Plant Design Sabun -Tgs Lanjutan
description
Transcript of Plant Design Sabun -Tgs Lanjutan
DISUSUN OLEH :Ulfa Maftuchah 03091003013Intra Lesmania 03091003043Adesta Midkasna 03091003045Gita Erlangga 03091003053Rosmawati 03091003059Wika Atro Auriyani 03091003069M. Nasir Sulas 03081003076
Dosen Pengasuh : Tuti Indah Sari, ST. MT.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA
INDERALAYA2012
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 Kapasitas (ton)
2011 285,2
2012 570,4
2013 855,6
2014 1140,8
2015 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 – 950C (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 RCOONa + CH3OH
Metil Ester Sabun Metanol
2.2. 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 P-04
G-01
C-01
steam P-05 Uap air
P-03 P-06
P-02
NaCl
P-01
H2OOT-01
Blending Ekstrak tumbuhan + H2O
Blending Ekstrak tumbuhan + H2O
Pewarna
Parfum
T-02
R-01
T-04
MT-01
T-03
B-01S-01
T-05
D-01
T-06
MT-02
EDTAGliserin
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 H2C-OH
HC-O-CO-C17H35 + 3NaOH 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 RANGE FRAKSI, %
sabun 87.5
parfum 5
gliserin 7.3
EDTA 0.2
H2O 0.1
(Riegel, 1985)
3.1. Neraca massa reaktor
4
NaOHH2OGaramT = 40 oCP = 1 atm
2
REAKTORMinyak jelantahT = 30 oCP = 1 atm
1SabunGliserolH2OGaramParfumT = 80 oCP = 1 atm
33
ParfumT = 30 oCP = 1 atm
Reaksi Safonifikasi :
(C7H35COO)3 + 3 NaOH 3 C17H35COONa + C3H5(OH)3
Minyak nabati 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
H2O H2O
Garam 5 gliserol
Parfum garam
Fsabun4 = Fsabun3 = 173.298kg
FH2O6 = Flarutan garam - FH2O
4
Fgliserol4 = Fgliserol
3 =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) Output(kg)
Aliran 4 Aliran 5 Aliran 6
1. Garam (NaCl) 28.149 28.149 -
2. Air 42.2245 - 42.2245
separator
3. Gliserol 53.9488 53.9488 -
4. Sabun 173.298 - 173.298
Total 297.6203 kg 297.6203
3.3. Neraca massa tanki pencampuran
EDTA parfum gliserin
8 9 10
Sabun 7 11 H2O
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
MIX POINT
H2O : F11H2O – F7H2O =0
Table mass balances mix point :
No. Material Input (kg) Output (kg)
Aliran7 Aliran 8 Aliran 9 Aliran 10 Aliran 11
1. Air 42.2245 - - - 42.2245
2. Sabun 173.298 - - - 173.298
3. parfum - - 9.9027 - 9.9027
4. EDTA - 0.3961 - - 0.3961
5. gliserin - - - 14.45 14.45
Total 240.2713 240.270
3.4. Neraca massa vacuum dryer
Sabun 12 14 H2O 0.1% H2O parfum 5%
parfum sabun 87.5% gliserin EDTA 0.2%
EDTA 13 Gliserin 7.3% H2O
Sabun : Fsabun4 = Fsabun3 = 173.298kgEDTA : 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
VACUM DRYER
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)
Aliran12 Aliran 13 Aliran 14
1. Air 42.2245 42.1822 0.0423
2. Sabun 173.298 - 173.298
3. parfum 9.9027 - 9.9027
4. EDTA 0.3961 0.3961
5. gliserin 14.45 - 14.45
Total 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 Sumber : Reklaitis (1942)
Suhu = 140oC = 413 K
Tekanan = 3,1216 atm
HL = 589,1 kJ
HV = 2.733,1 kJ
HLV = 2.144 kJ
Data panas reaksi pembentukan pada suhu 25oC dalam kkal/kmol
ΔH0f sabun = 1,9915 Sumber : Perry (1999)
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
Tabel 2. Data – data kapasitas panas dan melting point zat
Komponen Cp (kkal/kg.K) Melting Point (0C)
Sabun 0,234 73,5
Air (H2O) 1,0 -
NaOH 0,479 -
Gliserol 0,576 17,9
Garam 0,0087 -
Tabel 3. Harga Cp setiap GugusanGugus harga
-CH3 8.8-CH2- 6.2
CH=5.3
-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 NaOH + NaCl
Kondisi Operasi :
Tin = 30 ⁰CTout = 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
Heater
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)
4.2. Neraca Panas pada Reaktor
Fungsi : Untuk mereaksikan reaktan hingga membentuk produk
Panas Masuk (kJ) Panas Keluar (kJ)
Q in 779,8444 Qout 2.339,5331
Qs in 1.988,2483 Qs out 428,5523
Total 2.768,0927 2.768,0854
SteamT = 140 oCP = 3.1216 atm
4
3
NaOHH2OGaramT = 40 oCP = 1 atm
2
REAKTORMinyak jelantahT = 30 oCP = 1 atm
1SabunGliserolH2OGaramParfumT = 80 oCP = 1 atm
5
ParfumT = 30 oCP = 1 atm
Neraca Panas Total :
Panas Masuk = Panas Keluar
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = Q5
Neraca panas masuk pada alur 1 :
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 ReaktorNo. Material QInput (kJ/jam) 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
Total 27.950,6 27.950,5903
4.3. Neraca massa pada Cooler
Fungsi : Untuk menurunkan temperatur produk keluaran Reaktor (R-01) menuju
Separator (S-01).
SabunGliserolH2OGaramParfumT = 80 oCP = 1 atm
Air PendinginT = 28 oC
4
3
COOLER1
SabunGliserolH2OGaramParfumT = 30 oCP = 1 atm
2
Air PendinginT = 48 oC
Panas Masuk
T = 80 ⁰CTref = 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 ⁰CTref = 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 ⁰KTpendingin (out) = 48 ⁰C = 321 ⁰KJumlah 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
Total 26.143,4128 26.143,4123
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) = kg/jam
Total = 9,12059 kg/jam
Safety factor = 20 %
Jadi total kebutuhan steam = 1,2 x
9,12059 kg/jam
= 10,94471 kg/jam
5.2. Unit Penyediaan dan Pengolahan Air
5.2.1. Pemakaian Air Pendingin
Cooler (C-01) = 1.045,7365 kg/jam
Total = 1.045,7365 kg/jam
Air pendingin disirkulasikan sehingga memungkinkan adanya kehilangan
(loss) selama sirkulasi tersebut, karena itu diperlukan penambahan air sebagai make-
up 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 = 750 kg/jam
Perkantoran = 20 kg/jam
Laboratorium = 10 kg/jam
Kantin dan tempat ibadah = 15 kg/jam
Poliklinik = 5 kg/jam
Total (D) = 800 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
Total = 34 HP
= 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 = 750 lumen/m2
Penerangan pabrik = 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
5.4.3. Total Kebutuhan Bahan Bakar
Kebutuhan bahan bakar pada boiler = 0,63689 kg/jam
Kebutuhan bahan bakar pada Generator = 10 5 , 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) = 0,85 kg/l
Kebutuhan bahan bakar =
= 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 Indeks Harga Tahun Indeks Harga
1987 324,00 1995 381,10
1988 342,00 1996 381,70
1989 355,00 1997 386.50
1990 357,60 1998 389,50
1991 361,30 1999 390,60
1992 358,20 2000 394,10
1993 359,20 2001 394,30
1994 368,10 2002 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 Indeks Harga Tahun Indeks Harga
2003 406,03 2010 434,95
2004 410,16 2011 439,08
2005 414,29 2012 443,21
2006 418,42 2013 447,34
2007 422,55 2014 451,47
2008 426,68 2015 455,60
2009 430,81
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.
No. Kode Nama Alat Harga Satuan US$ Jumlah Total Harga US$
1. T-01 Tangki 01 324,9872 1 324,9872
2. T-02 Tangki 02 2.952,538 1 2.952,538
3. T-03 Tangki 03 1.629,604 1 1.629,604
4. T-04 Tangki 04 1.629,604 1 1.629,604
5. T-05 Tangki 05 464,0936 1 464,0936
6. T-06 Tangki 06 2.477,188 1 2.477,188
7. P-01 Pompa 01 426,6073 1 426,6073
8. P-02 Pompa 02 426,6073 1 426,6073
9. P-03 Pompa 03 536,3063 1 536,3063
10. P-04 Pompa 04 463,1736 1 463,1736
11. P-05 Pompa 05 518,0231 1 518,0231
12. P-06 Pompa 06 572,87 1 572,87
12. MT-01 Mixing Tank 01 305,0851 1 305,0851
13. MT-02 Mixing Tank 02 305,0851 1 305,0851
14. R-01 Reaktor 01 9.964,478 1 9.964,478
15. G-01 Grinder 01 30,6989 1 30,6989
16. H-01 Heater 01 55,22314 1 55,22314
17. C-01 Cooler 01 55,22314 1 55,22314
18. B-01 Boiler 01 55,22314 1 55,22314
19. S-01 Separator 01 110,0109 1 110,0109
20. D-01 Dryer 01 16,2055 1 16,2055
TOTAL PURCHASED EQUIPMENT COST 23.318,8382
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 = 1.317.288,96 kgharga per kg = US $ 0.15
Biaya per tahun =1.317.288,96 kg x US $ 0.15/kg
=US $ 197,593.344
NaOH
kebutuhan per tahun = 506.694,96 kgharga per kg = US $ 0.38
Biaya per tahun =506.694,96 kg x US $ 0.38/kg
=US $ 192,544.0848
NaCl
kebutuhan per tahun = 506.694,96 kgharga per kg = US $ 0.25
Biaya per tahun =506.694,96 kg x US $ 0.25/kg
=US $ 126,673.74
Parfum
kebutuhan per tahun = 71.299,44 kgharga per kg = US $ 3.00
Biaya per tahun =71.299,44 kg x US $ 3.00/kg
=US $ 213,898.32
EDTA
kebutuhan per tahun = 2.851,92 kgharga per kg = US $ 0.27
Biaya per tahun =2.851,92 kg x US $ 0.27/kg
=US $ 770.0184
Gliserin
kebutuhan per tahun = 104.040 kgharga per 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 Gaji/bulan (Rp) Total Gaji/bulan
Direktur utama 1 15.000.000 15.000.000
Sekretaris direktur utama 1 2.700.000 2.700.000
Direktur 2 10.000.000 20000000
Sekretaris direktur 2 2.000.000 4.000.000
Kepala bagian 4 5.000.000 20.000.000
kepala seksi 8 3.750.000 30.000.000
Supervisor 2 3.000.000 6.000.000
Operator 23 1.650.000 37.950.000
Dokter 2 2.500.000 5.000.000
Analis laboratorium 4 1.500.000 6.000.000
Staff 18 1.500.000 27.000.000
Pekerja bengkel 2 1.350.000 2.700.000
Pekerja gudang 4 1.250.000 5.000.000
Pengemudi 3 1.000.000 3.000.000
Pemadam kebakaran 2 1.000.000 2.000.000
Security 6 1.000.000 6.000.000
Total 84 192.350.000
Jumlah gaji karyawan perbulan = 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 = US $ 5,960,565.3733
Total Production Cost (TPC)
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
3. Plant Overhead Cost
(50% MR + OL + DSCL) = US $ 235,765.2328
Total Manufacturing Cost (MC) = US $ 2,203,183.97
General Expenses
1. Administrative Cost (20% OL) = US $ 50,011.00
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)
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/tahunHarga 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 US $ 5,832,776.448
Total Production Cost (TPC) 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 rumusDepresiasi = (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) = US $ 5,960,565.3733Pinjaman P (60% TCI) = 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-Pinjaman Bunga Total Hutang Angsuran Sisa Hutang
0 3,576,339.223 0,00 3,576,339.223 0,0000 3,576,339.223
1 3,576,339.223 894,084.806 4,470,424.03 1,514,472.371 2,955,951.659
2 1,788,570.151 738,987.915 3,694,939.574 1,514,472.371 2,180,467.203
3 1,318,882.611 545,116.801 2,725,584.004 1,514,472.371 1,211,111.633
4 731,773.1865 302,777.909 1,514,472.371 1,514,472.371 0,00
Jumlah 2,435,967.431 15,981,759.202 6,057,889.484 9,923,869.718
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) = US $ 894,084.806
Vs (Salvage Value) = US $ 0
Land (L) = US $ 2,000,000.000
CR = 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
= US$ 1,568,823.104
Selling Price = 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
27,34%%
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 :
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.