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.
