Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun

(1)

Herri Putra : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Shampoo Dengan Bahan Baku Sodium Layryl Ether Sulfonat Kapasitas Produksi 8.000 Ton / Tahun, 2009.

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN SHAMPOO DENGAN BAHAN BAKU

SODIUM LAYRYL ETHER SULFONAT

KAPASITAS PRODUKSI 8.000 TON / TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

HERRI PUTRA NIM : 060425008

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PEMBUATAN SHAMPOO DENGAN BAHAN BAKU

SODIUM LAYRYL ETHER SULFONAT

KAPASITAS PRODUKSI 8.000 TON / TAHUN

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

HERRI PUTRA NIM : 060425008

Telah diperiksa/disetujui :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Iriany, MSi Erni Misran, ST. MSc NIP : 131 822 286 NIP : 132 258 002

Diketahui,

Koordinator Tugas Akhir

Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi NIP : 132 126 842

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

INTI SARI

Pabrik Shampoo ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 8.000

ton/tahun dengan 340 hari kerja dalam 1 (satu) tahun. Proses yang digunakan

melalui 2 tahap yaitu proses pembuatan Lauryl Ether Sulfonat dan proses

pembuatan shampoo. Pembuatan Lauryl Ether Sulfonat dilakukan melalui proses

pencampuran Lauryl ether dengan oleum 20% di sulfonator (R-101) dengan

temperatur proses 46oC sehingga terbentuk senyawa lauryl ether sulfonat.

Kemudian lauryl ether sulfonat ini dinetralisasi dengan menggunakan NaOH 20%

di dalam neutralizer (R-102) dengan temperatur operasi 51oC maka diperolehlah

senyawa sodium lauryl ether sulfonat.

Pada proses pembuatan shampoo ini, senyawa sodium lauryl ether sulfonat

yang berfungsi untuk menghasilkan busa dicampurkan dengan air, EDTA, dan

ethylene glycol monostearate di dalam mixer (M-201) pada temperatru proses

60oC, kemudian campuran ini ditambahkan hydantoin, citric acid, pewarna dan

parfum shampoo.

Lokasi pabrik ini direncanakan dibangun di daerah Labuhan yang

merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan

adalah 14.929,2 m2.

Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik

sebanyak 153 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan

terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staf.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan

Shampoo, adalah :

• Total modal investasi : Rp. 233.285.671.600,-

• Biaya Produksi : Rp. 281.648.306.800,-

• Hasil penjualan/ tahun : Rp. 366.084.175.100,-

• Laba Bersih : Rp. 59.122.607.850,-

(4)

• Break Even Point (BEP) : 41,65 %

• Return of Investment (ROI) : 25,34 %

• Pay Out Time (POT) : 3,95 tahun

• Internal Rate of Return (IRR) : 36,00 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maaka dapat disimpulkan bahwa pabrik

(5)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

KATA PENGANTAR ...i

INTI SARI ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vi BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1. Latar Belakang ... I-1

1.2. Rumusan Masalah ... I-2

1.3. Tujuan Perancangan ... I-2

1.4. Manfaat Perancangan ... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1. Shampoo ... II-1

2.1.1 Jenis Jenis Shampoo Berdasarkan Bentuknya ... II-3

2.1.2 Jenis Jenis Shampoo Berdasarkan Kegunaannya ... II-3

2.2. Dasar Pemilihan Bahan Baku ... II-5

2.3. Deskripsi Pembuatan Shampoo ... II-5

2.3.1 Proses Pembuatan Sodium Lauryl Ether Sulfonat ... II-5

2.3.2 Proses Pembuatan Shampoo ... II-6

2.4. Bahan-Bahan Baku Pembuatan Shampoo ... II-7

BAB III NERACA MASSA ... III-1 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1. Instrumentasi ... VI-1

6.2. Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-11

(6)

7.1. Kebutuhan Steam ... VII-1 7.2. Kebutuhan Air ... VII-2

7.3. Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-10 7.4. Kebutuhan Listrik ... VII-11

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-11 7.6. Unit Pengolahan Limbah... VII-13

7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-17

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1. Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.2. Tata Letak Pabrik ... VIII-3

8.3. Perincian Luas Tanah ... VIII-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1. Pengertian Organisasi dan Manajemen ... IX-1 9.2. Bentuk Badan Usaha ... IX-1

9.3. Struktur Organisasi ... IX-2 9.4. Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab... IX-3

9.5. Sistem Kerja ... IX-7 9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja ... IX-11

BAB X EKONOMI DAN PEMBIAYAAN ... X-1 10.1. Modal Investasi ... X-1 10.2. Biaya Produksi Total ... X-4

10.3. Total Penjualan ... X-5 10.4. Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.5. Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1 Blok Diagram Sistem Pengendalian Feedback ... VI-4

Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian ... VI-5

Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali ... VI-5

Gambar 6.4 Alat-Alat Pengendali Pada Pabrik Shampoo ... VI-11

Gambar 6.5 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ... VI-12

Gambar 8.1 Tata Letak Lokasi Pabrik ... VIII-11

Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... IX-13

Gambar LD.1 Diagram RF ... LD-95

Gambar LE.1 Harga Peralatan Untuk Tangki Penyimpanan ... LE-5

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perkembangan Ekspor-Impor Shampoo di Indonesia ... I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa di Unit Reaktor 101 ...III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa di Unit Mixer 101 ...III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa di Unit Dekanter 101 ...III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa di Unit Reaktor 102 ...III-2

Tabel 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R-101) ... IV-1

Tabel 4.2 Neraca Panas di Reaktor (R-102) ... IV-1

Tabel 4.3 Neraca Panas di Mixer (M-201) ... IV-1

Tabel 4.4 Neraca Panas di Cooler (E-201) ... IV-2

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi... VI-10

Tabel 7.1 Kebutuhan Steam... VII-1

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2

Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses pada Alat ... VII-3

Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-3

Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli ... VII-4

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-5

Tabel 8.2 Keterangan Gambar ... VIII-6

Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikan ... IX-8

Tabel 9.2 Gaji Karyawan ... IX-9

Tabel LA.1 Komposisi Berbagai Bahan Dalam Shampoo ... LB-1

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan ... LE-2

Tabel LE.2 Indeks Marshall dan Swift ... LE-3

Tabel LE.3 Perincian Harga Peralatan Proses ... LE-6

(9)

Tabel LE.5 Sarana Transportasi... LE-9

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-16

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-18

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-19

Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU R.I No. 17 Thn. 2000 ... LE-21

(10)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam era industrialisasi dewasa ini, pembangunan nasional yang mantap

harus diimbangi dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi yang didukung oleh

sektor industri yang canggih, maju dan berdaya saing kuat. Pengembangan

industri juga diusahakan terhadap perluasan kesempatan dan lapangan pekerjaan,

sehingga sumber daya manusia termanfaatkan.

Indonesia merupakan negara yang kaya akan bahan-bahan alam berpotensi

dan sangat bervariasi. Sumber bahan alam tersebut dapat digunakan untuk

berbagai kebutuhan seperti sebagai bahan pangan, kosmetik, obat-obatan, bahan

baku industri, insektisida, bahan pemberi citra rasa (flavour) dan wangi-wangian

(perfume) dan lain-lain. Hal ini memacu kita untuk melakukan pengembangan

dalam memproduksi produk-produk yang bermutu.

Shampoo sejak dahulu telah dikenal khalayak ramai sebagai salah satu

jenis kosmetik yang paling banyak digunakan. Hingga saat ini hasil produksi

shampoo di Indonesia dipasarkan dalam negeri maupun keluar negeri. Mengingat

potensi dan prospek perkembangan shampoo di masa mendatang sebagai suatu

jenis kosmetik yang sangat dibutuhkan (sesuai dengan tabel 1.1), sehingga

diperlukan suatu ekspansi dengan dorongan dari para investor agar bernilai

ekonomi tinggi dan menciptakan lapangan kerja baru. Mengingat shampoo ini

banyak digunakan oleh masyarakat, perlu juga diperhatikan kualitas bahan baku

yang akan digunakan yaitu dari segi komposisi atau bahan yang terkandung dalam

shampoo. Selain itu, pemilihan bahan baku shampoo dalam hal ini bahan baku

utama (sodium lauryl ether sulphate) sangat berpengaruh juga pada

(11)

Tabel 1.1 Perkembangan ekspor-impor shampoo di Indonesia

Tahun Jumlah impor (kg) Jumlah ekspor (kg)

2002 8.106.941 5.330.160

2003 10.945.261 5.333.146

2004 18.592.913 5.137.151

2005 18.714.339 5.803.913

2006 18.424.775 6.111.579

(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)

1.2. Perumusan masalah

Mengingat sampai saat ini kebutuhan akan shampoo begitu meningkat dan

pembuatan shampoo berkualitas dalam skala industri lebih sedikit di Indonesia,

sementara masyarakat Indonesia lebih suka menggunakan produk yang

berkualitas baik sehingga perlu dilakukan suatu pengembangan untuk

memproduksi shampoo yang berkualitas untuk menarik konsumen dengan

berbagai variasi keunggulan.

1.3. Tujuan PraRancangan Pabrik

Tujuan rancangan pabrik pembuatan shampoo adalah untuk

mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia yang meliputi neraca massa, neraca energi,

operasi teknik kimia, utilitas dan ilmu teknik kimia lainnya sehingga dapat

memberi gambaran kelayakan perancangan pabrik pembuatan shampoo.

1.4. Manfaat PraRancangan Pabrik

Manfaat dari pra perancangan pabrik pembuatan shampoo ini adalah untuk

(12)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Shampoo

Shampoo adalah pro

menghilangkan minyak, debu, serpihan kulit, ketombe, partikel-partikel kotor

yang berasal dari lingkungan dan kotoran lain dari

berasal dari kata champna yang berasal dari bangsa Anglo-Indian yang berarti

memijat. Awalnya shampoo ini berasal dari bunga

secara tradisional digunakan untuk membuat rambut menjadi wangi. Pada tahun

1759, salah satu pengusaha di Inggris bernama Mahomed memperkenalkan

shampoo untuk mandi yang kemudian dikenal dengan istilah Mahomed's Indian

Vapour Baths. Akhirnya pada tahun 1930, Kasey Hebert memperkenalkan

shampoo ini untuk rambut dengan penambahan herbal-herbal. (Sumber :

wikipedia, 2008)

Pada zaman dahulu, di Indonesia shampoo dibuat dari kulit ari dan jerami

padi. Kulit ari dan jerami padi ini dibakar dalam abu dan ditambahkan bahan

alkali, lalu dicampur dengan air sehingga berbentuk seperti bubur. Shampoo ini

dapat membersihkan rambut tetapi menyebabkan rambut menjadi sangat kering.

Setelah itu minyak kelapa digunakan untuk melembabkan rambut tersebut.

Shampoo bekerja dengan melepaskan minyak alami rambut. Sebum adalah

minyak yang disekresi oleh folikel rambut yang siap diserap oleh untaian rambut

dan membentuk lapisan pelindung. Sebum melindungi struktur protein rambut

dari kerusakan, tetapi perlindungan ini menyebabkan suatu akibat lain. Akibat itu

adalah rambut cenderung mengumpulkan kotoran dan serpihan dari kulit kepala

dan rambut. Surfaktan melepaskan sebum dari pori-pori rambut dan dengan

demikian kotoran pada rambut dapat dilepaskan.

Baik sabun dan shampoo mengandung surfaktan. Sabun mengikat minyak

(13)

shampoo menggunakan jenis surfaktan yang berbeda yang seimbang untuk

menghindari pelepasan minyak alami rambut secara berlebihan dari rambut.

Mekanisme kimia shampoo yang mendasari pembersihan rambut adalah mirip

dengan sabun tradisional. Rambut yang tidak rusak mempunyai permukaan

hidrofobik dimana lemak dari kulit seperti sebum melekat, tetapi air pertama kali

tetap ditolak. Lemak tidak mudah dilepaskan dari rambut dengan pembilasan

menggunakan air tawar. Surfaktan anionik secara substansi menghilangkan

ketegangan permukan antarmuka dan memperhitungkan pemindahan sebum dari

pori rambut. Material minyak non polar pada pori rambut dilarutkan dalam

struktur misel surfaktan shampoo dan dihilangkan selama pembilasan. Pembusaan

terjadi karena pemijatan shampoo pada kulit kepala.

Beberapa sifat-sifat shampoo secara umum antara lain :

1. Bersifat homogen

2. Memiliki warna tergantung pada warna yang dinginkan

3. Memiliki aroma tergantung parfum yang diberikan

4. Memiliki pH antara 5,5 – 6,5

5. Mengandung surfaktan anionik aktif sebesar 12 – 14

6. Specific gravity sebesar 1,02 – 1,05 gr/cm3

(Sumber : wikipedia, 2008)

Formula shampoo yang dibuat biasanya digunakan untuk memaksimalkan

kualitas-kualitas seperti di bawah ini :

1. Kemudahan membilas

2. Akhir yang baik setelah pencucian rambut

3. Meminimalkan iritasi mata dan kulit

4. Tidak ada kerusakan pada rambut

5. Terasa lebih tebal dan lembut

6. Terasa harum

7. Tidak mengandung racun

8. Kandungan shampoo dapat diuraikan dengan baik

(14)

Beberapa shampoo ada yang berbentuk mutiara karena adanya penambahan

butiran-butiran yang kecil sekali dari beberapa bahan seperti glikol, derivasi

secara kimia dari asam sitrat. Beberapa produk shampoo dibuat untuk

menghindari kerusakan rambut yang diakibatkan oleh radiasi sinar ultraviolet.dan

shampoo juga dibuat dengan perlakuan medis.

2.1.1 Jenis-jenis Shampoo Berdasarkan Bentuknya

Berdasarkan bentuknya, shampoo dapat dibedakan menjadi beberapa jenis

antara lain

a. Shampoo Padat

Shampoo padat atau shampoo batangan menggunakan surfaktan sabun dan

atau surfaktan lain yang sesuai untuk diformulasi seperti padatan. Sabun

padatan ini harus dilarutkan terlebih dahulu sebelum digunakan.

b. Shampoo Jeli/Gel

Shampoo jeli/gel ini dibuat dengan meningkatkan viskositas dari shampoo

cair biasa. Shampoo ini tidak dapat mengalir tetapi tidak padat, shampoo

ini digunakan dengan cara mengoleskannya pada kulit atau rambut. Pada

zaman dahulu, shampoo ini dibuat dengan melarutkan sabun sodium ke

dalam air panas.

c. Shampoo Pasta/Krim

Shampoo dalam bentuk pasta biasanya dipasarkan dalam bentuk tube atau

botol. Shampoo ini basah dan lebih mudah digunakan daripada shampoo

padat serta lebih cepat larut.

d. Shampoo Kering

Shampoo kering ini berbentuk seperti tepung dan dibuat tanpa

menggunakan air.

2.1.2 Jenis-jenis Shampoo Berdasarkan Kegunaannya

a. Shampoo Anti ketombe

Perusahaan-perusahaan telah mengembangkan shampoo yang secara

(15)

seperti

untuk mengurangi atau membunu

turunan senyawa silikat sering digunakan.

b. Shampoo Alami

Beberapa perusahaan menggunakan bahan-bahan alami (bahan-bahan dari

tumbuh-tumbuhan) seperti ekstrak tanaman atau minyak-minyak tanaman.

Bahan-bahan tambahan ini dikombinasi dengan satu atau lebih surfaktan.

c. Shampoo Bayi

Shampoo untuk bayi dan anak-anak dibuat dengan efek iritasi yang sangat

kecil dan biasanya cenderung diproduksi dengan sangat sedikit

menyebabkan kepedihan pada mata. Hal ini disempurnakan dengan satu

atau lebih formulasi di bawah ini :

1. Produk ini kontak dengan mata setelah mengalir dari atas kepala

dengan aliran yang begitu kecil.

2. Menyesuaikan pH shampoo dengan pH air mata dan dibuat dengan

menyesuaikan juga dengan keadaan kulit kepala.

3. Menggunakan satu surfaktan atau dikombinasi untuk membuat iritasi

yang sangat kecil.

4. Menggunakan surfaktan anionik dalam bentuk polietoksilat sintesis

glikolemak dan atau polietoksilat sintetis monogliserida, dimana

surfaktan menetralkan kepedihan mata dari surfaktan yang lain tanpa

membuat pengaruh anastesi dari alkil polietoksilat atau alkil fenol

polietoksilat.

Perbedaan dalam keempat formulasi di atas tidak mengatasi secara

lengkap kontroversi penggunaan kandungan-kandungan shampoo untuk

meredakan kepedihan mata oleh kandungan-kandungan lain. Formulasi 3

dan 4 sering menghasilkan keberagaman surfaktan yang digunakan pada

shampoo bayi daripada shampoo-shampoo lain. Surfaktan sulfonat

monoanionik dan peningkatan viskositas atau penstabilan busa

(16)

d. Shampoo Hewan

Shampoo pada hewan seperti anjing dan kucing harus diformulasi secara

khusus karena kulit hewan-hewan ini mempunyai lapisan-lapisan sel yang

sangat berbeda dengan kulit manusia. Kulit kucing mempunyai 2-3 lapisan

sel dan kulit anjing 3-5 lapisan. Sementara kulit manusia 10-15 lapisan. Ini

adalah contoh yang jelas mengapa shampoo bayi tidak digunakan pada

anjing, kucing atau binatang peliharaan lainnya.

Shampoo-shampoo hewan dapat mengandung insektisida atau bahan

pengobatan lainnya untuk pembersihan kulit dari parasit seperti kutu atau

kudis (luka-luka). Hal ini mengapa shampoo ini tidak pernah digunakan

pada manusia.

2.2 Dasar Pemilihan Bahan Baku

Pada proses pembuatan shampoo ini akan digunakan bahan utama yaitu

sodium lauryl ether sulfonate, dimana bahan ini dibuat dari lauryl ether (C12) dan

oleum. Jika persenyawaan lauryl (C12) ini digunakan pada shampoo, bahan ini

dapat menghasilkan busa sekaligus meningkatkan stabilitas busa, meningkatkan

kekuatan pencucian, memiliki kekentalan yang stabil, dan yang paling penting

adalah persenyawaan ini merupakan persenyawaan yang paling baik untuk

membuat surfaktan dibandingkan yang lain. Penggunaan oleum pada pembuatan

shampoo ini hanya dimaksudkan untuk membantu proses pembuatan sodium

lauryl ether sulfonate yaitu pada proses sulfonasi.

2.3 Deskripsi Pembuatan Shampoo

2.3.1 Proses Pembuatan Sodium Lauryl Ether Sulfonat

Lauryl ether dicampurkan dengan oleum 20% di sulfonator (R-101) yang

dilengkapi dengan pengaduk dan jaket0 pendingin, dipanaskan pada suhu 46oC

dengan tekanan 1 atm, waktu tinggal 4 jam. Reaksinya adalah sebagai berikut :

C12H25OC2H4OH + SO3 + H2SO4 C12H25OC2H4O SO3H + H2SO4

(17)

Dalam reaksi ini, asam sulfat tidak ikut bereaksi. Hasil keluaran sulfonator

berupa lauryl ether sulfonat, lauryl ether, ether dan asam sulfat. Hasil keluaran ini

kemudian dimasukkan ke dalam mixer (M-101) dimana air ditambahkan sampai

konsentrasi asam sulfat dari 99% menjadi 78%. Lalu campuran dari mixer

(M-101) menuju dekanter (FL-(M-101). Di dalam dekanter inilah terjadi proses

pemisahan lauryl ether, ether dan asam sulfat karena memiliki perbedaan densitas

yang tinggi. Selain berdasarkan perbedaan densitas, pemisahan asam sulfat dan

lauryl ether sulfonat ini terjadi karena kedua zat ini tidak saling larut.

Kemudian lauryl ether sulfonat ini dinetralisasi dengan menggunakan

NaOH 20% di dalam neutralizer (R-102) dengan temperatur operasi 51oC dimana

reaksinya sebagai berikut :

C12H25OC2H4O SO3H + NaOH C12H25OC2H4O SO3Na + H2O

lauryl ether sulfonat Sodium lauryl ether sulfonat

Hasil keluaran sodium lauryl ether sulfonat ini kemudian digunakan untuk

pembuatan shampoo.

2.3.2 Proses Pembuatan Shampoo

Air yang telah dipanaskan pada suhu 60oC dimasukkan ke dalam mixer

(M-201), selanjutnya dimasukkan EDTA, ethylene glycol monostearate. Setelah

campuran ini larut, lalu dimasukkan sodium lauryl ether sulfonate dan di aduk

lagi sampai homogen. Penambahan sodium lauryl ether sulfonate ini di gunakan

agar shampoo yang dihasilkan dapat memberikan busa. Setelah tercapai kondisi

yang homogen, campuran ini kemudian didinginkan sampai suhu 40oC dan

selanjutnya ke dalam mixer (M-202) akan dimasukkan sodium lauryl sarcisonate,

cocoamido prophyl betain, lauryl glucuside, coconut diethanol amide, dimethiconol dan poliquartenium dan di aduk sampai homogen.

Kemudian campuran ini ditambahkan hydantoin, citric acid, pewarna dan

parfum shampoo. Seluruh bahan ini akan dicampur sampai homogen. Campuran

(18)

storage tank ini shampoo dibiarkan sampai suhu ruang (25oC – 30oC) sebelum di kemas (packing) dan dipasarkan.

2.4 Bahan-bahan Baku Pembuatan Shampoo

2.4.1 Sodium Lauryl Ether Sulfonate

Sifat-sifat umum :

1. Merupakan surfaktan anionic sebesar 68% - 73%

2. Memiliki nilai pH sebesar 7,0 – 9,0

3. Mengandung sodium sulfat sebesar 1% (maksimum)

4. Mengandung sodium klorida sebesar 0,1% (maksimum)

5. Mengandung dioksan sebesar 30 ppm (maksimum)

6. Merupakan pasta berwarna kuning transparan

7. Dibuat dari fatty alcohol

8. Biasanya digunakan sebagai surfaktan pada pembersih dalam bahan

kosmetik

2.4.2 Oleum 20%

Sifat-sifat umum :

1. Berat molekul : 178,14 gr/mol

2. Titik didih : 327,61oC

3. Titik leleh : 21oC

4. Densitas : 1930 kg/m3

5. Viskositas : 8,7 cp

6. berwujud cair

7. tidak berwarna

8. Bersifat menarik air dan mudah larut dalam air

9. Sangat korosif dan mudah meledak

(19)

2.4.3 Natrium Hidroksida Sifat-sifat umum :

1. Berat molekul : 40 gr/mol

2. Titik didih : 1390oC

4. Temperatur kritis : 2546,85oC

5. Tekanan kritis : 249,998 atm

6. Kapasitas panas : -36,56 kkal/kg.oC

7. Densitas : 1090,41 kg/m3

8. Panas pembentukan : -47,234 kkal/kmol

9. Merupakan padatan berwarna putih

10.Dapat mengabsorpsi uap air dan CO2 dari udara

11.mudah larut dalam air

2.4.4 Sodium Lauryl Sarcosinate

Sifat-sifat umum :

1. Merupakan surfaktan anionik

2. Merupakan cairan tak bewarna

3. Larut dalam pelarut organic, glikol dan gliserin

4. Dapat menghasilkan busa

5. Tegangan permukaan : 27,2 mN/m

6. Konsentrasi misel kritis : 2,35 gr/L

7. Banyak digunakan pada industri shampoo, sabun dan pasta gigi.

2.4.5 Cocoamido Prophyl Betain

Sifat-sifat umum :

1. Spesifik gravity : 1,045 – 1,070 (20oC)

3. Kandungan air sebesar 63% – 65%

4. Mengandung natrium klorida sebesar 4,5% - 6,0%

(20)

6. Mengandung amin amida maksimal 3%

7. Mengandung gliserin maksimal 3%

8. Mengandung asam glikolat maksimal 7000 ppm

2.4.6 Coconut Diethanol Amide

Sifat-sifat umum :

1. Mengandung amida minimal 90%

3. Mengandung amina bebas sebesar 5% (maksimum)

4. Viskositas pada 20oC sebesar 800 mPas

5. Merupakan cairan berwarna kuning

6. Merupakan bahan pembuat busa

2.4.7 Lauryl Glucuside

Sifat-sifat umum :

1. Kandungan air sebesar 47% - 50%

3. Mengandung free fatty alcohol sebesar 1,0% (maks)

4. Viskositas (40oC) sebesar 2000 – 4000 m.Pa.s

5. Densitas (40oC) 1,07 – 1,08 gr/cm3

6. Kandungan abu sebesar 2,0% (maks)

7. Dibuat dari glukosa dan lauril alkohol

2.4.8 Dimethiconol Sifat-sifat umum :

1. Merupakan cairan kental berwarna putih seperti susu

2. Mengandung padatan sebesar 52%

3. Viskositas pada suhu 25oC sebesar 500 cps

4. Memiliki nilai (pH) sebesar 6-8

5. Mengandung dimetikonol

(21)

2.4.9 Poliquartenium

Sifat-sifat umum :

1. Viskositas 350 cps

2. Mengandung 0,8 – 1,1 % nitrogen (N2)

3. Digunakan sebagai pelembab pada bahan kosmetik

2.4.10 EDTA

Sifat-sifat umum :

2. Densitas : 0,86 gr/cm3

3. Titik leleh : 237 – 245oC

4. Terdekomposisi pada suhu 245oC

5. Kelarutan dalam air sebesar 0,1 gr/l (20oC)

6. Kelarutan dalam air sebesar 0,5 gr/l (90oC)

7. Dibuat dari 1,2 diaminoetana, formaldehid, air dan natrium sianida

2.4.11 Ethylene Glycol Mono Stearate

Sifat-sifat umum :

1. Berwarna putih kekuking-kuningan

2. Warna menurut Lovibond 5¼” sebesar 2,5 R 15Y (maks)

3. Mengandung air sebanyak 1,0% (maksimum)

4. Titik leleh : 55-60oC

5. Angka asam : 2 (maks)

6. Angka iodine : 2 (maks)

7. Angka penyabunan : 178-188

2.4.12 Hydantoin

Sifat-sifat umum :

(22)

4. Merupakan hasil sintesis dari 5-metildantoin dan potassium sianat

5. banyak digunakan dalam industri farmasi dan bahan kosmetik

6. Banyak terdapat dan buah jeruk atau buah asam-asaman

7. Banyak digunakan sebagai bahan aditif pada bahan makanan

2.4.13 Citric Acid

Sifat-sifat umum :

2. Densitas : 1,665 gr/cm3

4. Titik didih : 175oC

5. Kelarutan dalam air : 133 gr/100 mm (20oC)

6. Merupakan serbuk kristal berwarna putih

7. Larut dalam etanol anhidrat pada suhu 15oC

8. Banyak terdapat dan buah jeruk atau buah asam-asaman

9. Banyak digunakan sebagai bahan aditif pada bahan makanan

2.4.14 Parfum (Green Silk)

2. Merupakan zat cair bening

3. Memiliki indeks bias 1,446 – 1,466 (20oC)

4. Berwarna agak kekuning-kuningan

5. Banyak digunakan sebagai bahan aditif

2.4.15 Pewarna

1. Densitas cairan sebesar 0,49 gr/cm3

(23)

2.4.16 Air (H2O)

Sifat-sifat umum :

2. Densitas : 0,99708 gr/cm3 (25oC)

3. Titik didih : 100oC (1 atm)

4. Titik beku : 0oC (1 atm)

5. Viskositas : 0,8937 cp (25oC)

6. Tekanan uap : 23,76 mmHg (25oC)

7. Kapasitas panas : 1 kal/g

8. Panas laten peleburan (es) : 80 kal/g

9. Panas laten pengembunan : 540 kal/g

10.Sebagai pelarut universal

(24)

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas pabrik : 8.000 kg/tahun

Waktu operasi : 340 hari/tahun

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : kg/jam

3.1 Reaktor 101 (R-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa di Unit Reaktor 101

Bahan Masuk(kg/jam) Keluar (kg/jam)

1 2 3

Lauril Eter Sulfat - - 69,7197

Lauryl ether 52,2500 - 0,5225

Ether 2,7500 - 2,7500

Asam Sulfat - 71,7870 71,7870

Air - 0,9087 0,9087

SO3 - 18,1739 0,1817

Sub total 55,0000 90,8696 -

Total 145,8696 145,8696

3.2 Mixer 101 (M-101)

Tabel 3.2 Neraca Massa di Unit Mixer 101

Bahan Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

3 4 5

Lauril Eter Sulfat 69,7197 - 69,7197

Lauryl Ether 0,5225 - 0,5225

Ether 2,7500 - 2,7500

Asam Sulfat 71,7870 - 72,0096

Air 0,9087 19,4017 20,2695

SO3 0,1817 - -

Sub total 145,8696 19,4017 -

(25)

3.3 Dekanter 101 (FL-101)

Tabel 3.3 Neraca Massa di Unit Dekanter 101

Bahan Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

5 6 7

Lauril Eter Sulfat 69,7197 69,7197 0,0000

Lauryl Ether 0,5225 0,0261 0,4964

Ether 2,7500 0,1375 2,6125

Asam Sulfat 72,0096 3,6005 68,4091

Air 20,3104 1,0155 19,2949

Sub total 74,4993 90,8129

Total 165,3122 165,3122

3.4 Reaktor 102 (R-102)

Tabel 3.4 Neraca Massa di Unit Reaktor 102

6 10 11

SodiumLauril Eter Sulfat - - 73,9208

NaOH - 8,9061 0,0000

Lauryl Ether 0,0261 - 0,0261

Ether 0,1375 - 0,1375

Asam Sulfat 3,6005 - 3,6005

Air 1,0155 35,6245 40,6478

Lauril Eter Sulfat 69,7197 - 0,6972

Sub total 74,4993 44,5306

Total 119,0299 119,0299

3.5 Mixer 102 (M-102)

8 9 10

NaOH 8,9061 - 8,9061

Air 0,1818 35,4427 35,6245

Subtotal 9,0879 35,4427

(26)

3.6 Mixer 201 (M-201)

Bahan

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

12 13 14 17 15

Sodium Lauril Eter

Sulfat 119,0299 119,0299

Sodium Lauril Eter

Coocoamido P Betain

Coconut Diethanol

amide

lauryl glucoside

Dimethiconol

Poliquartenium

EDTA 0,9919 0,9919

Ethylene Glycol

M.stearat 39,6766 39,6766

Hydantoin

Asam Sitrat

Parfum

Pewarna

Air 649,7050 649,7050

Subtotal 119,0299 0,9919 39,6766 649,7050

(27)

3.7 Mixer 202 (M-202)

Tabel 3.7 Neraca Massa di Unit Mixer 202 Lanjutan

16 18 19 20 21 22

Sodium Lauril Eter Sulfat 119,0299

Sodium Lauril Eter 49,5958

Coocoamido P Betain 49,5958

Coconut D. amide 14,8787

lauryl glucoside 39,6766

Dimethiconol 14,8787

Poliquartenium

EDTA 0,9919

Ethylene Glycol mstearat 39,6766

Hydantoin

Asam Sitrat

Parfum

Pewarna

Air 649,7050

Tabel 3.7 Neraca Massa di Unit Mixer 202 (Sambungan)

Keluar (kg/jam)

23 24 25 26 27 28

Sodium Lauril Eter Sulfat 119,0299

Sodium Lauril Eter 49,5958

Coocoamido P Betain 49,5958

Coconut D. amide 14,8787

lauryl glucoside 39,6766

Dimethiconol 14,8787

Poliquartenium 2,9757 2,9757

EDTA 0,9919

Ethylene Glycol mstearat 39,6766

Hydantoin 1,9838 1,9838

Asam Sitrat 2,4798 2,4798

Parfum 5,9515 5,9515

Pewarna 0,4960 0,4960

Air 649,7050

(28)

= 8094,0351 ton/tahun

BAB IV NERACA PANAS

Basis Perhitungan : 1 hari operasi

Satuan Operasi : kJ/jam

Temperatur Basis : 25oC (298,15 K)

4.1 Reaktor (R-101)

Tabel 4.1 Neraca Panas di Reaktor (R-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 593,1392 -

Produk - 3.173,6647

Steam 282.323,4226 -

Reaksi - 279.742,8972

Total 282.916,5618 282.916,5618

4.2 Reaktor (R-102)

Tabel 4.2 Neraca Panas di Reaktor (R-102)

Umpan 3.428,4789 -

Produk - 9.774,8707

Steam 1.436.266,159 -

Reaksi - 1.429.915,1546

Total 1.439.690,0253 1.439.690,0253

4.3 Mixer (M-201)

Tabel 4.3 Neraca Panas di Mixer (M-201)

Umpan 69774,1532 -

Produk - 110.494,8459

Steam 40.720,6927 -

(29)

4.3 Cooler (E-201)

Tabel 4.3 Neraca Panas di Cooler (E-201)

Komponen

Masuk

(kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 110.494,8459 -

Produk - 47.246,2717

Air pendingin -63.248,5743 -

(30)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

Dari hasil perhitungan peralatan pada Lampiran C, maka dibuatlah data

spesifikasi peralatan yang digunakan pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan

Shampoo sebagai berikut :

5.1 Tangki Penyimpanan Lauril Eter (TT-101)

Fungsi : Untuk menyimpan lauril eter

Jenis : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : T = 300C ; P = 1 atm

Jumlah : 1 unit

Kapasitas tangki : 10,4485 m3

Diameter tangki : 2,2000 m

Tinggi silinder : 2,7500 m

Tinggi tangki : 2,7500 m

Pdesain : 244,1944 kPa

Tebal silinder : 0,2769 in

5.2 Pompa Tangki Penyimpanan Lauril Eter (J-101)

Fungsi : Untuk memompa lauril eter ke reaktor (R-101)

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(31)

- Diameter pompa : 0,1618 in

- Schedule number : 40

- Kecepatan alir : 0,25 ft/s

- Total friksi : 1,5785 ft.lbf/lbm

- Kerja poros : 4,5785 ft.lbf/lbm

- Daya pompa : 1/2 hp

- Bahan konstruksi : Commercial steel

5.3 Tangki Penyimpanan Oleum (TT-102)

Fungsi : Untuk menyimpan oleum

Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C

Kondisi operasi : T = 30oC ; P = 1 atm

Jumlah : 1 unit

5.4 Pompa Tangki Penyimpanan Oleum (J-102)

Fungsi : Untuk memompa oleum ke reaktor (R-101)

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

- Debit pompa : 0,0005 ft3/s

- Schedule number : 40

(32)

5.5 Reaktor Sulfonasi (R-101)

Fungsi : Tempat terjadi reaksi sulfonasi

Jenis : Mixed flow reactor

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Pengaduk : - Jenis pengaduk : Propeller 3 blades

- Diameter pengaduk : 0,7205 ft

- Kecepatan pengaduk : 0,5 rps

- Daya pengaduk : 1/2 hp

Jacket : - Diameter : 0,7097

- Tebal : 0,1527 in

5.6 Pompa Reaktor (J-103)

Fungsi : Untuk memompa campuran dari reaktor (R-101) ke

mixer (M-101)

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(33)

5.7 Mixer (M-101)

Fungsi : Untuk menurunkan konsentrasi asam sulfat

Jenis : Silinder vertikal dengan dasar ellipsoidal dan tutup datar

Jumlah : 1 unit

- Kecepatan pengaduk : 0,5 rps

5.8 Pompa Mixer (J-104)

Fungsi : Untuk memompa campuran dari mixer (M-101) ke

decanter (FL-101)

Jumlah : 1 unit

(34)

5.9 Dekanter (FL-101)

Fungsi : Untuk memisahkan campuran asam sulfat dan

LES

Bentuk : Silinder horizontal

Jumlah : 1 buah

Jumlah : 1 unit

5.10 Pompa Dekanter (J-105)

Fungsi : Untuk memompa campuran dari decanter ke reaktor

102

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(35)

5.11 Pompa Dekanter (J-106)

Fungsi : Untuk memompa H2SO4 sisa dari dekanter ke tangki

TT-103

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

5.12 Tangki Asam Sulfat (TT-103)

Fungsi : Untuk menyimpan campuran asam sulfat

Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C

Jumlah : 1 unit

(36)

5.13 Silo NaOH (G-101)

Fungsi : Untuk menyimpan padatan NaOH

Jenis : Silinder vertikal dengan dasar runcing 30o dan tutup

datar

Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-316 grade C

Jumlah : 1 unit

5.14 Conveyor (C-101)

Fungsi : Mengangkut NaOH dari silo ke elevator

Jenis : Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Laju volumetrik : 0,0005 ft3/s

Daya : 0,00004 hp

5.15 Elevator (C-102)

Fungsi : Mengangkut NaOH dari conveyor ke mixer 102

Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

(37)

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

- Ukuran bucket = (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar bucket = 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket = 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran = 43 rpm

- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

- Daya = 0,0003 hp

5.16 Mixer (M-102)

Fungsi : Untuk menghilangkan warna campuran

Jenis : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup

ellipsoidal.

Jumlah : 1 unit

Pengaduk : - Jenis pengaduk Propeller 3 blades

- Kecepatan pengaduk : 1 rps

5.17 Pompa Mixer (J-107)

Fungsi : Untuk memompa campuran dari mixer 102 ke reaktor

102

Jumlah : 1 unit

(38)

- Kecepatan alir : 1 ft/s

5.18 Reaktor Netralisasi (R-102)

Fungsi : Tempat terjadi reaksi netralisasi

Jenis : Mixed flow reactor

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C

Jumlah : 1 unit

Pdesain : 131,6504 psi

Jacket : - Diameter : 0,5324 m

- Tebal : 0,1447 in

5.19 Pompa Reaktor (J-108)

Fungsi : Untuk memompa campuran dari reaktor 102 ke tangki

SLES

(39)

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

5.20 Tangki Penyimpanan Sodium Lauril Eter Sulfat (TT-104

Fungsi : Untuk menyimpan Sodium Lauril Eter Sulfat.

Jumlah : 1 unit

5.21 Pompa Sodium Lauril Eter Sulfat (J-201)

Fungsi : Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201.

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(40)

5.22 Mixer (M-201)

Fungsi : Untuk mencampurkan bahan-bahan pembuat shampoo

ellipsoidal.

Kondisi operasi : T = 60C ; P = 1 atm

Jumlah : 1 unit

5.23 Pompa Mixer (J-202)

Fungsi : Untuk memompa campuran dari mixer 201 ke heater.

Jumlah : 1 unit

(41)

5.24 Cooler (E-201)

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran dari 60oC

menjadi 40oC

Jenis : 2-4 Shell and Tube heat Exchanger

Jumlah : 1 unit

Jenis tube : 18 BWG

Diameter dalam, ID : 13,25 in

Diameter luar, OD : 3/4 in

Panjang tube : 9 ft

Jumlah tube : 102 ft

5.25 Mixer (M-202)

Fungsi : Untuk mencampurkan bahan-bahan pendukung shampoo

ellipsoidal.

Kondisi operasi : T = 40C ; P = 1 atm

Jumlah : 1 unit

(42)

5.26 Pompa Mixer (J-203)

Fungsi : Untuk memompa SLES dari tangki SLES ke mixer 201.

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

5.27 Tangki Penyimpanan Shampoo (TT-201)

Fungsi : Untuk menyimpan shampoo

(43)

Kapasitas tangki : 27,2068 m3/unit

5.28 Gudang Bahan Baku

Fungsi : Untuk penyimpanan bahan baku.

Jenis : Gudang beton

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 unit

Volume : 48 m3

Panjang : 4 m

Lebar : 3 m

Tinggi : 4 m

5.29 Tangki penyimpanan sodium lauryl sarcisonat (TT-202)

Fungsi : Untuk menyimpan sodium lauryl sarcisonate

Jumlah : 1 unit

5.30 Pompa sodium lauryl sarcisonat (J-204)

(44)

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

5.31 Tangki penyimpanan cocoamido prophyl betain (TT-203)

Fungsi : Untuk menyimpan cocoamido prophyl betain

Jumlah : 1 unit

5.32 Pompa cocoamido prophyl betain (J-205)

Fungsi : Untuk memompa CPB dari tangki CPB ke mixer 202

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(45)

5.33 Tangki penyimpanan lauryl glucoside (TT-204)

Fungsi : Untuk menyimpan lauryl glucoside

Jumlah : 1 unit

5.34 Pompa lauryl glucoside (J-206)

Fungsi : Untuk memompa lauryl glucoside dari tangki lauryl

glucoside ke mixer 202

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(46)

5.35 Tangki penyimpanan ethylene glycol monostearate (TT-205)

Fungsi : Untuk menyimpan ethylene glycol monostearate

Jumlah : 1 unit

5.36 Pompa ethylene glycol monostearate (J-207)

Fungsi : Untuk memompa EGMS dari tangki EGMS ke mixer

202

Jumlah : 1 unit

Spesifikasi :

(47)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol

untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang

diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal

yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka

operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol

dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam

kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut

adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang

paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator),

pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja

dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan

secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk

(48)

viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi

cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen –

instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan

pengolahan (Timmerhaus, 2004).

Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen

adalah (Considine,1985) :

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik,

konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan

kelembaban, dan variabel lainnya.

Secara umum, kerja dari alat – alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian

yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen

pada suatu peralatan proses bergantung pada petimbangan ekonomis dan sistem

peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat – alat instrumentasi juga harus

ditentukan apakah alat – alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control)

atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian

peralatan (automatic control). (Perry,1999).

Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :

− Pengendalian secara manual

Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem

pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan

begitu banyak instrumentasi dan instatalasinya. Namun pengendalian ini

berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah

manusia yang tidak lepas dari kesalahan.

− Pengendalian secara otomatis

Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara

otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia

masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam

pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat

sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.

(49)

− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

− Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

− Sistem kerja lebih efisien

− Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen – instrumen

adalah (Timmerhaus, 2004) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran

2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan

4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

6.1.1 Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan Shampoo

adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :

− Mempertahankan variabel – variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang

kecil.

− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik pembuatan shampoo ini

sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan

alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.

6.1.2 Jenis – Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali

Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan

mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan

(50)

1. Feedback control

Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran

dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk

mengendalikan variabel yang dimanipulasi.

2. Feedforward control

Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan

untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.

3. Adaptive control

Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis

sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang

dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada

controller (selain set point pada input dari sensor)

4. Inferential control

Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara

langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel

yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan,

variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu

persamaan matematika.

Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik)

berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem

pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :

controller

Elemen Pengendali

Akhir

Proses

measuring device

+

(51)

Gambar 6.1 Blok Diagram Sistem Pengendalian Feedback

Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor

untuk mendeteksi nilai masing – masing variabel proses. Sedangkan variabel

proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung

kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :

a. Konsentrasi

b. Kepadatan (density) dan spesific gravity

c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)

d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity)

Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah

[image:51.595.122.531.324.619.2]

penganalisis (analyzer).

Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat

variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan

proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur,

ELEMEN PENGENDALI

PROSES ELEMEN

PENGUKURAN

ELEMEN PRIMER

ELEMEN PENGENDALI AKHIR

GANGGUAN

(52)

cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki.

Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah – ubah. Sensor

diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah

[image:52.595.109.547.220.398.2]

ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.

Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :

a. Elemen Primer (Primary Element)

Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu

variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan

menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan

tergantung variabel proses yang ada.

− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.

− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.

− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.

− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll. b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)

Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai

yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga

pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.

− Tipe Konvensional h

LEVEL CONTROLER

CONTROL

O A A G

LEVEL

(53)

Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.

− Tipe Smart

Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses

sinyal.

c. Elemen Pengendali (Controlling Element)

Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang

kemudian dibandingkan dengan