Plant Design Sabun -tgs Lanjutan

DISUSUN OLEH : Ulfa Maftuchah

03091003013

Intra Lesmania

03091003043

Adesta Midkasna

03091003045

Gita Erlangga

03091003053

Rosmawati

03091003059

Wika Atro Auriyani

03091003069

M. Nasir Sulas

03081003076

Dosen Pengasuh : Tuti Indah Sari, ST. MT.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDERALAYA 2012

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pemilihan Produk Salah satu dari sembilan bahan pokok yang dikonsumsi oleh seluruh lapisan masyarakat ialah minyak goreng. Minyak goreng adalah minyak yang berasal dari lemak tumbuhan atau hewan yang dimurnikan, berbentuk cair dalam suhu kamar dan biasanya digunakan untuk menggoreng makanan. Minyak goreng dari tumbuhan dihasilkan dari tanaman seperti kelapa, biji-bijian, kacang-kacangan, jagung dan kedelai. (Ketaren, 1986) Minyak goreng dapat digunakan hingga 3-4 kali penggorengan. Jika digunakan berulang kali, minyak akan berubah warna. Zat warna dalam minyak terdiri dari dua golongan, yaitu zat warna alamiah dan warna dari hasil degradasi zat warna alamiah. Zat warna tersebut terdiri dari α dan β karotein, xanthofil, klorofil dan anthosyanin. Zat warna ini menyebabkan minyak berwarna kuning, kuning kecoklatan dan kemerah–merahan. (Djatmiko dan Widjaja, 1973, Ketaren, 1986) Minyak yang baik adalah minyak yang mengandung asam lemak tak jenuh yang lebih banyak dibandingkan dengan kandungan asam lemak jenuhnya. Setelah penggorengan berkali-kali, asam lemak yang terkandung dalam minyak akan semakin jenuh. Dengan demikian minyak tersebut dapat dikatakan telah rusak atau dapat disebut minyak jelantah. Suhu yang semakin tinggi dan pemanasan yang semakin dengan kadar asam lemak jenuh yang tinggi akan mengakibatkan makanan yang lama akan meningkatkan kadar asam lemak jenuh dalam minyak. Minyak nabati lama lama akan meningkatkan kadar asam lemak jenuh dalam minyak. Minyak nabati dengan kadar asam lemak jenuh yang tinggi akan mengakibatkan makanan yang digoreng menjadi menjadi berbahaya bagi kesehatan, seperti deposit lemak yang tidak normal, kanker, kontrol tidak sempurna pada pusat syaraf. (Djatmiko dan Widjaja, 1973, Ketaren, 1986)

Pertumbuhan jumlah penduduk, serta perkembangan industri, restoran, dan usaha fastfood akan menyebabkan dihasilkannya minyak goreng bekas dalam jumlah yang cukup banyak. Minyak goreng bekas ini apabila dikonsumsi dapat menimbulkan penyakit yang membuat tubuh kita kurang sehat dan stamina menurun. Namun apabila minyak goreng bekas tersebut dibuang sangatlah tidak efisien dan mencemari lingkungan. Karena itu minyak goreng bekas dapat dimanfaatkan kembali, salah satunya menjadi produk berbasis minyak seperti sabun cair. Sabun merupakan senyawa natrium atau kalium dengan asam lemak dari minyak nabati atau lemak hewani bebentuk padat, lunak atau cair, dan berbusa. Sabun dihasilkan oleh proses saponifikasi, yaitu hidrolisis lemak menjadi asam lemak dan gliserol dalam kondisi basa. Pembuat kondisi basa yang biasa digunakan adalah Natrium Hidroksida (NaOH) dan Kalium Hidroksida (KOH). Jika basa yang digunakan adalah NaOH, maka produk reaksi berupa sabun keras (padat), sedangkan basa yang digunakan berupa KOH maka produk reaksi berupa sabun cair. (Ketaren,1986)

Garam dari alkali asam lemak merupakan sabun dari reaksi saponifikasi dengan cara memanaskan lemak dan Kalium Hidroksida (KOH) sampai terhidrolisis sempurna. Pada penelitian terdahulu, Nur Asyiah (2009), telah berhasil membuat sabun Natrium Hidroksida dengan konsentrasi NaOH 40% dan temperatur proses penyabunan 450C dari minyak goreng bekas. Untuk proses pemurnian minyak goreng bekas, dilakukan proses netralisasi dengan menambahkan NaOH 15% dan proses bleaching dengan menggunakan arang aktif buatan sendiri dari arang tempurung kelapa sebanyak 7,5% dari berat minyak goreng yang digunakan. Nur Asyiah menemukan bahwa konsentrasi NaOH dan temperatur proses pembuatan sabun mandi mempunyai pengaruh yang penting terhadap kualitas sabun yang dihasilkan, yaitu bila konsentrasi NaOH yang digunakan > 40% maka sabun yang dihasilkan adalah sabun keras yang dapat menimbulkan iritasi pada kulit. Sedangkan bila konsentrasi NaOH yang digunakan < 40% maka sabun yang dihasilkan adalah sabun yang sulit

berbusa dan sukar membentuk sabun padat. Minyak yang digunakan berupa minyak goreng bekas (menggoreng tahu, tempe) setelah pemakaian 1 – 4 kali penggorengan. 1.2. Kapasitas Pabrik Dengan menggunakan ekstrapolasi, maka diperoleh kapasitas pabrik yang alkan dibangun adalah sebesar 1426 ton/tahun. Data kebutuhan sabun adalah sebagai berikut : Tahun 2011 2012 2013 2014 2015

Kapasitas (ton) 285,2 570,4 855,6 1140,8 1426

Grafik Ekstrapolasi :

1.3. Sifat Fisika-Kimia Bahan Baku dan Produk 1.3.1. Fatty Acid Trigliserida (Gliserida Tristearat) Rumus molekul

: CH2COOC17H35 CHCOOC17H35 CH2COOC17H35

Berat Molekul

: 875.392 kg/kmol

Titik lebur

: 66.4 oC

Titik didih

: 310 oC

Wujud

: Cair

Densitas

: 642.656 kg/m3

Kapasitas panas (298 K)

: 1048.3 Kj/kmol

ΔHf(298)

: -504.5 Kj/kmol

SPGR

: 0.89(80/4C)

Kelarutan

: Tidak larut dalam air

1.3.2. Natrium Hidroksida Rumus molekul

: NaOH

Berat Molekul

: 40.1 kg/kmol

Titik lebur

: 322.85 oC

Titik didih

: 1556.86 oC

Wujud

: Padat

Densitas

: 2130 kg/m3

Tkritis

: 2546.85 oC

Pkritis

: 250 bar

Tekanan uap

: 1 mm pada 793 oC

Kelarutan

: Larut dalam air

Cp

: 0,479 Kkal/kg K

1.3.3. Air Rumus molekul

: H2O

Berat molekul

: 18,016 gr/mol

Wujud

: Liquid

Warna

: Tak berwarna

Titik beku, Tf

:0oC

Titik didih, Tb

: 100oC

Densitas

: 0,998 gr/cm3 (pada 20 oC)

Berat jenis

: 998 kg/m3

Spesific gravity

:l

Temperatur laitis (Tc)

: 374,3 oC

Tekanan kritis (Pc)

: 79,9 atm

Kapasitas panas (25oC)

: 33,6589 kJ/mol K

1.3.4. Gliserol Rumus molekul

: C3H5(OH)3

Berat Molekul

: 92.09 kg/kmol

Titik lebur

: 18.18 oC

Titik didih

: 287.85 oC

Wujud

: Cair pada suhu kamar

Densitas

: 874.095 kg/m3

Tkritis

: 576.95 oC

Pkritis

: 75 bar

Kapasitas panas (298 K)

: 254.40 Kj/kmol

ΔHf(298)

: 665.9 Kj/kmol

SPGR

: 1.26(50/4C)

Kelarutan

: Larut dalam air

1.3.5. Sabun (natrium stearat) Rumus molekul

: C17H35COONa

Berat Molekul

: 306 kg/kmol

Wujud

: Padat pada suhu kamar

Titik didih Moisture content

: 0,1 %

Iodine value

: 55

Acid value

: 252-270

Cp (298 K)

: 0,234 Kkal/kg K

Kelarutan

: Larut dalam air

Sumber Friadi, Ade L.2009. Tugas akhir perancangan sabun padat : Universitas Sumatera Utara

BAB II PROSES PEMBUATAN SABUN

2.1.

Tahapan Proses Pembuatan Sabun Berdasarkan bahan baku yang digunakan untuk membuat sabun maka sampai

saat ini telah dikenal tiga macam proses pembuatan sabun, yaitu proses saponifikasi trigliserida, netralisasi asam lemak dan proses saponifikasi metil ester asam lemak. Perbedaan antara ketiga proses ini terutama disebabkan oleh senyawa impuritis yang ikut dihasilkan pada reaksi pembentukan sabun. Senyawa impuritis ini harus dihilangkan untuk memperoleh sabun yang sesuai dengan standar mutu yang diinginkan. Karena perbedaan sifat dari masing – masing proses, maka unit operasi yang terlibat dalam pemurnian ini pun berbeda pula.

2.1.1. Proses Saponifikasi Trigliserida Proses ini merupakan proses yang paling tua diantara proses – proses yang ada, karena bahan baku untuk proses ini sangat mudah diperoleh. Dahulu digunakan lemak hewan dan sekarang telah digunakan pula minyak nabati. Pada saat ini, telah digunakan proses saponifikasi trigliserida sistem kontinu sebagai ganti proses saponifikasi trigliserida sistem batch. Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah : Tahap pertama dari proses saponifikasi trigliserida ini adalah mereaksikan trigliserida dengan basa alkali (NaOH, KOH atau NH4OH) untuk membentuk sabun dan gliserol, serta Impurities. Lebih dari 99,5% lemak / minyak berhasil disaponifikasi pada proses ini. Kemudian hasil reaksi dipompakan ke unit pemisah statis (separator) yang bekerja dengan prinsip perbedaan densitas. Pada unit ini akan terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan sabun pada bagian atas dan lapisan Recycle pada bagian bawah. Recycle terdiri dari gliserin, sisa alkali, sodium klorida, impuritis, air yang secara keseluruhan membentuk lapisan yang lebih berat dari sabun sehingga berada pada lapisan bagian bawah di dalam pemisah statis. Proses selanjutnya adalah penambahan aditif dan pengeringan sabun dalam unit pengeringan (dryer). Zat aditif yang ditambahkan adalah gliserol, yang berfungsi sebagai pelembut dan pelembab pada kulit, EDTA yang berfungsi sebagai surfaktan pada sabun (pembersih dan pemutih) yang dapat mengangkat kotoran pada kulit. Dan Gliserin (Additive) yang berfungsi sebagai pelembab (Moisturizer) pada sabun. Zat tambahan ini dicampurkan dalam Tangki Pencampur yang dilengkapi oleh jaket pemanas untuk menjaga sabun tetap cair (suhu tetap). Jumlah aditif yang ditambahkan sesuai dengan spesifikasi mutu yang diinginkan. Tahap berikutnya adalah proses pengeringan sabun. Kandungan air dalam sabun biasanya diturunkan dari 30 – 35% ke 8 – 18% (Riegel, 1985). Unit pengeringan sabun ini biasanya berupa unit vakum spray chamber. 2.1.2. Proses Netralisasi Asam lemak

Proses ini menggunakan Asam Lemak sebagai bahan baku disamping basa alkali. Pada proses ini tidak dihasilkan gliserol tetapi dihasilkan air sebagai produk samping. Reaksi yang terjadi adalah reaksi antara asam lemah dengan basa kuat. Suhu reaksi pada proses ini berkisar antara 80 – 95 0C (Othmer, 1976) dan tekanan operasi 1 atm. Sodium klorida juga ditambahkan dalam reaksi dan berguna untuk mengurangi viskositas hasil reaksi sehingga memudahkan transportasi hasil reaksi melalui pompa. Reaksi netralisasi berlangsung dalam reaktor sirkulasi yang terdiri dari turbodisper dan mixer. Turbodisper berfungsi untuk menghomogenkan campuran reaktan sedangkan mixer berfungsi untuk memberikan waktu tinggal yang cukup bagi reaksi reaktan untuk bereaksi tuntas. Kecepatan putaran pengadukan dalam turbodisperser berkisar antara 40 – 50 rps dan dalam mixer berkisar 15 – 20 rps (Spitz, 1995). Konversi reaksi asam lemak yang diperoleh dengan cara ini dapat mencapai lebih dari 99,9% (Othmer, 1976). Setelah reaksi netralisasi tuntas (diketahui dari conduktivity controller) maka sabun yang terbentuk dapat langsung dikeringkan dalam unit yang sama seperti pada proses saponifikasi trigliserida tetapi biasanya zat tambahan, seperti pelembab, antioksidan, pengatur pH ditambahkan sebelum proses pengeringan. Proses netralisasi ini pertama kali dikembangkan oleh Mazzoni. Proses ini telah dikembangkan dengan menggunakan Na2CO3 bersama – sama dengan NaOH dan prosesnya disebut dengan nama Mazzoni CC. Sedangkan proses yang hanya menggunakan NaOH dikenal dengan nama Mazzoni LB. Pada proses yang menggunakan Na2CO3, gas CO2 dihasilkan sebagai produk samping reaksi sehingga harus disingkirkan sebelum masuk ke mixer untuk mencegah naiknya tekanan dalam mixer. Untuk itu, pada proses ini digunakan dua unit turbodisperser, unit pertama digunakan untuk menghomogenkan dan mereaksikan Na2CO3 dengan Asam Lemak dan terhubung ke unit pemisah gas, unit kedua digunakan untuk menghomogenkan dan mereaksikan campuran sabun yang keluar dari pemisah gas, NaOH segar dan Asam Lemak segar dan terhubung dengan mixer.

2.1.3. Proses Saponifikasi Metil Ester Asam Lemak Metil ester asam lemak dihasilkan dari reaksi inter-esterifikasi trigliserida dengan metanol dengan bantuan katalis tertentu. Reaksinya adalah sebagai berikut : Reaksi saponifikasi metil ester asam lemak dengan basa NaOH menghasilkan sabun dan metanol. Reaksi ini dilangsungkan dalam reaktor air tubular pada suhu 120OC tekanan 1 atm dengan konversi reaksi yang cukup tinggi. Metanol yang terdapat dalam campuran reaksi dipisahkan dengan menggunakan flash drum, dan kemudian campuran sabun ini dimasukkan kembali ke reaktor alir tubular kedua untuk menyempurnakan reaksi penyabunan. Sabun yang dihasilkan kemudian dikeringkan dalam pengeringan vakum seperti telah disebutkan di atas. Proses ini hampir sama dengan proses saponifikasi asam lemak, perbedaannya terletak pada produk samping yang dihasilkan, yaitu air pada proses netralisasi asam lemak dan metanol pada proses metil ester asam lemak. Reaksi penyabunan metil ester adalah sebagai berikut : RCOOCH3

+

NaOH

Metil Ester 2.2.

RCOONa

+ CH3OH

Sabun

Metanol

Dasar Pemilihan Proses Dalam semua proses pembuatan sabun, umumnya variabel – veriabel proses

utama yang cukup menentukan tingkat keberhasilan proses saponifikasi dalam reaktor adalah sebagai berikut : 2.2.1. Suhu Operasi Proses Safonifikasi Trigliserida dapat berlangsung pada suhu kamar dan prosesnya sangat cepat sehingga sesuai untuk produksi skala besar. Pada proses industri, suhu reaksi saponifikasi dipilih berada di atas titik cair bahan baku dan biasanya berada dibawah titik didih air (tekanan operasi 1atm). Hal ini bertujuan: a. Memudahkan pencampuran antar reaktan. b. Daya pengadukan dapat direduksi menjadi lebih kecil.

c. Transportasi cairan melalui pompa–pompa dan pipa–pipa lebih mudah karena viskositas berkurang. d. Jika suhu berada diatas titik didih air maka tekanan dalam reaktor lebih besar dari 1 atm untuk menghindari penguapan air. Suhu operasi reaksi penyabunan yang umum diterapkan adalah berkisar antara 80– 950C (Riegel, 1985), walaupun ada sampai 1200C pada tekanan ketel 2 atm. 2.2.2. Pengadukan Trigliserida, asam lemak dan metil ester asam lemak sukar larut dalam air, sedangkan basa seperti NaOH sangat larut dalam air. Sehingga jika didiamkan akan terbentuk dua lapisan terpisah dan reaksi hanya akan berlangsung pada daerah batas dua permukaan tersebut, akibatnya reaksi menjadi lambat. Pada proses saponifikasi modern, reaktor sudah dilengkapi dengan turbodisper yang mampu berputar pada kecepatan 3000 rpm (50 rps) untuk menjamin dispersi molekul-molekul reaktan sesempurna mungkin (Spitz,1995). 2.2.3. Konsentrasi reaktan Dalam reaksi kimia, reaksi yang berlangsung paling cepat adalah pada saat awal reaksi, dimana masih terdapat banyak reaktan dan sedikit produk. Karena air merupakan produk reaksi, maka menurut prinsip kesetimbangan akan menghambat pembentukan sabun dan membuat laju reaksi semakin kecil. Untuk menghindari hal ini maka seharusnya tidak digunakan air yang berlebihan dalam umpan (larutan NaOH dan NaCl) dengan cara membuat konsentrasi larutan ini sepekat mungkin. Dalam praktek umumnya digunakan NaOH 50% dan larutan NaCl jenuh (Spitz, 1995) untuk mempercepat laju reaksi penyabunan. 2.3.

Uraian Proses Pada proses pembuatan sabun ini diambil dari patent US 6265370 yang terbit

pada 24 Juli 2001. Pemilihan patent tersebut dikarenakan beberapa alasan :

1. Patent pembuatan sabun terbaru tidak membahas tentang proses saponiffikasi melainkan lebih ke bentuk dan pengepakan sabun dan tidak menyertakan diagram air proses. 2. Pada patent US 6265370 ini terdapat proses pre treatment bahan baku. 3. Proses maupun peralatan yang digunakan lebih sederhana. 4. Bahan baku yang digunakan pada proses pembuatan sabun ini tidak memerlukan biaya yang tinggi. 5. Pada patent ini kondisi operasi selama proses berlangsung berada pada suhu dibawah 100 oC sehingga lebih hemat energi.

2.3.1. FLOWSHEET

H-01

T-04

P-04 EDTA Gliseri n

MT-01

T03

G-01

R-01 C-01 steam

B01

air

MT-02

S-01

P-05

Uap

D-01

T-02

P-03

P-06 P-02

Pewarn a

Blending Ekstrak tumbuhan + H2O

T-01

NaCl T-05

H2 O O

Blending Ekstrak tumbuhan + H2O

Parfum

P-01

T-06

Keterangan Peralatan : T = Tanki B = Boiler G = Grinder H = Heater P = Pompa R = Reaktor MT = Mixing tank C = Cooler S = Separator D = Dryer Tahap awal proses adalah pre treatment bahan baku, dimana bahan baku pada T-03 yaitu NaOH yang berupa padatan digerus terlebih dahulu hingga berbentuk powder dengan G-01 dicampur dengan larutan garam pada T-04 dalam MT-01. Campuran yang keluar dari MT-01 dipanaskan terlebih dahulu dengan H-01 hingga mencapai temperatur 40 oC, baru kemudian dipompakan ke R-01. Minyak jelantah dalam T-02 dipompakan ke R-01 yang telah dilengkapi dengan pemanas. Suhu pencampuran dalam R-01 adalah 80 oC. Panas reaksi tersebut diperoleh dari saturated steam yang dihasilkan oleh boiler B-01. Jika suhu tersebut telah dicapai barulah ditambahkan pewarna dan parfum yang sebelumnya diperoleh dari ekstrak tumbuh-tumbuhan yang disesuaikan dengan permintaan konsumen. Di dalam R-01 inilah terjadi reaksi penyabunan, yaitu sebagai berikut : H2C-O-CO-C17H35 HC-O-CO-C17H35 + 3NaOH

H2C-OH kalor

HC-OH

+ 3C17H35COO Na

H2C-O-CO-C17H35

H2C-OH

gliserin tristearat

gliserol

Na - Stearat

Output dari R-01 akan didinginkan di C-01 hingga mencapai suhu ruangan (30 oC), setelah itu dipompakan ke S-01 untuk memisahkan produk sabun dengan gliserol. Larutan garam akan keluar dari S-01, karena fungsi dari larutan garam ini adalah sebagai agen penggumpal dan tidak ikut bereaksi selama proses berlangsung dan direcycle kembali ke T-04. Gliserol akan disimpan dalam T-05. Sedang sabun akan masuk ke MT-02 untuk dicampurkan dengan pelembut yaitu EDTA dan Gliserin. Output dari MT-02 akan masuk ke vacuum dryer D-01 untuk menguapkan kandungan airnya. Sabun yang telah terbentuk akan di simpan dalam T-06 baru kemudian dicetak dan dipasarkan ke konsumen.

BAB III NERACA MASSA

Perhitungan Neraca Massa : 1. Kapasitas produksi = 1426 ton /tahun 2. Waktu operasi = 300 hari/tahun 3. Basis operasi = 1 jam operasi 4. Satuan perhitungan = kg/jam 5. Laju kapasitas produksi

= 198,055 kg/jam Spesifikasi mutu sabun yang akan digunakan dalam perhitungan pra rancangan ini di tabulasi pada tabel di bawah ini. PARAMETER sabun parfum

RANGE FRAKSI, % 87.5

gliserin

7.3

EDTA

0.2

H2O

0.1

5

(Riegel, 1985) 3.1. Neraca massa reaktor

NaOH H2O Garam T = 40 oC P = 1 atm

2 Minyak jelantah T = 30 oC P = 1 atm

1 REAKTOR 4

Reaksi Safonifikasi :

Parfum T = 30 oC P = 1 atm

3 3

Sabun Gliserol H2O Garam Parfum T = 80 oC P = 1 atm

(C7H35COO)3 + 3 NaOH Minyak nabati

3 C17H35COONa + C3H5(OH)3

Basa kuat

Sabun

Gliserol

Berdasarkan tabulasi spesifikasi mutu sabun (Riegel 1985), diperoleh fraksi mol sabun yaitu 87.5 %, sehingga diperoleh Fsab3 = 0.875 x 198.055 kg/jam = 173.298 kg Minyak jelantah terkonversi sebanyak 99.5% (Splitz, 1995), sehingga : Mol sabun kmol Mol minyak jelantah = = 0.5894 x 0.995 kmol = 0.1954 kmol Fminyak jelantah

= F1 = 1/3 x BM x mol minyak jelantah = 1/3 x 936 kg/kmol x 0.5864 kmol = 182.9568 kg

Mol NaOH

= = = 1.7593 kmol

FNaOH

= BM NaOH x mol NaOH = kmol = 70.3743 kg

NaOH 50% + larutan garam (Splitz, 1995) Larutan garam = NaOH = 70,3743 kg Mol gliserol

= = = 0.5864 kmol

Fgliserol

= BM Gliserol x mol gliserol = 92 kg/kmol x 0.5864 kmol = 53.9488 kmol

Neraca massa di reaktor : 182.9568 + 70.3743 + 70.3743 = 53.9488 + 173.298 + 70.3743 323.7052 = 297.6211 + impurities Impurities = 323.7052 – 297.6211 = 26.084 kg Table mass balance di reaktor : No.

Material

Input (kg)

Output (kg)

1.

Garam (NaCl)+ H2O

70.3743

70.3743

2.

NaOH

70.3743

-

3.

Minyak jelantah

182.9568

-

4.

Sabun

-

173.298

5.

Impuritis

-

26.084

6.

Gliserol

-

53.9488

Total

323.7054 kg

323.7051

3.2. Neraca massa separator sabun 4

6

gliserol

sabun

separator

H2O

H2O

Garam

5 gliserol

Parfum

garam

Fsabun4 = Fsabun3 = 173.298kg FH2O6

= Flarutan garam - FH2O4

Fgliserol4

= Fgliserol3 =53.9488

Fgaram4

= Fgaram5 = 40%larutan garam = 40% x 70.3743 = 28.149 kg

Air

= 70.3743 – 28.149 = 42.2245 kg

Table mass balance di separator : No.

Material

Input (kg)

Aliran 4Aliran 5Aliran 6 28.14928.149-1. 42.2245-42.22452.Garam (NaCl) 53.948853.9488-3.Air

Output(kg)

173.298-173.2984.Gliserol TotalSabun

297.6203 kg

297.6203

3.3. Neraca massa tanki pencampuran

EDTA parfum gliserin 8 Sabun H2O

7

9

10

MIX POINT

11

H2O

parfum

sabun EDTA Gliserin Sabun : Fsabun4 = Fsabun3 = 173.298 kg EDTA : F11EDTA = F8EDTA = 0.002 x 198.055 kg/jam = 0.3961 kg Gliserin : F11gli = F10gli

= 0.073 x 198.055 kg/jam = 14.45 kg

Parfum : F11parfum = F9parfum = 0.05 x 198.055 kg/jam = 9.9027 kg H2O : F11H2O – F7H2O =0

Table mass balances mix point : No. A l i r a n 7 A l i r a n 8 A l i r a n 9 A l i r a n 1 0 A l i r a n 1 1

Material

Input (kg)

Output (kg)

41. 2 . 2 2 4 5 4 2 . 2 2 4 5 12. 7 3 . 2 9 8 1 7 3 . 2 9 8

A i r - 3. 9 . 9 0 2

7 9 . 9 0 2 7

S a b u n - 4. 0 . 3 9 6 1 0 . 3 9 6 1

p a r f u m - 5. 1 4 . 4 5 1

4 . 4 5

E D T A Totalgliserin 3.4.

240.2713

240.270

Neraca massa vacuum dryer VACUM

Sabun H2O parfum gliserin EDTA

12 DRYER parfum 5% sabun 87.5% 13 H2O

14

H2O 0.1% EDTA 0.2% Gliserin 7.3%

Sabun : Fsabun4 = Fsabun3 = 173.298kg EDTA : F11EDTA = F8EDTA =F14EDTA = 0.002 x 198.055 kg/jam = 0.3961 kg Gliserin : F11gli = F10gli = F14gliserin = 0.073 x 198.055 kg/jam = 14.45 kg Parfum : F11parfum = F9parfum = F14parfum = 0.05 x 198.055 kg/jam = 9.9027 kg H2O : F11H2O – F7H2O =0 F14H2O = F12H2O – F13H2O = 42.2245 – 99.9% x 42.2245 = 42.2245 - 42.1822 = 0.0423 kg

Table mass balance di dryer : No.

Material

Input (kg)

Output(kg)

Aliran12Aliran 13Aliran 14 42.224542.18220.04231. 173.298-173.2982.Air 9.9027-9.90273.Sabun 0.39610.39614.parfum 14.45-14.455.EDTA Totalgliserin

240.2713 kg

240.270 kg

BAB IV NERACA PANAS Perhitungan Neraca Panas : Kapasitas Produksi

: 1426 ton/tahun

Operasi Pabrik

: 300 hari/tahun

Suhu Referensi

: 25oC (298oK)

Satuan Perhitungan

: kkal/jam

Steam yang digunakan adalah Saturated Steam Suhu

= 140oC = 413 K

Tekanan

= 3,1216 atm

HL

= 589,1 kJ

HV

= 2.733,1 kJ

HLV

= 2.144 kJ

Sumber : Reklaitis (1942)

Data panas reaksi pembentukan pada suhu 25oC dalam kkal/kmol ΔH0f sabun

= 1,9915

ΔH0f gliserol

= 584,9232

ΔH0f minyak

= -122,18

ΔH0f NaOH(s)

= -426,7262

ΔH0f NaOH(l)

= -416,88

ΔH0f H2O

= -58,7

ΔH0f NaCl (s)

= -411,12

ΔH0f NaCl (l)

= -385,92

Sumber : Perry (1999)

Tabel 2. Data – data kapasitas panas dan melting point zat Komponen Sabun Air (H2O) NaOH Gliserol Garam

Cp (kkal/kg.K) 0,234 1,0 0,479 0,576 0,0087

Melting Point (0C) 73,5 17,9 -

Tabel 3. Harga Cp setiap Gugusan Gugus harga -CH3

8.8

-CH2-

6.2 5.3

CH= -COOH

19.1

C

2.9

C=

2.9

O C=O

14.5

Sumber : Lyman, 1980 dan Reid Nilai kapasitas panas (Cp) untuk komponen: Cp (minyak jelantah) trigliserida ( CH2–OOC–R– CH–OOC–R–CH2–OOC–R ) = CH2–OOC–(CH2)16CH3–CH–OOC–(CH2)16CH3CH2–OOC– (CH2)16CH3 = 50 (-CH2-) + 3(-COO=) + 3(-CH3-)+1(-CH=) = 50 (6,2) + 3( 14,5 ) +3 (8,8) + 1 (5,3) = 385,2 kal /kg 0K = 0,3852 kkal/kg 0K 4.1. Neraca Panas Heater

Fungsi : Untuk memanaskan reaktan hingga mencapai suhu 40 oC sebelum masuk reaktor (R-01)

NaOH +NaCl

Heater

NaOH + NaCl

Kondisi Operasi : Tin

= 30 ⁰C

Tout

= 40 ⁰C

Neraca Panas Total : Panas Masuk = Panas Keluar Q1 = Q2 Neraca panas keluar pada alur 1 : Q = (m.Cp. ΔtNaOH) + (m.Cp. ΔtNaCl) Qin = (77.64 x 0.0479 x (30 - 25)) + (10 x 0.0087 x (30 - 25)) Qin = 186,3828 kkal/jam Qin = 779,8444 kJ/jam Neraca panas keluar pada alur 2 : Q = (m.Cp. ΔtNaOH) + (m.Cp. ΔtNaCl) Qout = (77.64 x 0.0479 x (40 - 25)) + (10 x 0.0087 x (40 - 25)) Qout = 559.1484 kkal/jam Qout = 2.339,5331 kJ/jam Panas steam yang dibutuhkan (Qsteam) = Qout – Qin = (2.339,5331 – 779,8444) kJ/jam = 1.559,6887 kJ/jam Jumlah steam yang dibutuhkan untuk pemanasan ini,

m

= Qsteam / HLV

= 0,72747 kg/jam

Panas yang dibawa steam masuk, Qs in

= m . Hv

= 1.988,2483 kJ/jam

Panas yang dibawa kondesat keluar, Qs out

= m . HL

= 428,5523 kJ Tabel Neraca Panas Heater (H-01)

Panas Masuk (kJ) Q in 779,8444 Qs in 1.988,2483 Total 2.768,0927

Panas Keluar (kJ) Qout 2.339,5331 Qs out 428,5523 2.768,0854

4.2. Neraca Panas pada Reaktor Fungsi : Untuk mereaksikan reaktan hingga membentuk produk NaOH H2O Garam T = 40 oC P = 1 atm

Minyak jelantah T = 30 oC P = 1 atm

Steam T = 140 oC P = 3.1216 atm

2

3

1 REAKTOR 4 Parfum T = 30 oC P = 1 atm

Neraca Panas Total : Panas Masuk = Panas Keluar Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = Q5 Neraca panas masuk pada alur 1 :

5

Sabun Gliserol H2O Garam Parfum T = 80 oC P = 1 atm

Q = m.Cp. Δt Minyak jelantah : Qin = 190,974 x 0,3852 x (30 - 25) Qin = 367,81592 kkal/jam = 1.538,9787 kJ/jam H2O : Qin = 15 x 1,0 x (40 - 25) Qin = 225 kkal/jam = 941,4226 kJ/jam Neraca panas masuk pada alur 2: NaOH : Qin = 77,64 x 0,479 x (40 - 25) Qin = 559.1484 kkal/jam = 2.339,5331 kJ/jam Neraca panas masuk pada alur 3 : Q = m.Cp. Δt NaCl (garam) : Qin = 10 x 0,0087 x (40 - 25) Qin = 1,305 kkal/jam = 5,46025 kJ/jam Neraca panas masuk pada alur 4 : Q = m.Cp. Δt Parfum : Qin = 19,409 x 0,458 x (30 - 25) Qin = 44,44661 kkal/jam = 185,9691 kJ/jam Total panas masuk = 5.011,36375 kJ/jam Neraca panas keluar pada alur 5 : Q = m.Cp. Δt Sabun : Qout = 178,249 x 0,234 x (80 - 25) Qout = 2294,0646 kkal/jam = 9.598,5967 kJ/jam H2O : Qout = 15 x 1,0 x (80 - 25) Qout = 825 kkal/jam = 3.451,8828 kJ/jam

Gliserol : Qout = 59,524 x 0,576 x (80 - 25) Qout = 1885,7203 kkal/jam = 7.890,0431 kJ/jam Garam: Qout = 10 x 0,0087 x (80 - 25) Qout = 4,785 kkal/jam = 20,0209 kJ/jam Parfum: Qout = 19,409 x 0,458 x (80 - 25) Qout = 488,9127 kkal/jam = 2.045,6598 kJ/jam Total panas keluar = 23.006,2033 kJ/jam Menghitung Panas Reaksi

Menghitung Kebutuhan Steam

Maka jumlah saturated steam yang dibutuhkan :

Panas yang dibawa steam masuk,

Qs in

= m . Hv

= 22.939,2363 kJ/jam

Panas yang dibawa kondesat keluar, Qs out

= m . Hl

= 4.944,387 kJ/jam

Tabel Neraca Panas Reaktor Material QInput (kJ/jam)

No.

QOutput (kJ/jam)

1.

Garam

5,46025

20,0209

2.

NaOH

2.339,5331

-

3.

Minyak jelantah

1.538,9787

-

4.

Sabun

-

9.598,5967

5.

Parfum

185,9691

2.045,6598

6.

Gliserol

-

7.890,0431

7.

Air

941,4226

3.451,8828

8.

Steam

22.939,2363

4.944,387

27.950,6

27.950,5903

Total

4.3. Neraca massa pada Cooler Fungsi : Untuk menurunkan temperatur produk keluaran Reaktor (R-01) menuju Separator (S-01).

Air Pendingin T = 28 oC

3 Sabun Gliserol H2O Garam Parfum T = 80 oC P = 1 atm

1 COOLER 4 Air Pendingin T = 48 oC

Panas Masuk

2

Sabun Gliserol H2O Garam Parfum T = 30 oC P = 1 atm

T

= 80 ⁰C

Tref

= 25 ⁰C

∆T

= 55 ⁰C

Neraca panas masuk pada alur 1 : Q = m.Cp. Δt Sabun : Qin = 178,249 x 0,234 x (80 - 25) Qin = 2294,0646 kkal/jam = 9.598,5967 kJ/jam H2O : Qin = 15 x 1,0 x (80 - 25) Qin = 825 kkal/jam = 3.451,8828 kJ/jam Gliserol : Qin = 59,524 x 0,576 x (80 - 25) Qin = 1885,7203 kkal/jam = 7.890,0431 kJ/jam Garam: Qin = 10 x 0,0087 x (80 - 25) Qin = 4,785 kkal/jam = 20,0209 kJ/jam Parfum: Qin = 19,409 x 0,458 x (80 - 25) Qin = 488,9127 kkal/jam = 2.045,6598 kJ/jam Total panas masuk = 23.006,2033 kJ/jam Panas Keluar T

= 30 ⁰C

Tref

= 25 ⁰C

∆T

= 5 ⁰C

Neraca panas keluar pada alur 2 : Q = m.Cp. Δt Sabun : Qout = 178,249 x 0,234 x (30 - 25)

Qout = 208,5513 kkal/jam = 872,5996 kJ/jam H2O : Qout = 15 x 1,0 x (30 - 25) Qout = 75 kkal/jam = 313,8075 kJ/jam Gliserol : Qout = 59,524 x 0,576 x (30 - 25) Qout = 171,4291 kkal/jam = 717,2766 kJ/jam NaCl (garam) : Qout = 10 x 0,0087 x (30 - 25) Qout = 0,435 kkal/jam = 1,82 kJ/jam Parfum : Qout = 19,409 x 0,458 x (30 - 25) Qout = 44,44661 kkal/jam = 185,9691 kJ/jam Total panas keluar = 2.091,4728 kJ/jam Panas yang diserap pendingin QC-01

= Qin – Qout = = 20.914,7305 kJ/jam

Tpendingin (in)

= 28 ⁰C

= 301 ⁰K

Tpendingin (out)

= 48 ⁰C

= 321 ⁰K

Jumlah air pendingin yang diperlukan, m mair pendingin

= QC-01 /Cp.∆T = 1.045,7365 kg/jam

Panas Air Pendingin Masuk Qw(in)

= m.Cp. Δt = 3.137,2095 kJ/jam

Panas Air Pendingin keluar Qw(out)

= m.Cp. Δt = 24.051,9395 kJ/jam

Tabel Neraca Panas Cooler (C-01) No.

Material

Qinput (kJ/jam)

Qoutput (kJ/jam)

1.

Garam

20,0209

1,82

4.

Sabun

9.598,5967

872,5996

5.

Parfum

2.045,6598

185,9691

6.

Gliserol

7.890,0431

717,2766

7.

Air

3.451,8828

313,8075

8.

Air pendingin

3.137,2095

24.051,9395

26.143,4128

26.143,4123

Total

BAB V UTILITAS

Utilitas merupakan suatu unit pabrik yang bertujuan untuk membantu pelaksanaan proses dan operasi pabrik agar bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Unit ini berfungsi menyediakan kebutuhan air, steam, bahan bakar dan tenaga listrik untuk pabrik. Perhitungan pada unit utilitas diambil dari neraca massa, neraca panas dan spesifikasi peralatan Kebutuhan bahan penunjang yang harus disediakan oleh unit utilitas secara kontinu demi kelangsungan operasi pabrik pembuatan sabun dari minyak jelantah dengan kapasitas 1.426 ton/tahun dirincikan sebagai berikut : Kebutuhan steam

=

10,94471

kg/jam

Kebutuhan total air

=

1.081,568292 kg/jam

Kebutuhan listrik

=

723,746

kW

Kebutuhan bahan bakar

=

149,42465

liter/jam

Perincian perhitungan kebutuhan bahan penunjang dapat dilihat di bawah ini. 5.1.

Unit Penyediaan Steam Steam yang digunakan adalah saturated steam pada temperatur 140 oC Kebutuhan steam pada temperatur 140oC, yaitu: 

Heater 01 (H-01)

= 0,72747

kg/jam 

Boiler 01 (B-01)

=

Total

= 9,12059

Safety factor

= 20 %

Jadi total kebutuhan steam 9,12059

kg/jam kg/jam =

1,2

kg/jam = 10,94471

kg/jam

x

5.2.

Unit Penyediaan dan Pengolahan Air

5.2.1. Pemakaian Air Pendingin 

Cooler (C-01)

= 1.045,7365

Total

kg/jam

= 1.045,7365

kg/jam

Air pendingin disirkulasikan sehingga memungkinkan adanya kehilangan (loss) selama sirkulasi tersebut, karena itu diperlukan penambahan air sebagai makeup sebanyak : Perhitungan make-up sesuai literatur Perry (Evaporative Cooling, 12-17) Inlet water flow

= 1.045,7365 kg/jam = 1.045,7365 liter/jam = 276,2844

gal/jam

Evaporative Loss dapat dimisalkan dengan persamaan : We = 0.00085 Wc (T2-T1) Dimana : We

= aliran sirkulasi air, gal/min pada tower inlet

Temperatur air keluar

= 48 ⁰C

= 118,4 ⁰F

Temparatur air masuk

= 28 ⁰C

= 82,4 ⁰F

We

= 8,4542 gal/jam = 31,9992 kg/jam

Drift adalah air proses pada kolom debit uap. Pengurangan drift adalah suatu fungsi dari disain drift eliminator, yang biasanya bervariasi antara 0,1 sampai 0,2 persen dari air yang tersedia ke kolom. Perkembangan baru dalam disain eliminator memungkinkan untuk mengurangi kerugian hinggan kurang dari 0,1 persen. Drift loss

= 0,2 % x 1.045,7365 kg/jam

Wd

= 2,09147 kg/jam

Blowdown membuang sebagian dari air sirkulasi yang terkonsentrasi dalam proses penguapan selain sistem konsentrasi padat yang lebih rendah. Jumlah blowdown dapat terhitung menurut banyaknya sirkulasi dari konsentrasi yang diperlukan ke limid formasi skala. Putaran konsentrati merupakan rasio padatan terlarut dalam air yang disirkulasikan kembali ke dalam make-up water. Sejak sisa klorida dapat larut di konsentrasi, putaran konsentrasi adalah ratio terbaik yang ditunjukkan sebagai rasio dari kandungan klorida dalam air sirkulasi dan makeup water. Jika Dipilih siklus = 3, maka kuantitas blowdown ditunjukkan dengan : =

= 15,9996 kg/jam

Jumlah total make up air pendingin (A)

= We + Wd + Wb = (31,9992 + 2,09147 + 15,9996 kg/jam = 50,09027 kg/jam

5.2.2. Air Umpan Boiler Boiler dari unit utilitas menghasilkan steam sebanyak 10,94471 kg/jam. Maka jumlah air umpan boiler yang dibutuhkan untuk menghasilkan steam tersebut adalah 10,94471 kg/jam. Air umpan boiler disirkulasikan sehingga memungkinkan terjadinya kehilangan selama sirkulasi tersebut. Oleh karena itu diperlukan penambahan air sebagai make up sebanyak 5 % dari jumlah kebutuhan. Total kebutuhan air umpan boiler (B) = 0,05 x 10,94471 kg/jam = 0,54724 kg/jam 5.2.3. Air Proses Air proses yang dibutuhkan sebagai berikut: 

MT-01

= 42,2245 kg/jam

Total kebutuhan

= 42,2245 kg/jam

Dalam penggunaannya diperlukan penambahan air sebagai safety factor sebanyak 20% dari kebutuhan (Perry, 1999) Jadi, total kebutuhan air proses (C) : C = 1.2 x total kebutuhan C = 1.2 x 42,2245 kg/jam C = 50,6694 kg/jam 5.2.4. Air Domestik 

Mess



Perkantoran

= 20 kg/jam



Laboratorium

= 10 kg/jam



Kantin dan tempat ibadah



Poliklinik

=



Total (D)

= 800 kg/jam

= 750 kg/jam

= 15 kg/jam 5 kg/jam

5.2.5. Total Kebutuhan Air Total kebutuhan air adalah : = A+ B + C + D = 50,09027 + 0,54724 + 50,6694 + 800 = 901,30691 kg/jam Faktor keamanan

= 20 %

Total kebutuhan air

= 1,2 x 901,30691 kg/jam = 1.081,568292 kg/jam

5.3.

Unit Penyedia Tenaga Listrik Guna memenuhi kebutuhan suatu pabrik, maka pada umumnya suatu pabrik mansuplai listrik dari beberapa generator sebagai sumber tenaga pembangkit listrik, yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1.) Generator Induk Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik yang digerakkan turbin gas dengan bahan bakar minyak diesel. Fungsinya adalah untuk menyalurkan listrik ke seluruh pabrik dan fasilitas disekitarnya seperti penerangan pabrik, perkantoran dan perumahan. 2.) Emergency Generator Merupakan generator pendamping yang dioperasikan jika terjadi gangguan pada generator induk. Bahan bakarnya dapat berupa gas alam atau solar. 5.3.1. Pemakaian listrik untuk peralatan yang menggunakan listrik 

Agitator (MT-01)

=

1

HP



Agitator (MT-02)

=

2

HP



Agitator (R-01)

=

3

HP



Grinder (G-01)

=

2

HP



Dryer (D-01)

=

3

HP



Separator (S-01)

=

5

HP



Reaktor (R-01)

=

5

HP



Pompa Pompa (P-01)

=

1

HP

Pompa (P-02)

=

1

HP

Pompa (P-03)

=

3

HP

Pompa (P-04)

=

1

HP

Pompa (P-05)

=

4

HP

Pompa (P-06)

=

3

HP

=

34

HP

Total

= 25,3538

kW

5.3.2. Kebutuhan tenaga listrik untuk penerangan 

Penerangan area pabrik Luas area pabrik

=

4 ha

=

40.000 m2

Penerangan rata-rata = Penerangan pabrik

750 lumen/m2

=

40.000 m2 x 750 lumen/m2

=

30.000.000 lumen

dari literatur didapat bahwa untuk lampu natrium memberikan iluminasi 175 lumen/Watt, maka kebutuhan listrik untuk penerangan adalah : = 3.000.000 lumen/175 lumen/Watt = 171.428,5714 Watt Daya untuk penerangan listrik adalah sebesar 171.428,5714 Watt atau 171,4286 kW 

Penerangan kantor dan perumahan Luas area bangunan

=

2 ha

=

20.000 m2

Penerangan rata – rata

=

1.000 lumen/m2

Kebutuhan penerangan

=

20.000 m2 x 1.000 lumen/m2

=

20.000.000 lumen

digunakan lampu TL yang memberikan iluminasi 2.800 lumen/40 Watt maka daya untuk penerangan listrik adalah 285.714,2857 Watt atau sama dengan 285,7143 kW. Total kebutuhan listrik untuk penerangan= 171,4286 + 285,7143 = 457,1429 kW Total kebutuhan listrik = 25,3538 + 457,1429 kW = 482,497 kW

Faktor kemananan + kebutuhan listrik utilitas adalah 50%, maka total kebutuhan listrik adalah = (1 + 50%) x total keseluruhan = 1.5 x 482,497 kW = 723,746 kW 5.4. Unit Pengadaan Bahan Bakar 5.4.1. Kebutuhan Bahan Bakar untuk Boiler Kebutuhan bahan bakar untuk steam pada 140 oC Jumlah

=

10,94471 kg/jam

HLV

=

2.144 kJ/kg

Panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan pada 140 oC : =

10,94471 kg/jam x 2.144 kJ/kg = 23.465,45824 kJ/jam = 22.240,87563 Btu/jam

Bahan bakar yang digunakan adalah Industrial Diesel Oil dengan : Nilai kalor bahan bakar (LHV)

=

19.800 Btu/lb

Efisiensi boiler

=

80 %

Bahan bakar yang diperlukan untuk menghasilkan steam pada boiler : Total kebutuhan untuk bahan bakar boiler

= = = 1,4041 lb/h = 0,63689 kg/h

5.4.2. Kebutuhan bahan bakar untuk generator Daya Generator

= 745,7 kW = 2.546.698,9800 Btu/h

Nilai kalor bahan bakar (LHV)

= 19.800 Btu/lb

Efisiensi Generator

= 55 % (tabel 29-9, Perry)

Bahan bakar yang diperlukan untuk menghasilkan listrik pada generator : Total kebutuhan bahan bakar generator

= =

233,9398 lb/h

=

105,20557 kg/h

=

0,63689 kg/jam

5.4.3. Total Kebutuhan Bahan Bakar Kebutuhan bahan bakar pada boiler

Kebutuhan bahan bakar pada Generator

= 105,20557 kg/jam

Total kebutuhan bahan bakar

= 105,84246 kg/jam

Faktor keamanan 20 % (1,2) x (105,84246 kg/jam) = 127,01095 kg/jam Densitas IDO (Industrial Diesel Oil) Kebutuhan bahan bakar

= 0,85 kg/l =

= 149,42465 liter/jam

=

BAB VI ANALISA EKONOMI Analisa ekonomi ini bertujuan untuk mendapatkan gambaran umum dari segi ekonomi mengenai layak tidaknya Pra Rencana Pabrik Pembuatan Sabun ini didirikan. Analisa ekonomi dilakukan dengan menghitung Total Capital Investment (TCI) dan Total Production Cost (TCP) terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan menghitung parameter-parameter ekonomi yang diperlukan untuk menganalisa kelayakan dan prospek dari Pra Rencana Pabrik Pembuatan Sabun. Penentuan Indeks Harga Penentuan harga peralatan untuk tahun 2015 dihitung berdasarkan referensi Chemical Engineering Plant Cost Index. Tabel 1. Indeks Harga Tahun 1987-2002 Tahun 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994

Indeks Harga 324,00 342,00 355,00 357,60 361,30 358,20 359,20 368,10

Tahun 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Indeks Harga 381,10 381,70 386.50 389,50 390,60 394,10 394,30 390,40

Dengan cara mengekstrapolasi data dari table diatas didapat indeks harga pada tahun 2015 sebesar 455,608.

Tabel 2. Indeks Harga Tahun 2003-2015 Tahun 2003

Indeks Harga 406,03

Tahun 2010

Indeks Harga 434,95

2004 2005 2006 2007 2008 2009

410,16 414,29 418,42 422,55 426,68 430,81

2011 2012 2013 2014 2015

439,08 443,21 447,34 451,47 455,60

Menentukan Harga Peralatan Nilai tukar uang pada tahun 2015 untuk US $ 1.00 diasumsikan sebesar Rp. 10.000,-. Untuk menghitung harga peralatan digunakan perkiraan peralatan dengan menggunakan rumus : Harga sekarang (2015)= x harga asli Tabel 3. Daftar Harga Peralatan. NNo. a m a A l a t H a r g a S a t

u a n U S $ J u m l a h T o t a l H a r g a U S $ T1. a n g

k i 0 1

3 2 4 , 9 8 7 2 1 3 2 4 , 9 8 7 2 K o d e T2. a n g

k i 0 2

2 . 9 5 2 , 5 3 8 1 2 . 9 5 2 , 5 3 8 T 0 1 T3. a

n g k i 0 3 1 . 6 2 9 , 6 0 4 1 1 . 6 2 9 , 6 0 4 T 0 2

T4. a n g k i 0 4 1 . 6 2 9 , 6 0 4 1 1 . 6 2 9 , 6 0 4 T -

0 3

T5. a n g k i 0 5 4 6 4 , 0 9 3 6 1 4 6 4 , 0 9 3 6 T -

0 4

T6. a n g k i 0 6 2 . 4 7 7 , 1 8 8 1 2 . 4 7 7 , 1 8 8

T 0 5 P7. o m p a 0 1

4 2 6 , 6 0 7 3 1 4 2 6 , 6 0 7 3 T

0 6 P8. o m p a 0 2 4 2 6 , 6 0 7 3 1 4 2 6 , 6 0 7 3 P -

0 1

P9. o m p a 0 3 5 3 6 , 3 0 6 3 1 5 3 6 , 3 0 6 3 P 0

2

P10. o m p a 0 4 4 6 3 , 1 7 3 6 1 4 6 3 , 1 7 3 6 P 0 3

P11.

o m p a 0 5 5 1 8 , 0 2 3 1 1 5 1 8 , 0 2 3 1 P 0 4

P12. o

m p a 0 6 5 7 2 , 8 7 1 5 7 2 , 8 7 P 0 5 M12. i x i n g T

a n k 0 1

3 0 5 , 0 8 5 1 1 3 0 5 , 0 8 5 1 P 0 6 M13. i

x i n g T a n k 0 2

3 0 5 , 0 8 5 1 1 3 0 5 , 0 8 5

1 M T 0 1

R14. e a k t o r 0 1

9 . 9 6 4 , 4 7 8 1 9 . 9 6

4 , 4 7 8 M T 0 2 G15. r i n d e r 0 1

3 0 , 6 9 8 9 1 3 0

, 6 9 8 9 R 0 1 H16. e a t e r 0 1

5 5 , 2 2 3 1 4 1 5 5 ,

2 2 3 1 4 G 0 1 C17. o o l e r 0 1

5 5 , 2 2 3 1 4 1 5 5 ,

2 2 3 1 4 H 0 1 B18. o i l e r 0 1

5 5 , 2 2 3 1 4 1 5 5 ,

2 2 3 1 4 C 0 1 S19. e p a r a t o r 0 1

1 1 0 , 0 1 0 9 1 1

1 0 , 0 1 0 9 B 0 1

D20. r y e r 0 1

1 6 , 2 0 5 5 1 1 6 ,

2 0 5 5 S 0 1 TOTAL PURCHASED EQUIPMENT COSTD-01 Perhitungan Harga Tanah dan Bangunan Perhitungan harga tanah Luas tanah = 4 ha

= 40.000 m2

Harga tanah per m2

= Rp 500.000,00

Biaya tanah (Rp)

= 40.000 m2 x Rp 500.000,00 = Rp 20.000.000.000,00

Biaya tanah (US $)

= US $ 2.000.000.00

Perhitungan harga bangunan Luas bangunan = 2 ha

= 20.000 m2

Harga bangunan per m2

= Rp 1.500.000,00

Biaya penyediaan bangunan (Rp)

= 20.000 m2 x Rp 1.500.000,00 = Rp 30.000.000.000,00

Biaya penyediaan bangunan (US $) = US $ 3.000.000.00 Perhitungan Biaya Pembelian Bahan Baku Minyak jelantah kebutuhan per tahun harga per kg

= 1.317.288,96 kg = US $ 0.15

23.318,8382

Biaya per tahun

=1.317.288,96 kg x US $ 0.15/kg =US $ 197,593.344

NaOH kebutuhan per tahun harga per kg

= 506.694,96 kg = US $ 0.38

Biaya per tahun

=506.694,96 kg x US $ 0.38/kg =US $ 192,544.0848

NaCl kebutuhan per tahun harga per kg

= 506.694,96 kg = US $ 0.25

Biaya per tahun

=506.694,96 kg x US $ 0.25/kg =US $ 126,673.74

Parfum kebutuhan per tahun harga per kg

= 71.299,44 kg = US $ 3.00

Biaya per tahun

=71.299,44 kg x US $ 3.00/kg =US $ 213,898.32

EDTA kebutuhan per tahun harga per kg

= 2.851,92 kg = US $ 0.27

Biaya per tahun

=2.851,92 kg x US $ 0.27/kg =US $ 770.0184

Gliserin kebutuhan per tahun harga per kg

= 104.040 kg = US $ 1.4

Biaya per tahun

=104.040 kg x US $ 1.4/kg

=US $ 145,656 Total biaya pembelian bahan baku = US $ 731,625.1632 Perhitungan Biaya Bahan Bakar Kebutuhan bahan bakar/tahun

= 149,42465 liter/jam x 24 jam x 300 hari = 1.075.857,48 liter

Harga bahan bakar per liter ( US $) = 0.4450 Biaya per tahun

= US $ 478.756,5786

Perhitungan Gaji Karyawan Tabel 4. Perhitungan Gaji Karyawan Jabatan Jumlah Direktur utama 1 Sekretaris direktur utama 1 Direktur 2 Sekretaris direktur 2 Kepala bagian 4 kepala seksi 8 Supervisor 2 Operator 23 Dokter 2 Analis laboratorium 4 Staff 18 Pekerja bengkel 2 Pekerja gudang 4 Pengemudi 3 Pemadam kebakaran 2 Security 6 Total 84 Jumlah gaji karyawan perbulan

Gaji/bulan (Rp) 15.000.000 2.700.000 10.000.000 2.000.000 5.000.000 3.750.000 3.000.000 1.650.000 2.500.000 1.500.000 1.500.000 1.350.000 1.250.000 1.000.000 1.000.000 1.000.000

Total Gaji/bulan 15.000.000 2.700.000 20000000 4.000.000 20.000.000 30.000.000 6.000.000 37.950.000 5.000.000 6.000.000 27.000.000 2.700.000 5.000.000 3.000.000 2.000.000 6.000.000 192.350.000

= Rp 192.350.000,00

Jumlah gaji karyawan + tunjangan hari raya = 13 x 192.350.000,00 = Rp 2.500.550.000,00 = US$ 250,055.00

Total Capital Investment (TCI) A. Direct Cost (DC) 1) Purchased Equipment Cost (PEC)

= US $ 23,318.8382

a) Installation, insulation, pointing (25% PEC) = US $ 5,739.325 b) Instrument & control (30% PEC)

= US $ 6,887.559

c) Piping + installed ( 15% PEC)

= US $ 3,443.7795

d) Electrical + installed (15% PEC)

= US $ 3,443.7795

2) Building

= US $ 3,000,000.00

3) Land

= US $ 2,000,000.00

4) Service Facility and Yard Improvement (50% PEC)

= US $ 11,479.265

Total Direct Cost (DC)

= US $ 5,054,312.5462

B. Indirect Cost 1. Engineering & supervision (30%PEC)

= US $ 6,887.559

2. Construction Expanses (10%PEC)

= US $ 2,295.853

3. Contractor’s fee (3%PEC)

= US $ 688.7559

4. Contingency (10% PEC)

= US $ 2,295.853

Total Indirect Cost (IDC)

= US $ 12,168.0209

C. Fixed Capital Investment (FCI) FCI = DC + IDC

= US $ 5,066,480.5671

D. Working Capital (WC) WC = 15% TCI

= US $ 894,084.806

E. Total Capital Investment (TCI) TCI = FCI + WC Total Production Cost (TPC)

= US $ 5,960,565.3733

Manufacturing Cost (MC) 1. Direct Production Cost a. Raw material

= US $ 731,625.1632

b. Operating Labor (OL)

= US $

250,055.00

c. Direct Supervision and Clerical Labor (15% OL)

= US $

37,508.25

d. Utilities (10% TPC)

= US $ 273,466.0208

e. Maintanence & repaire (6% FCI)

= US $ 183,967.2155

f. Laboratories Charges (15% OL)

= US $

37,508.25

g. Patent & royalty (2% TPC)

= US $

54,693.20416

Total Direct Production Cost

= US $ 1,568,823.104

2. Fixed Charge (FC) a) Depreciation (10% FCI)

= US $

306,612.0259

b) Local Taxes (2% FCI)

= US $

61,322.40518

c) Insurance (1% FCI)

= US $

30,661.20259

Total Fixed Charge

= US $

398,595.6337

(50% MR + OL + DSCL)

= US $

235,765.2328

Total Manufacturing Cost (MC)

= US $ 2,203,183.97

3. Plant Overhead Cost

General Expenses 1. Administrative Cost (20% OL)

= US $

2. Distribution & selling Cost (10% TPC)

= US $ 273,466.0208

3. Research & development (2% TPC)

= US $ 54,693.20416

4. Financing (5% FCI)

= US $ 153,306.013

Total General Expence

= US $ 531,476.238

Total Production Cost (TPC)

50,011.00

TPC = MC + GE = US $ 2,734,660.208 Parameter yang diambil dalarn menentukan layak tidaknya pendirian pabrik Sabun adalah: 1. Profitabilitas 2. Lama Waktu Pengembalian a. Lama pengangsuran pinjaman b. Pay Out Time (POT) 3. Total Modal Akhir a. Net Profit Over Total Life Time of Project (NPOLTP) b. Total Capital Sink (TCS) 4. Laju Pengembalian Modal a. Rate of Return Investment (ROR) 5. Break Even Point (BEP) Sebelum dilakukan analisa terhadap kelima hal diatas, perlu dilakukan perhitungan terhadap beberapa hal berikut: 1. Modal Industri (Total Capital Investment), terdiri dari: a.

Modal Tetap (Fixed Capital Investment)

b.

Modal Kerja (Working Capital)

2. Biaya Produksi (Total Production Cost), terdiri dari: a.

Biaya Operasi (Total Manufacturing Cost)

b. Belanja Umum (General Expenses) 1.

Keuntungan (Profitabititas) Suatu pabrik yang akan didirikan harus mempertimbangkan keuntungannya.

Perhitungan ekonomi dihitung tahun pertahun, untuk keakuratan perhitungan dilengkapi dengan prediksi faktor-faktor yang relatif selalu berubah dari tahun ke tahun. Perkiraan keuntungan yang akan diperoleh setiap tahun dicari melalui tahap-tahap perhitungan sebagai berikut :

Produksi Sabun

1.426.000,00 kg/tahun

Harga jual Sabun

US $ 3.6

Total Penjualan Sabun

US $ 5,133,600.00

Produksi Gliserol

388.431,36 kg/tahun

Harga jual Gliserol

US $ 1.8

Total Penjualan Gliserol

US $ 699,176.448

Total Penjualan Produk Total Production Cost (TPC)

US $ 5,832,776.448 US $ 2,734,660.208

Net Profit Before Tax (NPBT)

US $ 3,098,116.24

Income Tax (35% NPBT)

US $ 1,084,340.684

Net Profit After Tax (NPAT)

US $ 2,013,775.556

Depreciation (9.1% FCl)

US $ 461,049.7316

Annual Cash Flow (ACF)

US $ 2,474,825.288

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa pengoperasian pabrik Sabun memberikan keuntungan. Keuntungan yang diperoleh pertahun setelah dipotong pajak adalah sebesar US $ 2,013,775.556. uang tunai yang diperoleh setiap tahun sebesar US $ 2,474,825.288

2.

Lama Waktu Pengembalian Pinjaman Lama waktu pengembalian modal dapat dilihat dari:

1.

Lama Pengangsuran Pinjaman

2.

Pay Out Time (POT) Suatu pabrik dinyatakan layak berdiri jika pinjaman dari Bank sudah dapat

dilunasi sebelum mencapai setengah service life pabrik atau dengan kata lain, Pay Out Time kurang dari setengah service life pabrik. Untuk mengetahui operasi optimal dam suatu pabrik, harus diketahui service life pabrik tersebut. Service life pabrik perlu untuk diketahui sebab lewat waktu

tersebut maka pabrik dikatakan tidak beroperasi secara ekonomi lagi. Service life untuk chemical manufacturing adalah 11 tahun (Peter hal 270). Depresiasi dapat dihitung dengan rumus Depresiasi = (FCI –TSV) /Service life Keterangan : FCI = Fixed Capital Investment = US $ 5,066,480.5671 TSV

= Salvage Value = 0

Service life = 11 tahun (Peter. hal 270) 2.1. Lama Pengangsuran Pinjaman Total Capital investment adalah sejumlah uang yang diperlukan untuk mendirikan pabrik. Modal ini harus dikembalikan beserta bunganya, dan untuk pabrik Margarin ini akan dilakukan dengan cara pengangsuran. Lama pengangsuran yang ideal adalah kurang dari setengah umur pabrik : Total Capital Investment (TCI) Pinjaman P (60% TCI)

= US $ 5,960,565.3733 = US $ 3,576,339.223

Bunga Modal (Merujuk pada bunga bank)

= 25 %

Lama angsuran ditentukan selama

= 4 tahun

Maka besarnya angsuran pertahun dapat dihitung dengan rumus: A

=

P  ( , i, n)

= = =

US$ 1,514,472.371

Tabel 5. Angsuran Pengembalian Pinjaman Tahun

Ke-PinjamanBungaTotal

HutangAngsuranSisa

Hutang03,576,339.2230,003,576,339.2230,00003,576,339.22313,576,339.22 3894,084.8064,470,424.031,514,472.3712,955,951.65921,788,570.151738,987.9153, 694,939.5741,514,472.3712,180,467.20331,318,882.611545,116.8012,725,584.0041,

514,472.3711,211,111.6334731,773.1865302,777.9091,514,472.3711,514,472.3710,0 0Jumlah2,435,967.43115,981,759.2026,057,889.4849,923,869.718 Dari tabel diatas terlihat bahwa modal dapat dilunasi dalam jangka waktu 4 tahun dengan angsuran tetap pertahun sebesar US$ 1,514,472.371. Waktu pengembalian modal yang kurang dari separuh umur pabrik (n < 11 tahun), menunjukkan bahwa pabrik Sabun layak untuk didirikan. 2.2. Pay Out Time (POT) Dari buku “Plant design and Economic for Chemical Engineers" karangan Peter hal 310. Pay Out Time dapat ditentukan menurut persamaan berikut : Dengan : FCI (Fixed Capital Investment)

= US $ 5,066,480.567

Bunga Total Capital Investment (TCI)

= US $ 2,435,967.431

ACF (Annual Cash Flow)

= US $ 2,474,825.288

Pay Out Time (POT) yang diperoleh adalah 3,1 tahun, yaitu kurang dari setengah umur pabrik (5,5 tahun), dengan demikian pabrik ini layak untuk didirikan. 3. Total Modal Akhir Total Modal akhir adalah uang tunai yang ada hingga akhir umur pabrik. Total modal akhir terebut dapat dinyatakan dalam dua cara yaitu : 1.

Net Profit Over Total life of Project (NPOTLP)

2.

Total Capital Sink (TCS) Pabrik dinyatakan layak didirikan apabila hingga akhir service life pabrik, nilai NPOLTP lebih besar dari pada nilai TCl ditambah dengan bunga Modal atau pabrik juga layak didirikan jika TCS lebih besar dari TCI. 3.1. Net Profit Over Total life of Project (NPOTLP) Net Profit Over Total Life of The Project adalah total keuntungan yang

diperoleh dalam bentuk uang tunai (termasuk angsuran untuk membayar bunga modal) selama umur pabrik dan ditambah Capital recovery. Ini dapat ditentukan dengan persamaan berikut : NPOTLP = CCP + CR Keterangan : CCP

= Cummulative cash Position

R

= Capital Recovery

a. Cummulative Cash Position Cummulativc Cash Position (CCP) merupakan total Annual Cash Flow (ACF) selama umur pabrik setelah dipotong Total Capital Invesunent (TCI) Cummulative Cash Position (CCP) menunjukan total keuntungan yang diperoleh dalam bentuk uang tunai (Termasuk uang tunai untuk membayar bunga modal) selama service life. Harga CCP ini ditentukan dengan persamaan : CCP =( n . ACF )-TCI Keterangan : n (umur pabrik)

= 11 tahun

ACF (Annual Cash Flow)

= US $ 2,474,825.288

TCI (Total Capital Investment)

= US $ 5,960,565.3733

CCP

= ( 11 x US $ 2,474,825.288) - US $ 5,960,565.3733= US $ 21,262,512.795

b. Capital Recovery Capital Recovery (CR) adalah modal yang ada pada akhir umur pabrik. Capital Recovery terdiri dari modal kerja (Working Capital), Salvage Value (Vs) dan tanah (land). flarga CR dapat ditentukan dengan persamaan : CR = WC + Vs + L Keterangan : WC (Working Capital) Vs (Salvage Value)

= US $ 894,084.806 = US $ 0

Land (L) CR

= US $ 2,000,000.000

= US $ 894,084.806+ US $ 0 + US $ 2,000,000.000 = US $ 2,894,084.806 Dengan memasukan nilai CCP dan CR diatas. besarnya NPOTLP dapat

dihitung sebagai berikut : NPOTLP

= CCP + CR

NPOTLP

= US $ 21,262,512.795+ US $ 2,894,084.806 = US $ 24,156,597.601

Dari perhitungan diatas. harga NPOTLP yang didapat adalah sebesar US $ 24,156,597.601. Nilai ini lebih besar dari TCI ditambah bunga modal, yaitu sebesar US $ 8,396,532.8043, sehingga pabrik ini layak untuk didirikan. 3.2. Total Capital Sink Capital Sink adalah Annual Cash Flow setelah dipotong angsuran pengembalian modal dan bunga modal selama umur pabrik. Capital Sink menunjukkan keuntungan yang diperoleh dalam bentuk uang tunai (tidak termasuk uang tunai yang digunakan untuk membayar seluruh angsuran pengembalian modal) selama umur pabrik. Total Capital Sink dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut : TCS

=

n . ACF - ∑ Angsuran

Keterangan : n (umur pabrik)

= 11 tahun

ACF (Annual Cash Flow)

= US $ 2,474,825.288

∑ Angsuran

= US $ 6,057,889.484

TCS

= n.ACF - ∑ Angsuran = ( 11 x US $ 2,474,825.288) - US $ 6,057,889.484 = US $ 21,165,188.684

4. Laju Pengembalian Modal Laju pengembalian modal dapat dinyatakan dalam Rate of Return on Investment (ROR). Pabrik layak berdiri apabila persentase ROR melebihi bunga yang ditetapkan oleh bank. 4.1. Rate of Return Investment (ROR) Rate of Return on Investment (ROR) dapat ditentukan dengan persamaan : ROR =

x 100%

ROR =

x 100%

ROR = 33,79 % Nilai Rate of Return on Investment (ROR) yang diperoleh sebesar 33,79% (melebihi besar bunga yang ditetapkan pihak bank yakni 25%). Untuk industri modern ROR yang diinginkan berkisar 30 % (Peters dan Timmerhaus, 1991. 295 - 315), maka angka 33,79% telah melebihi nilai yang diinginkan, maka pabrik ini dinyatakan layak untuk didirikan. 5. Break Even Point (BEP) Break Even Point menunjukan presentase kapasitas produksi yang seharusnya dicapai agar seluruh modal yang diinvestasikan lunas terbayar dengan tercapainya titik impas. atau dengan kata lain Total Production Cost (TPC) = Selling Price (SP). Pabrik ini layak didirikan apabila BEP tidak terlalu besar dan tidak terlalu kecil. Nilai BEP yang memenuhi syarat yaitu mendekati 20% hingga 40 %. Break Even Point (BEP) dapat ditentukan secara grafis maupun secara matematis : a. Cara Matematis Nilai BEP secara maternatis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Keterangan : Fixed Cost =

=

Fixed Charge + Plant Overhead Cost + General Expenses

US $ (398,595.6337 + 235,765.2328 + 531,476.238)

=

US $

Variable Cost =

Direct Production Cost =

Selling Price =

US$ 1,568,823.104 Total Income

=

US$ . 5,832,776.448

Sehingga:

BEP = 27,34 % Jadi Break Even Point (BEP) yang diperoleh 27,34%. Dimana nilai BEP yang memenuhi stiarat adalah dalam range 20 % - 40%. b. Secara grafis Grafik 1. Grafik BEP (Break Even Point) Dan

grafik

BEP

berdasarkan

perhitungan

yang

telah

dilakukan

sebelumya, diperoleh data bahwa selama produksi berjalan, fixed cost terlihat konstan untuk mengimbangi ongkos produksi yang terus meningkat secara signifikan. Titik impas akan tercapai bila pabrik beroperasi sebesar 30,29% dari kapasitas desain. Hal ini memenahi syarat, sehingga pabrik layak untuk didirikan. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa ekonomi sebagai berikut : 27,34 1. Investasi

%%

= US $ 5,960,565.3733

2. Hasil Penjualan pertahun

= US $ 5,832,776.448

3. Biaya Produksi pertahun

= US $ 2,734,660.288

4. Laba Bersih pertahun

= US $ 2,474,825.288

5. Pay Out Time (POT)

= 3,1 tahun

6. Lama pengangsuran pinjaman

= 4 tahun

7. Rate of Return Investment (ROR)

= 33,79 %

8. Net Profit Over Total Life Time of Project (NPOLTP)

=

US

$

24,156,597.601 9. Total Capital Sink (TCS)

= US $ 21,165,188.68

10. Break Even Point

= 27,34%

11. Service Live

= 11 tahun

Maka pabrik Sabun dari minyak jelantah kapasitas 1426 ton/tahun layak untuk didirikan.