga semua kerja keras kita berguna. 7. Rekan-rekan satu angkatan stambuk 2002 & 2003 di Teknologi Kimia Industri. i
Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan Karya Akhir ini dan kemajuan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis berharap agar Karya Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan Mahasiswa Teknologi Kimia Industri khususnya dan seluruh pembaca pada umumnya. Medan, April 2008 Penulis Eka Saputra ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i INTISARI... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1. Latar belakang... I-1 1.2. Tujuan perancangan pabrik... I-3 1.4. Batasan masalah... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1. Pendahuluan... II-1 2.2. Biji cokelat... II-1 2.3. Sifat sifat lemak cokelat... II-4 2.4. Pelarut leaching... II-6 2.5. Proses pembuatan lemak cokelat mentah... II-7 2.6. Deskripsi pembuatan lemak cokelat... II-8 2.7. Penentuan kapasitas... II-10 BAB III NERACA MASSA & ENERGI... III-1 BAB IV SPESIFIKASI ALAT... IV-1 BAB V INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... V-1 5.1. Instrumentasi... V-1 5.2. Keselamatan Kerja... V-7 BAB VI UTILITAS... VI-1 6.1. Kebutuhan Uap (Steam)... VI-1 6.2. Kebutuhan Air... VI-1 6.3. Kebutuhan udara panas... VI-4 6.4. Unit pengolahan air... VI-4 6.5. Kebutuhan Bahan Kimia... VI-9 6.6. Kebutuhan Listrik... VI-9 v
6.7. Kebutuhan Bahan Bakar... VI-10 6.8. Unit Pengolahan Limbah... VI-11 6.9. Spesifikasi Peralatan Utilitas... VI-13 BAB VII ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... VII-1 7.1. Pengertian Organisasi dan Manajemen... VII-1 7.2. Bentuk Badan Usaha... VII-1 7.3. Struktur Organisasi... VII-2 7.4. Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab... VII-2 7.5. Sistem Kerja dan Jam Kerja... VII-5 7.6. Sistem Upah... VII-6 7.7. Kesejahteraan Karyawan... VII-6 7.8. Analisa Jabatan... VII-7 7.9. Jumlah Dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja... VII-7 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1. Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2. Tata Letak Pabrik... VIII-3 8.3. Perincian Luas Tanah... VIII-4 BAB IX ANALISA EKONOMI... X-1 9.1. Modal Investasi... IX-1 9.2. Biaya Produksi Total... IX-4 9.3. Total Penjualan... IX-5 9.4. Perkiraan Rugi/Laba Perusahaan... IX-5 9.5. Analisa Asek Ekonomi... IX-5 BAB X KESIMPULAN... X-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A. PERHITUNGAN NERACA MASSA & ENERGI... LA-1 LAMPIRAN B. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... LB-1 LAMPIRAN C. PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... LC-1 LAMPIRAN D. PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LD-1 vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Komposisi Keping Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi... II-3 Tabel 2.2. Karakteristik lemak cokelat... II-6 Tabel 2.3. Sifat sifat n-pentana... II-7 Tabel 2.4. Konsumsi cokelat olahan dunia... III-10 Tabel 2.5. Produksi perkebunan cokelat di Sumut & NAD... III-10 Tabel 3.1. Neraca Massa pada Hammer mill-101... III-1 Tabel 3.2. Neraca Massa pada Mixing tank -101... III-2 Tabel 3.3. Neraca Massa pada Mixing tank -102... III-2 Tabel 3.4. Neraca Massa pada Filter press -101... III-2 Tabel 3.5. Neraca Massa pada Separator -101... III-3 Tabel 3.6. Neraca Massa pada Heat exchanger -101... III-3 Tabel 3.7. Neraca Massa pada Evaporator -101... III-3 Tabel 3.8. Neraca Massa pada Spray dryer & Cyclon -101... III-3 Tabel 3.9. Neraca Energi pada Hammer mill-101... III-4 Tabel 3.10. Neraca Energi pada Mixing tank -101... III-4 Tabel 3.11. Neraca Energi pada Mixing tank -102... III-4 Tabel 3.12. Neraca Energi pada Filter press -101... III-5 Tabel 3.13. Neraca Energi pada Separator -101... III-5 Tabel 3.14. Neraca Energi pada Heat exchanger -101... III-5 Tabel 3.15. Neraca Energi pada Evaporator -101... III-6 Tabel 3.16. Neraca Energi pada Spray dryer & Cyclon -101... III-6 Tabel 6.1. Mata air sumur bor Asahan... VI-4 Tabel 7.1. Jadwal kerja karyawan/shift... VII-4 Tabel 7.2. Jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan... VII-6 Tabel 8.1. Perincian luas tanah... VIII-4 Tabel LA-1. Neraca Massa pada Hammer mill-101... LA-2 Tabel LA-2. Neraca Massa pada Mixing tank -101... LA -3 Tabel LA-3. Neraca Massa pada Mixing tank -102... LA -5 Tabel LA-4. Neraca Massa pada Filter press -101... LA -6 Tabel LA-5. Neraca Massa pada Separator -101... LA -7 viii
Tabel LA-6. Neraca Massa pada Evaporator -101... Tabel LA-7. Neraca Massa pada Spray dryer & Cyclon -101... Tabel LA-9. Harga Cp setiap gugus... Tabel LA-10. Neraca Energi masuk pada Mixing tank -101... Tabel LA-11. Neraca Energi keluar pada Mixing tank -101... Tabel LA-12. Neraca Energi masuk pada Mixing tank -102... Tabel LA-13. Neraca Energi keluar pada Mixing tank -102... Tabel LA-14. Neraca Energi masuk pada Evaporator -101... Tabel LA-15. Neraca Energi keluar pada Evaporator -101... Tabel LA-16. Neraca Energi masuk pada Heat exchanger -101... Tabel LA-17. Neraca Energi keluar pada Heat exchanger -101... Tabel LA-18. Neraca Energi masuk pada Kondensor -101... Tabel LA-19. Neraca Energi keluar pada Kondensor -101... Tabel LA-20. Neraca Energi masuk pada Spray dryer & Cyclon -101... Tabel LA-21. Neraca Energi keluar pada Spray dryer & Cyclon -101... Tabel LA-22. Neraca Energi masuk pada Kondensor -102... Tabel LA-23. Neraca Energi keluar pada Kondensor -102... Tabel LB-1 Komposisin-pentana dalam produk lemak cokelat & tepung cokelat... Tabel LB-2 Komposisi cokelat pasta dalam tangki penampung-101... Tabel LB-3 Komposisi campuran dalam tangki pencampur-102... Tabel LB-4 Komposisi filtrat dalam separator-101... Tabel LB-5 Data temperatur pada Heat exchanger-101... Tabel LB-6 Data temperatur pada Kondensor-101... Tabel LC-1 Perhitungan entalpi dalam penentuan tinggi menara pendingin... Tabel LD-1 Perincian harga bangunan... Tabel LD-2 Data Indeks Harga Chemical Engeneering (CE)... Tabel LD-3 Perkiraan Harga Peralatan Proses... Tabel LD-4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas... Tabel LD-5 Biaya Sarana Transportasi... Tabel LD-6 Perincian Gaji Pegawai... Tabel LD-7 Perincian Biaya Kas... LA-9 LA-10 LA-11 LA-14 LA-14 LA-15 LA-16 LA-17 LA-17 LA-18 LA-18 LA-19 LA-19 LA-22 LA-22 LA-23 LA-23 LB-2 LB-6 LB-10 LB-15 LB-18 LB-25 LC-18 LD-2 LD-3 LD-6 LD-7 LD-9 LD-12 LD-13 ix
Tabel LD-8 Perincian Modal Kerja... Tabel LD-9 Perkiraan Biaya Depresiasi... Tabel LD-10 Nilai Perhitungan IRR... LD-15 LD-16 LD-22 x
DAFTAR GAMBAR Gambar 5.1. Instrumen pada Tangki penyimpan... V-4 Gambar 5.2. Instrumentasi pada Tangki berpengaduk... V-4 Gambar 5.3. Instrumentasi pada Tangki berpengaduk & koil... V-5 Gambar 5.4. Instrumentasi pada Evaporator... V-5 Gambar 5.5. Instrumen pada Pompa... V-5 Gambar 5.6. Instrumentasi pada Kondensor... V-6 Gambar 5.7. Instrumentasi pada Heat exchanger... V-6 Gambar 5.8. Instrumentasi pada Spray drayer... V-7 Gambar 6.1. Proses Pengolahan limbah... VI-12 Gambar 7.1. Struktur Organisasi... VII-9 Gambar 8.1. Tata Letak Pabrik... VIII-5 Gambar LB.1 Ukuran Tangki... LB-3 Gambar LB.2 Ukuran Tutup Tangki... LB-5 Gambar LC.1 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)... LC- 17 Gambar LC.2 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy)... LC- 18 Gambar LD.1.Grafik Break Event Point... LD-23 vii
INTISARI Pabrik pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini direncanakan berkapasitas produksi Lemak Cokelat 15000 ton/tahun. Biji cokelat kering hasil fermentasi yang digunakan untuk proses produksi per jamnya adalah sebesar 3865,49 kg. Lokasi pabrik direncanakan di Sei Alim Asah Kabupaten Asahan Sumatera Utara yang dekat dengan bahan baku yaitu Perkebunan Kakao dan dekat dengan pasar yaitu pelabuhan laut Kuala Tanjung, dengan luas areal pabrik 9300 m 2. Pabrik ini direncanakan mengunakan metode leaching. Biji cokelat dipisahkan antara kulit dan keping biji, keping biji dihaluskan dan dipanaskan kemudian dilarutkan dalam n-pentana, dengan penekanan dipisahkan filtrat dan cake, memisahkan air dari filtrat, lalu di uapkan untuk memisahkan lemak dengan n-pentana, dan cake keringkan untuk memisahkan n-pentana dengan tepung cokelat. Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 124 orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan struktur organisasi berbentuk sistem garis. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut: a. Total modal investasi : Rp 406.087.432.586,- b. Biaya Produksi (per tahun) : Rp 575.167.758.993,- c. Hasil penjualan (per tahun) : Rp 803.438.923.558,- d. Laba bersih : Rp 159.807.315.195,- e. Profit Margin (PM) : 28,41 % f. Break Even Point (BEP) : 16,36 % g. Return on Investment (ROI) : 39,4 % h. Pay Out Time (POT) : 2,5 tahun i. Return on Network (RON) : 65,58 % j. Internal Rate of Return (IRR) : 48,12 % iii
Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan pabrik pembuatan Lemak Cokelat dari Biji Cokelat Kering Hasil Fermentasi ini layak untuk didirikan. iv