Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat Dari RBDPs (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun

(1)

Ade Friadi Lubis : Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat Dari RBDPs (Refined Bleached Deodorized

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009.

PRA-RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN SABUN PADAT DARI RBDPs (REFINED

BLEACHED DEODORIZED PALM STEARIN)

DENGAN KAPASITAS 600.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik

DISUSUN OLEH :

NAMA : ADE FRIADI LUBIS

NIM : 080425036

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN SABUN PADAT DARI REFINED BLEACHED DEODORIZED PALM STEARIN (RBDPS)

FRAKSI MINYAK SAWIT KAPASITAS 600.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Oleh

ADE FRIADI LUBIS NIM : 080425036

Diajukan / Telah diperiksa Oleh :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Dr. Ir Rosdanelli Hasibuan, MT Rondang Tambun ST, MT

NIP: 132 096 129 NIP: 132 282 133

Koordinator Tugas Akhir

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

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul:

“Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat dari Refined Bleached Deodorized Palm Stearin Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun”.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1. Ibu Dr,Ir. Rosdanelli Hasibuan MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Rondang Tambun ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng.Ir. Irvan, Msi, selaku Koordinator Tugas Akhir.

4. Ibu Renita Manurung ST, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia. 5. Bapak dan Ibu Dosen serta Pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara

6. Kedua Orang Tua, Kakak dan Adik Penulis atas Doa, bimbingan dan motivasi yang diberikan hingga saat ini.

7. Sahabat – sahabat Penulis, Hera Desi Natalia, Debora, Yuandi, Feri, Herman, Joe, Jimmy, Rustam, Jojor, Mitik, Cika, Rita, Midun, Yephen, Lisbet.

(4)

Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman Penulis, untuk itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi para pembaca. Terima Kasih

Medan, Juli 2009 Penulis,

(5)

INTISARI

Sabun merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting. Karena hampir semua manusia di seluruh bagian bumi memakai sabun untuk berbagai keperluan hidupnya. Selain itu sabun juga dipakai dalam dunia industri. Kebutuhan konsumen akan sabun semakin meningkat tiap tahunnya. Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat ini, sabun diperoleh dari reaksi saponifikasi miyak/lemak dengan basa alkali Natrium Hidroksida dengan kondisi operasi 900C dan tekanan 1 atm. Bahan baku yang digunakan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat ini yaitu Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS).

Direncanakan Pabrik Pembuatan Sabun Padat ini memproduksi sekitar 600.000 ton/tahun dengan 300 hari kerja dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Perbaungan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara dengan luas areal 10.000 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 163 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur, dengan struktur oganisasi sistem garis.

Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Sabun Padat dari RBDPS ini adalah sebagai berikut :

• Modal Investasi = Rp. 20.753.169.622.583,- • Biaya Produksi = Rp. 15.164.921.299.107,- • Laba Bersih = Rp. 7.246.647.590.625,-

• Profit Margin = 40,57 %

• Break Even Point (BEP) = 15,86 %

• Return On Investment (ROI) = 39,92 %

• Pay Out Time (POT) = 2,5 tahun

• Return On Network (RON) = 58,2 %

• Internal Rate of Return (IRR) = 49,46 %

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTI SARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... 3

1.4 Manfaat Rancangan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES ... 4

2.1 Sejarah Sabun ... 4

2.2 Saponifikasi ... 5

2.3 Jenis – jenis Sabun ... 8

2.4 Sifat – sifat Bahan Baku ... 10

2.4.1 Bahan Baku Utama ... 10

2.4.2 Bahan Baku Pembantu ... 13

2.5. Proses – proses Pembuatan Sabun ... 17

2.5.1. Proses Saponifikasi Trigliserida ... 18

2.5.2. Proses Netralisasi Asam Lemak ... 19

2.5.3. Proses Saponifikasi Metil Ester Asam Lemak ... 20

2.6. Pemilihan Proses ... 21

2.7. Deskripsi Proses ... 22

2.7.1. Tahap Persiapan Umpan ... 22

2.7.2. Tahap Reaksi Saponifikasi Trigliserida ... 23

(7)

BAB III NERACA MASSA ... 25

3.1 Neraca Massa Mixer ... 25

3.2 Neraca Massa Reaktor ... 26

3.3 Neraca Massa Separator ... 27

3.4 Neraca Massa Tangki Pencampur ... 27

3.5 Neraca Massa Flash Drum ... 28

3.6 Neraca Massa Vacum Dryer ... 28

BAB IV NERACA PANAS ... 29

4.1 Neraca Panas Pada Tangki RBDPS ... 29

4.2 Neraca Panas Pada Reaktor ... 30

4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur ... 31

4.4 Neraca Panas Pada Flash Drum ... 32

4.5 Neraca Panas Vacum Spray Chamber ... 32

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... 33

5.1 Tangki Bahan Baku RBDPS (T - 101) ... 33

5.2 Tangki Bahan Baku NaOH (T - 102) ... 33

5.3 Tangki Pelarut NaOH (M - 101) ... 33

5.4 Tangki Reaktor (R - 101) ... 34

5.5 Separator (S - 101) ... 35

5.6 Tangki Bahan Baku Gliserin (T - 103) ... 35

5.7 Tangki Bahan Baku EDTA ... 35

5.8 Tangki Pencampur (TP - 101) ... 36

5.9 Flash Drum (FD - 101) ... 36

5.10 Dryer (V - 101) ... 37

5.11 Cyclone Separator (CS - 101) ... 37

5.12 Tangki Bahan Baku Pewangi (T - 105) ... 38

5.13 Bar Soap Finishing Machine (BSFM) ... 38

5.14 Gudang Produk (G - 101) ... 38

5.15 Pompa RBDPS (P – 101) ... 39

(8)

5.17 Pompa Reaktor (P - 103) ... 39

5.18 Pompa Separator (P - 104) ... 40

5.19 Pompa Gliserin (P - 105) ... 40

5.20 Pompa Tangki Pencampur (P - 106) ... 41

5.21 Pompa Flash Drum (P - 107) ... 41

5.22 Pompa Tangki Parfum (P - 108) ... 42

5.23 Screw Conveyor (SC - 101) ... 42

5.24 Belt Conveyor (BC – 101/102) ... 43

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... 44

6.1 Instrumentasi ... 44

6.2 Keselamatan Kerja ... 47

6.3. Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Sabun Padat ... 48

6.3.1 Perlindungan Otomatis ... 49

6.3.2 Perlindungan Fisik ... 50

BAB VII UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH ... 54

7.1 Kebutuhan Air ... 54

7.1.1 Kebutuhan Air Proses ... 54

7.1.2 Kebutuhan Uap (Steam) ... 55

7.1.3 Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... 55

7.2 Pengendapan ... 57

7.3 Filtrasi ... 57

7.4 Demineralisasi ... 58

7.4.1 Penukar Kation (Cation Exchanger) ... 58

7.4.2 Penukar Anion (Anion Exchanger) ... 59

7.5 Deaerator ... 61

7.6 Kebutuhan Bahan Kimia ... 61

7.7 Kebutuhan Listrik ... 62

7.8 Kebutuhan Bahan Bakar ... 62

7.9 Unit Pengolahan Limbah ... 64

(9)

7.11 Bak Netralisasi ... 65

7.12 Pengolahan Limbah dengan Sistem Lumpur Aktif ... 66

7.13 Tangki Sedimentasi ... 70

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... 72

8.1 Lokasi Pabrik ... 72

8.2 Tata Letak Pabrik ... 74

8.3 Kebutuhan Areal Untuk Pendirian Pabrik ... 75

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 78

9.1 Organisasi Perusahaan ... 78

9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... 79

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ... 79

9.1.3 Bentuk Organi sasi Garis dan Staf ... 80

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ... 80

9.2 Manajemen Perusahaan ... 80

9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... 82

9.4 Struktur Organisasi ... 83

9.5 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... 84

9.5.1 Rapat Umum Pemegang Saham ... 84

9.5.2 Dewan Komisaris ... 84

9.5.3 Direktur ... 85

9.5.4 Sekretaris ... 85

9.5.5 Manajer Produksi ... 85

9.5.6 Manajer Teknik ... 85

9.5.7 Manajer Umum dan Keuangan ... 86

9.5.8 Manajer Pemasaran ... 86

9.5.9 Kepala Bagian Produksi ... 86

9.5.10 Kepala Bagian Teknik ... 86

9.5.11 Kepala Bagian Utilitas ... 86

9.5.12 Kepala Bagian Umum dan Keuangan ... 87

(10)

9.5.14 Kepala Bagian R & D, QC / QA ... 87

9.6 Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... 87

9.6.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ... 88

9.6.2 Pengaturan Jam Kerja ... 89

9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja ... 90

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) ... X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ... X-2 10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ... X-4 10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ... X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.5.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.5.2 Break Even Point (BEP) ... X-5 10.5.3 Return on Investment (ROI) ... X-6 10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-6 10.5.5 Return on Network (RON) ... X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-7

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Glukosa Monohidrat di Indonesia... I-2 Tabel 2.1 Kandungan Zat Racun pada Ubi Kayu ... II-1 Tabel 2.2 Standart Kualitas Ubi Kayu ... II-2 Tabel 2.3 Komposisi Kimia Beberapa Bagian Hasil Tanaman Kayu dan

Tepung Tapioka ... II-5 Tabel 3.1 Neraca Massa Rotary Cooler (CO) ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Mixer (MX) ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Hidrolisa (RH) ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Filter Press-01 (FP-01) ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Reaktor Netralisasi (RN) ... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Tangki Dekanter (DK) ... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Tangki Decolorizing (TD) ... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Filter Press 02 (FP-02) ... III-3 Tabel 3.9 Neraca Massa Evaporator (EV) ... III-3 Tabel 3.10 Neraca Massa Crystalizer (CR) ... III-4 Tabel 3.11 Neraca Massa Screw Conveyor (SC) ... III-4 Tabel 3.12 Neraca Massa Rotary Dryer (RD) ... III-4 Tabel 4.1 Neraca Panas Mixer (MX) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor Hidrolisa (RH) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler (CO) ... IV-2

(12)

Tabel 4.8 Neraca Panas Filter Press 02 (FP-02) ... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Evaporator (EV) ... IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas Crystalizer (CR) ... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Screw Conveyor (SC) ... IV-4 Tabel 4.12 Neraca Panas Rotary Dryer (RD) ... IV-4 Tabel 4.13 Neraca Panas Rotary Cooler (RC) ... IV-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses Pada Berbagai Alat ... VII-2 Tabel 7.2 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas Pada Berbagai Alat . VII-3 Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin Pada Berbagai Alat ... VII-3 Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-4 Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Deli ... VII-5 Tabel 7.6 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11 Tabel 7.7 Kebutuhan Listrik ... VII-12

(13)

DAFTAR GAMBAR

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sebagai negara yang sedang berkembang, pembangunan industri di Indonesia merupakan salah satu usaha jangka panjang untuk merombak struktur perekonomian nasional. Sebagaimana pembangunan yang sedang berjalan saat ini, Indonesia sudah seharusnya menuju era industrialisasi untuk menjadi produsen dunia dalam memproduksi berbagai barang kebutuhan hidup yang bahan bakunya tersedia melimpah di Indonesia, seperti minyak goreng, sabun dan lain sebagainya.

Salah satu kebutuhan manusia saat ini adalah sabun. Karena hampir semua manusia di seluruh bagian bumi memakai sabun untuk berbagai keperluan hidupnya. Selain itu sabun juga dipakai dalam dunia industri, seperti dalam industri pengolahan bijih tambang dan pembuatan minyak gemuk untuk mesin – mesin. Oleh karena itu kebutuhan pasar bagi dunia industri sabun sangat luas sekali, hal ini tentu akan sangat menguntungkan bagi negara – negara yang memiliki sumber daya alam bahan baku sabun.

Kebutuhan sabun di negara Indonesia untuk berbagai keperluan dalam empat tahun terakhir (2003 - 2007) dapat dilihat pada tabel 1.1 berikut ini.

Tabel 1.1 : Data kebutuhan sabun dalam negeri dan ekspor.

Tahun Kebutuhan dalam negri (ton) Kebutuhan ekspor (ton)

(15)

2004 849.736 155.000

2005 986.569 189.000

2006 1.068.789 229.000

2007 1.198.678 284.000

Sumber : Biro Pusat Statistik Indonesia, 2003-2007

Berdasarkan data di atas dapat di simpulkan bahwa kebutuhan konsumen akan sabun terus meningkat dari tahun ke tahun. Hal ini tentu menyebabkan kebutuhan sabun pada masa yang akan datang juga akan terus meningkat, sejalan dengan laju pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan aneka industri yang menggunakan bahan baku sabun.

Sabun dapat dibuat dari minyak (trigliserida), asam lemak bebas (FFA) dan metil ester asam lemak dengan mereaksikan basa alkali terhadap masing – masing zat. Salah satu minyak yang akan dipakai pada pembuatan sabun yaitu minyak kelapa sawit. Jika dibandingkan dengan minyak nabati lain, minyak kelapa sawit memiliki keistimewaan tersendiri, yakni rendahnya kandungan kolesterol dan dapat diolah lebih lanjut menjadi suatu produk yang tidak hanya dikonsumsi untuk kebutuhan pangan tetapi juga memenuhi kebutuhan non pangan (oleokimia) seperti sabun.

Indonesia merupakan salah satu penghasil minyak sawit (bahan baku dasar sabun) terbesar di dunia. Sehingga pendirian industri sabun mempunyai prospek yang sangat menguntungkan jika dikembangkan di negara Indonesia.

Minyak sawit dapat dipergunakan dalam industri melalui proses penyulingan, penjernihan dan penghilangan bau atau RBDPO (Refined Bleached and Deodorized

Palm Oil). Disamping itu CPO dapat diuraikan untuk produksi minyak sawit padat

(RBD Stearin) dan untuk produksi minyak sawit cair (RBD Olein). RBD Olein terutama digunakan untuk pembuatan minyak goreng. Sedangkan RBD Stearin terutama digunakan untuk pembuatan margarin dan shortening, disamping itu juga untuk bahan baku industri sabun dan deterjen. RBDPS akan digunakan sebagai bahan baku dalam pra rancangan pabrik pembuatan sabun padat ini, karena sudah murni, sehingga tidak perlu melakukan proses panjang untuk memurnikannya.

(16)

dibandingkan dengan bahan baku lain seperti minyak kelapa. Karena selain mudah didapat juga harganya sangat terjangkau yaitu Rp. 4.000/Kg. (Sumber : PT. Adolina, Perbaungan), sehingga pabrik dapat berproduksi dengan baik dan dapat memenuhi kebutuhan pasar. Dengan alasan tersebut maka Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat ini sangat layak untuk didirikan.

1.2. Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun ini yaitu bagaimana pabrik mampu memproduksi sabun untuk memenuhi keperluan masyarakat dengan menerapkan disiplin ilmu teknik kimia yang telah di dapat selama kuliah.

1.3. Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan dari Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun padat dari RBDPS (Refined Bleached and Deodorized Palm Stearin) dengan proses saponifikasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang rancangan, proses dan operasi Teknik Kimia yang memberikan gambaran tentang kelayakan pendirian Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat dari RBDPS.

1.4. Manfaat Rancangan

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sejarah Sabun

Sabun pertama kali dibuat dari lemak yang dipanaskan dengan abu. Sekitar tahun 2800 SM para ahli arkeologi dari kota Babylonia kuno menemukan bejana dari tanah liat yang didalamnya terdapat sabun. Pada tahun yang sama yaitu sekitar tahun 2800 SM, orang Mesir kuno sudah mandi dengan menggunakan sabun. Hal ini diketahui dari dokumen Ebers Papyrus tentang orang Mesir, yaitu tahun 1500 SM yang mengatakan bahwa sabun yang mereka pakai pada saat itu berasal dari campuran minyak hewan dan minyak tumbuhan dengan campuran garam. Mereka menggunakan sabun selain untuk mandi juga untuk perawatan kulit.

Pabrik sabun pertama kali berdiri pada abad ke – 7 di negara Eropa (Italia, Spanyol, dan Perancis). Dalam proses pembuatannya mereka dijaga ketat oleh tentara, karena formulanya di anggap rahasia. Kemudian sekitar tahun 1608 pembuatan sabun dikembangkan oleh negara Amerika.

(18)

sabun dari soda abu (atau nama kimianya Natrium Karbonat) dari garam. Setelah Leblanc berhasil membuat sabun dari soda abu, lalu teman Leblanc yang berasal dari negara Perancis membuat sabun dari lemak, gliserin dan asam lemak.

Setelah itu seorang ahli kimia berkebangsaan Belgia, bernama Ernest Solvay membuat sabun secara modern dengan proses amonia. Pada abad ke -19 sabun menjadi barang yang mahal, sehingga dikenakan pajak yang tinggi.

Kemudian setelah pajak untuk memproduksi sabun dan biaya produksi sabun semakin murah, sabun menjadi suatu hal yang umum bagi masyarakat karena produksi sabun semakin meningkat dan berkembang. Setelah itu pada tahun 1970an sabun cair ditemukan.

2.2. Saponifikasi

Saponifikasi adalah

(misalnya NaOH). Sabun terutama mengandung C12 dan C16 selain itu juga

mengandu

Adapun jenis – jenis reaksi saponifikasi adalah sebagai berikut :

O O

1. 2R C OH + NaOH 2R C ONa + H2O Soda Kaustik Sabun Keras Air O O

2. 2R C OH + KOH 2R C OK + H2O Kalium Oksida Sabun Lunak Air O O

3. 2R C OH + Na2CO3 2R C ONa + H2O Natrium Karbonat Sabun Air

(19)

(NaOH), dan amonium (NH4OH) sehingga rumus molekul sabun selalu dinyatakan sebagai RCOONa atau RCOOK atau RCOONH4. Sabun natrium, RCOONa, disebut sabun keras dan umumnya digunakan sebagai sabun cuci, dalam industri logam. Sedangkan sabun kalium RCOOK disebut juga sabun lunak dan umumnya digunakan untuk sabun mandi.

Didalam air, sabun bersifat sedikit basa. Hal ini disebabkan bagian rantai alkil sabun (RCOO-) mengalami hidrolisis parsial dalam air :

RCOO- + H2O RCOOH + OH

-Karenanya kulit akan terasa kering jika terlalu lama kontak dengan air yang mengandung sabun. Untuk mengatasi hal ini biasanya produsen – produsen sabun menambahkan sedikit pelembab (moisturizer) ke dalam sabun.

Jika didalam air terdapat ion – ion Ca2+ dan Mg2+ baik dalam bentuk bikarbonat atau hidroksida, bagian alkil dari sabun ini akan di endapkan bersama dengan ion – ion logam tersebut :

2RCOO + Mg2+ Mg(RCOO)2 2RCOO- + Ca2+ Ca(RCOO)2

Akibatnya dibutuhkan relatif lebih banyak sabun sebelum bisa membuat air menjadi berbuih (Petrucci, 1966). Dari segi pengolahan air maka sabun cukup efektif untuk mengendapkan ion – ion penyebab hardness (ion Ca2+ dan Mg2+) dengan hanya meningkatkan ion Na2+. Sehingga pemakaian sabun untuk mengurangi hardness dalam pengolahan air perlu juga mendapat perhatian.

Pemakaian sabun terutama berhubungan dengan sifat “surface active agent” dari sabun. Sabun bersifat dapat mengurangi tegangan permukaan yang dibasahi dibandingkan jika tanpa sabun. Selain itu sifat lain yang cukup penting adalah kemampuan molekul sabun dalam air membentuk emulsi. Kemampuan ini berhubungan dengan kemampuan molekul sabun dalam mengikat kotoran yang melekat pada suatu permukaan (kain).

(20)

bagian kepala bersifat hidrofilik (mendekati molekul air). Bagian ekor ini akan mencari permukaan tertentu (misalnya kotoran lemak) dan akan bergerombol mengelilingi permukaan tersebut membentuk “misel”. Sedangkan bagian kepala akan tetap kontak dengan molekul air sehinggga dengan demikian mencegah bagian ekor (yang membentuk misel) dari mengendap dan mencegah terbentuknya misel yang terlalu besar yang dapat mengendap secara gravitasi. Hasilnya kotoran dan molekul sabun akan tetap terdispersi dalam air (Fessenden, 1963).

Sebelum perang dunia II, sabun diperoleh dengan jalan mereaksikan lemak dengan kaustik soda didalam ketel – ketel besar atau kecil yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket uap. Proses ini dikenal dengan nama soap boilling operation dan berlangsung secara batc. Setelah perang dunia II, pembuatan sabun mulai dikembangkan melalui proses kontinu. Proses ini memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan sistem batch. Antara lain pemakaian energi lebih efisien dan waktu yang diperlukan untuk menghasilkan sabun lebih efisien (Riegel, 1985). Saat ini, proses pembuatan sabun secara kontinu dilakukan dengan cara saponifikasi langsung trigliserida, saponifikasi metil ester asam lemak yang dikembangkan oleh Fuji cooperation (Jepang) dan netralisasi asam lemak yang dikembangkan oleh Mazzoni LB.

Spesifikasi mutu sabun ditabulasi pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Spesifikasi mutu sabun

Parameter Range Fraksi, %

Sabun 78 – 90

Unsafonified FFA 0 – 0,1

Impur ities (non fatty matter) 0 – 0,02

Moisture 10 – 15

Alkali bebas (NaOH) 0 – 0,03

NaCl 1,2 – 1,4

Gliserin 3 – 8

EDTA 0 – 0,3

(21)

Sedangkan spesifikasi mutu sabun dari bahan baku Refined Bleached

Deodorized Palm Stearin (RBDPS) yang akan diproduksi dalam pra rancangan ini

ditabulasi pada Tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Spesifikasi mutu sabun dari bahan baku RBDPS

Komponen / Parameter Nilai

Asam lemak 99,88%

Air (moisture) 0,1% (maks)

Impur ities (non fatty matter) 0,02% (maks)

Titer oC 40

Iodine value 55

Acid value 255 – 270

Saponification value 190 – 202

Color, gardner, max 1

Sumber : Laporan Lab. PT. Pamina Belawan, 2004

2.3. Jenis - jenis Sabun

Saat ini, telah ditemukan berbagai macam jenis bahan baku sabun antara lain dari daun-daun, akar, kacang-kacangan atau biji-bijian yang bisa digunakan untuk membentuk sabun yang mudah larut dan membawa kotoran dari pakaian. Yaitu dengan memakai dasar material yang disebut sebagai saponin yang mengandung pentasiklis triterpena asam karboksilat, seperti asam olenoat atau asam ursolat, zat kimia berkombinasi. Saponin lebih dikenal sebagai sabun.

Sabun merupakan garam logam alkali (Na) dengan asam lemak dan minyak dari bahan alam yang disebut trigliserida. Lemak dan minyak mempunyai dua jenis ikatan, yaitu ikatan jenuh dan ikatan tak jenuh dengan atom karbon 8-12 yang diberikatan dengan gliserin. Secara umum, reaksi antara kaustik dengan gliserol menghasilkan gliserol dan sabun yang disebut saponifikasi.

(22)

berbeda. Minyak dengan kandungan asam lemak rantai pendek dan ikatan tak jenuh akan menghasilkan sabun cair. Sedangkan rantai panjang dan jenuh menghasilkan sabun yang tidak larut pada suhu kamar.

Sabun termasuk salah satu jenis surfaktan yang terbuat dari minyak atau lemak alami. Surfaktan mempunyi struktur bipolar. Bagian kepala bersifat hidrofilik dan bagian ekor bersifat hidrofobik. Karena sifat inilah sabun mampu mengangkat kotoran (biasanya lemak) dari badan dan pakaian. Selain itu, pada larutan, surfaktan akan menggerombol membentuk misel setelah melewati konsenterasi kritik misel (KKM). (Lehninger, 1982)

Untuk kualitas sabun, salah satunya di tentukan oleh pengotor yang terdapat pada lemak atau minyak yang dipakai. Pengotor itu antara lain berupa hasil samping hidrilis minyak atau lemak, protein, partikulat, vitamin, pigmen, senyawa fosfat dan sterol. Selain itu hasil degradasi minyak selama penyimpanan akan mempengaruhi bau dan warna sabun. Salah satu kelemahan adalah pada air keras sabun akan mengendap sebagai lard. Air keras adalah air yang mengandung ion dari Mg, Ca dan Fe. Namun kelemahan ini bisa diatasi dengan menambahkan ion fosfat atau karbonat sehingga ion – ion ini akan mengikat Ca dan Mg pembentuk garam. Untuk memperoleh sabun yang berfungsi khusus, perlu ditambahkan zat aditif, antaralain : gliserol, pewarna, aroma, pengkelat dan antioksidan, penghalus, serta aditif kulit (skin aditif).

Adapun Jenis-jenis sabun & fungsinya adalah sebagai berikut: 1. Sabun transparan (Transparant Soap)

Sabun tembus pandang ini tampilannya jernih dan cenderung memiliki kadar yang ringan. Sabun ini mudah sekali larut karena mempunyai sifat sukar mengering. 2. Castile Soap

Sabun yang memakai nama suatu daerah di Spanyol ini memakai olive oil untuk formulanya. Sabun ini aman dikonsumsi karena tidak memakai lemak hewani sama sekali.

3. Deodorant Soap

(23)

kandungan yang cukup keras yang dapat menyebabkan kulit teriritasi. 4. Acne Soap.

Sabun ini dikhususkan untuk membunuh bakteri-bakteri pada jerawat. Seringkali sabun jerawat ini mengakibatkan kulit kering bila pemakaiannya dibarengi dengan penggunaan produk anti-acne lain. Maka kulit akan sangat teriritasi, sehingga akan lebih baik jika memberi pelembab atau clarning lotion setelah menggunakan

Acne Soap.

5. Cosmetic Soap atau Bar Cleanser.

Sabun ini biasanya dijual di gerai-gerai kecantikan. Harganya jauh lebih mahal dari sabun-sabun biasa, karena di dalamnya terdapat formula khusus seperti pemutih. Cosmetic soap biasanya memfokuskan formulanya untuk memberi hasil tertentu, seperti pada whitening facial soap dan firming facial soap.

6. Superfatted Soap

Sabun memiliki kandungan minyak dan lemak lebih banyak sehingga membuat terasa lembut dan kenyal. Sabun ini sangat cocok digunakan untuk kulit kering karena dalamnya terdapat kandungan gliserin, petroleum dan beeswax yang dapat melindungi mencegah kulit dan iritasi serta jerawat.

7. Oatmeal Soap

Hasil penelitian, mengatakan bahwa sabun yang terbuat dari gandum ini mempunyai kandungan anti iritasi. Dibandingkan sabun lain, sabun gandum ini lebih baik dalam menyerap minyak menghaluskan kulit kering dan sensitif.

8. Natural Soap.

Sabun alami ini memiliki formula yang sangat lengkap seperti vitamin, ekstrak buah, minyak nabati, ekstrak bunga, aloe vera dan essential oil. Cocok untuk semua jenis kulit dan kemungkinan membahayakan kulit sangat kecil.

2.4. Sifat – sifat Bahan Baku

(24)

baku utama yaitu Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPs) dan sodium hidroksida, sedangkan yang termasuk bahan baku penolong / tambahan yaitu air, etilen diamin tetra asetat, dan gliserin dan parfum.

2.4.1 Bahan Baku Utama

1. Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPs)

Minyak sawit memiliki karakteristik yang unik dibandingkan dengan minyak nabati lainnya. Komposisinya terdiri dari asam lemak jenuh ± 50%, MUFA ± 40%, serta asam lemak tak jenuh ganda yang relatif sangat sedikit (± 10%). (Darnoko, 2003).

Minyak sawit juga dapat difraksinasikan menjadi 2 bagian , yakni fraksi padat (stearin) dan fraksi cair (olein). Karakteristik yang berbeda pada fraksi-fraksi tersebut menyebabkan aplikasinya sangat luas untuk produk-produk pangan maupun non pangan.

Proses pemisahan asam lemak yaitu stearin dan olein dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain: mechanical pressing, solvent crystalization dan hydrophilization. (Riegel’s, 1963).

Metode machanical pressing merupakan cara yang paling sederhana dan masih dilakukan di banyak negara. Pada metode ini asam lemak di didihkan pada sebuah bejana dan kemudian didinginkan. Setelah itu bahan tersebut akan terbentuk menjadi dua fasa yaitu kristal padat dan cairan. Fasa padat adalah Stearin dan fasa cair adalah Olein. Reaksinya :

Fatty acid mechanical pressing Asam Stearat + Asam Oleat (Stearin) (Olein)

Tabel 2.3. menunjukkan beberapa komposisi asam lemak dari minyak sawit, fraksi olein, dan fraksi stearin dari minyak sawit serta minyak inti sawit.

Tabel 2.3 Komposisi asam lemak dari CPO, olein, stearin dan PKO

Jenis asam lemak CPO Olein Stearin PKO

Asam lemak jenuh C6 : 0 C8 : 0

- -

(25)

C10 : 0 C12 : 0 C14 : 0 C16 : 0 C18 : 0 C20 : 0

- 0 – 0,4 0,6 – 1,7 41,1 – 47,0

3,7 – 5,6 0 – 0,8

- 0,1 – 0,5 0,9 – 1,4 38,5 – 41,7

4,0 – 4,7 0,2 – 0,6

- 0,1 – 0,4 1,1 – 1,8 50,5 – 73,8

4,4 – 5,6 0,3 – 0,6

2,6 – 5,0 41,0 – 55,0 14,0 – 18,0 6,5 – 10,0 1,3 – 3,0

- Asam lemak tak jenuh

tunggal C16 : 1 C18 : 1

0 – 0,6 38,2 – 43,5

0,1 – 0,3 40,7 – 43,9

<0,05 – 0,1 15,6 – 33,9

- 12,0 – 19,0 Asam lemak tak jenuh

ganda C18 : 2 C18 : 3

6,6 – 11,9 0 – 0,5

10,4 – 13,4 0,1 – 0,6

3,2 – 8,5 0,1 – 0,5

1,0 – 3,5 - Sumber : Pusat Penelitian Kelapa Sawit (2003)

Tabel 2.4 Komposisi asam lemak dari proses deodorisasi minyak sawit.

Asam Lemak Rantai Karbon Komposisi %

Miristat Palmitat Stearat Oleat Linoleat C-14:0 C-16:0 C-18:0 C-18:1 C-18:2 2 42 5 41 10 Sumber : Riegel, 1985

(26)

1. Berat molekul : 312 gr / mol 2. Titik leleh : 70,1 OC 3. Titik didih : 291 OC 4. Berbentuk padatan

5. Berwarna putih kekuningan 6. Berbau khas

(Sumber : Perry, 1997 )

Sifat – sifat kimia RBDPS

1. Tidak larut dalam air, sedikit larut dalam alkohol dingin, sangat larut dalam alkohol panas, dan eter.

2. Dengan alkohol membentuk ester asam lemak menurut reaksi esterifikasi biasa.

3. Rantai alkil (R) bisa berupa rantai karbon jenuh atau tak jenuh. 4. Ikatan karbon tak jenuh dapat dihidrogenasi membentuk ikatan jenuh. 5. Ikatan karbon tak jenuh mudah teroksidasi oleh oksigen diudara. 6. Bersifat asam dalam air, dengan air membentuk ion H3O+

7. Bereaksi dengan basa membentuk garam. (Sumber : Kirk Othmer, 1976)

2. Sodium Hidroksida

Sodium hidroksida berguna sebagai sumber ion Na+ (reaktan) dalam molekul sabun pada reaksi penyabunan dengan asam lemak. Sifat – sifat kimia dan fisika sodium hidroksida adalah sebagai berikut :

Sifat – sifat kimia

1. Termasuk dalam golongan basa kuat, sangat larut dalam air 2. Bereaksi dengan CO2 di udara membentuk Na2CO3 dan air 3. Bereaksi dengan asam membentuk garam

(27)

5. Bereaksi dengan halida (X) menghasilkan NaOX dan asam halida 6. Bereaksi dengan trigliserida membentuk sabun dan gliserol 7. Bereaksi dengan ester membentuk garam dan senyawa alkohol (Sumber : Kirk Othmer, 1976)

Sifat – sifat fisika :

1. Berat molekul, gr/mol : 40 2. Titik leleh pada 1 atm, oC : 318,4 3. Titik didih pada 1 atm, oC : 1390 4. Densitas, gr/cm3 : 2,130 5. ∆Hfo kristal. KJ/mol : -426,73

6. Kapasitas panas 0OC, J/K.mol : 80,3 (Sumber : Perry, 1997 )

2.4.2 Bahan Baku Pembantu

1. Air

Air digunakan untuk melarutkan NaOH dan NaCl, mengurangi viskositas sabun cair yang terbentuk sehingga memudahkan sirkulasi hasil reaksi. Sifat – sifat kimia dan fisika air adalah sebagai berikut :

Sifat – sifat kimia :

1. Bereaksi dengan karbon menghasilkan metana, hidrogen, karbon dioksida, monoksida membentuk gas sintetis ( dalam proses gasifikasi batubara )

2. Bereaksi dengan kalsium, magnesium, natrium dan logam – logam reaktif lain membebaskan H2

3. Air bersifat amfoter

4. Bereaksi dengan kalium oksida, sulfur dioksida membentuk basa kalium dan asam sulfat

(28)

6. Air dapat berfungsi sebagai media reaksi dan atau katalis, misalnya dalam reaksi substitusi garam – garam padat dan perkaratan permukaan logam – logam

7. Dengan anhidrid asam karboksilat membentuk asam karboksilat (Sumber Othmer, 1976 )

Sifat – sifat fisika :

1. Berupa zat cair pada suhu kamar 2. Berbentuk heksagonal

3. Tidak berbau, berasa, dan tidak berwarna

4. Berat molekul, gr/gr-mol : 18

5. Titik beku pada 1 atm, (OC) : 0

6. Titik didih normal 1 atm, (OC) : 100 7. Densitas pada 30OC, (kg/m3) : 995,68 8. Tegangan permukaan pada 25OC, (dyne/cm) : 71,97

9. Indeks refraksi pada 25OC : 1,3325

10.Viskositas pada 30OC dan 1 atm, mP : 8,949 11.Koefisien difusi pada 30OC, (cm2/dt ) : 2,57 x 10-5 12.Konstanta disosiasi pada 30OC : 10-4

13.Panas ionisasi, (kJ/mol) : 55,71

14.Panas difusi, (kJ/mol) : 6,001

15.∆Hfo (kkal/mol, 25OC) : -57,8

16.∆HVL (kkal/mol, 100OC) : 9,717

17.Konstanta dielektrik : 77,94

(29)

2. Gliserin

Gliserin digunakan sebagai zat tambahan (additive) pada sabun dan berfungsi sebagai pelembab (moisturizer) pada sabun. Sifat – sifat kimia dan fisika gliserin adalah sebagai berikut :

Sifat – sifat Kimia :

1. Zat cair bening, lebih kental dari air dan rasanya manis 2. Larut dalam air dan alkohol dengan semua perbandingan 3. Tidak larut dalam eter, benzena dan kloroform

4. Senyawa turunan alkohol (polialkohol) dengan tiga gugus OH 5. Dengan asam nitrat membentuk gliserol trinitrat

6. Bersifat higroskopis sehingga digunakan sebagai pelembab 7. Bereaksi dengan kalsium bisulfat membentuk akrolein (Sumber : Kirk Othmer, 1976 ; Riegel’s, 1985)

Sifat –sifat fisika :

1. Berat molekul, (gr / mol) : 92 2. Titik lebur pada 1 atm, (OC) : 17,9 3. Titik didih pada 1 atm, (OC) : 290 4. Densitas, gr / cm3 : 1,26 5. ∆Hfo (kcal / mol) : 139,8

(Sumber : Perry, 1997 ; Reklaitis, 1942 )

3. Surfaktan

Surfaktan atau surface active agent merupakan suatu molekul amphifatic atau

amphifilic yang mengandung gugus hidrofilik dan lipofilik dalam satu molekul yang

sama. Secara umum kegunaan surfaktan adalah untuk menurunkan tegangan permukaan, tegangan antarmuka, meningkatkan kestabilan partikel yang terdispersi dan mengontrol jenis formasi emulsi yaitu misalnya oil in water (O/W) atau water in oil (W/O). (sumber : Rieger, 1985).

(30)

surfaktan anionik, surfaktan kationik, surfaktan nonionik dan surfaktan amfoterik. (sumber : Rieger, 1985). Surfaktan anionik adalah senyawa yang bermuatan negatif dalam bagian aktif permukaan (surface active) atau pusat hidrofobiknya (misalnya RCOO-Na, R adalah fatty hydrofobe). Surfaktan kationik adalah senyawa yang bermuatan positif pada bagian aktif permukaan (surface active) atau gugus antar muka hidrofobiknya (hydrofobic surface-active). Surfaktan nonionik adalah surfaktan yang tidak bermuatan atau tidak terjadi ionisasi molekul. Surfaktan amfoterik adalah surfaktan yang mengandung gugus anionik dan kationik, dimana muatannya bergantung pada pH, pada pH tinggi dapat menunjukkan sifat anionik dan pada pH rendah dapat menunjukkan sifat kationik. (sumber : Sadi, 1993).

Surfaktan berbasis bahan alami dapat dibagi kedalam empat kelompok dasar, yaitu :

1. Berbasis minyak – lemak, seperti monogliserida, digliserida, poligliserol ester, fatty alkohol sulfat, dan fatty alkohol etoksilat.

2. Berbasis karbohidrat, seperti alkil poliglukosida dan N-metil glukoamida. 3. Ekstraksi bahan alami, seperti lesitin dan saponin.

4. Biosurfaktan yang diproduksi oleh mikroorganisme, seperti rhamnolipid dan sophorolipid (sumber : Flider, 2002)

Dalam Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat dari Refined Bleached

Deodorized Palm Stearin (RBDPs) surfaktan yang digunakan adalah Etilen Diamin

Tetra Asetat (EDTA) . EDTA digunakan sebagai zat tambahan (additive) pada sabun dan berfungsi sebagai antioksidan pada sabun, memperlambat proses oksidasi pada rantai alkil tak jenuh.

Sifat - sifat kimia EDTA :

1. Membentuk ion komplek dengan logam – logam golongan transisi 2. Bersifat sebagai antioksidan, mencegah oksidasi berkatiliskan ion logam 3. Dapat mencegah penggumpalan darah

4. Melarutkan kerak logam dengan pembentukan senyawa komplek yang larut 5. Digunakan sebagai antibasi dalam panganan

(31)

(Sumber : Kirk Othmer, 1976)

Sifat – sifat fisika EDTA :

1. Zat cair bening pada suhu kamar 2. Berat molekul, gr / mol : 118 3. Titik lebur pada 1 atm, OC : 11 4. Titik didih pada 1 atm, OC : 117 5. Densitas, gr / cm3 : 0,919 (Sumber : Perry, 19976)

4. Pewangi

Pewangi merupakan bahan yang ditambahkan dalam suatu produk kosmetik dengan bertujuan untuk menutupi bau yang tidak enak dari bahan lain dan untuk memberikan wangi yang menyenangkan terhadap pemakainya. Jumlah yang ditambahkan tergantung kebutuhan tetapi biasanya 0,5-5% untuk campuran sabun. Pewangi yang biasa dipakai adalah Essential Oils dan Fragrance Oils. Pewangi yang digunakan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sabun Padat ini adalah Essential

Oils.

( Prayugo, teknologi pangan, 1995)

2.5. Proses – 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.

(32)

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 :

RCO – OCH2 CH2 - OH

RCO – OCH + 3NaOH 3RCOONa + CH - OH

RCO – OCH2 CH2 – OH

Trigliserida Sabun Gliserol

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.

(33)

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 – 95OC (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.

(34)

Metil ester asam lemak dihasilkan dari reaksi inter-esterifikasi trigliserida dengan metanol dengan bantuan katalis tertentu. Reaksinya adalah sebagai berikut :

RCO – OCH2 CH2 - OH

RCO – OCH + 3CH3OH 3RCOOCH3 + CH - OH

RCO – OCH2 CH2 - OH

Trigliserida Metil ester Gliserol

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

2.6. Pemilihan Proses

Dalam semua proses pembuatan sabun, umumnya variabel – veriabel proses utama yang cukup menentukan tingkat keberhasilan proses saponifikasi dalam reaktor adalah sebagai berikut :

1. Suhu Operasi

(35)

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. 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. Untuk menghindari hal ini maka pengadukan yang cukup kuat diperlukan agar seluruh partikel reaktan dapat terdispersi satu sama lain dan dengan demikian laju reaksi dapat ditingkatkan. 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).

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.

(36)

1. Suhu operasi dan tekanan relatif lebih rendah dari dua proses yang lain sehingga lebih hemat dalam pemakaian energi dan desain peralatan lebih sederhana.

2. Proses lebih sederhana dibandingkan dua proses yang lain.

3. Bahan baku tersedia dari proses pengolahan sawit menjadi minyak sawit. 4. Diharapkan konversi reaksi dapat mencapai 99,5% sehingga secara ekonomis

proses ini sangat layak didirikan dalam skala pabrik.

5. Sabun yang dihasilkan mudah dimurnikan dan memiliki kemurnian tinggi.

2.7. Deskripsi Proses

Proses Saponifikasi ini dapat dibagi menjadi tiga tahap proses, yaitu: 1. Tahap persiapan umpan

2. Tahap reaksi Saponifikasi Trigliserida 3. Tahap pengeringan dan Finishing sabun

2.7.1 Tahap persiapan umpan

Umpan terdiri dari RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin) dan NaOH. RBDPS di masukkan kedalam tangki yang dilengkapi dengan pemanas, dipanaskan terlebih dahulu menggunakan Steam sampai suhu 900C sebelum dipompa ke dalam reaktor. Sedangkan NaOH dilarutkan dalam air proses yang bersuhu 300C sampai konsentrasi masing-masing 50% massa. RBDPS dan campuran larutan NaOH kemudian dipompakan ke dalam reaktor.

2.7.2 Tahap reaksi Saponifikasi Trigliserida

(37)

densitas. Pada unit ini akan terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan sabun pada bagian atas dan lapisan Impurities pada bagian bawah.

Impurities terdiri dari gliserol, sisa alkali dan 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 gliserin, 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 Pewangi (Essential) yang berfungsi untuk memberikan kesegaran dan keharuman pada sabun. Zat tambahan ini dicampurkan dalam Tangki Pencampur yang dilengkapi oleh jaket pemanas untuk menjaga sabun tetap cair (suhu tetap) dan campuran homogen. Jumlah aditif yang ditambahkan sesuai dengan spesifikasi mutu yang diinginkan seperti pada table 2.2.

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.

2.7.3 Tahap Pengeringan dan Finishing Sabun

Pengeringan sabun dilakukan dalam unit vakum Spray Chamber. Campuran sabun cair dari Tangki Pencampur dipompa ke unit Flash Drum, dimana sabun mengalami proses Flash pada 1 atm sehingga dihasilkan uap air jenuh bersuhu 100OC yang terpisah dari sabun dan keluar melalui bagian atas Flash Drum. Kandungan air dalam sabun yang keluar dari bagian bawah Flash Drum direncanakan tinggal 18% sebelum dikeringkan lebih lanjut dalam vakum dryer. Sabun kemudian ditransfer keunit vakum Spray Chamber. Kondisi vakum dihasilkan dengan menggunakan pompa vakum. Dari unit pengeringan ini sabun yang dihasilkan berupa serpihan (flake) dan dengan bantuan Conveyor dikirim ke unit

Finishing yang terdiri dari satuan mesin pembentukan sabun batang dan disebut Bar

Soap Finishing Machine (BSFM). Dari unit ini sabun ditransfer ke unit penyimpanan

(38)

BAB III

NERACA MASSA

Perhitungan neraca massa dilakukan berdasarkan hal - hal berikut : Kapasitas produksi = 600.000 ton /tahun

Waktu operasi = 300 hari/tahun Basis operasi = 1 jam operasi Satuan perhitungan = kg/jam Laju kapasitas produksi = 600.000

jam hari hari

tahun ton

kg tahun

ton

24 1 300

1 1

1000

× ×

×

= 83.333,3333 kg/jam

[image:38.595.107.522.214.556.2]

3.1 Neraca Massa Mixer

Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixer

Komponen Alur Masuk (kg/jam) Alur Keluar (kg/jam)

Alur 2 Alur 3 Alur 4

NaOH 29.613,0985 - 29.613,0985

H2O - 29.613,0985 29.613,0985

Sub Total 29.613,0985 29.613,0985 59.226,197

(39)

[image:39.595.118.522.158.651.2]

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009. 3.2 Neraca Massa Reaktor

Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor

Komponen Alur Masuk (kg/jam) Alur Keluar (kg/jam)

Alur 1 Alur 4 Alur 5

Sabun - - 72.916,6666

NaOH - 29.613,0985 -

RBDPS 230.982,168 - -

H2O - 29.613,0985 29.613,0985

Gliserol - - 22.703,3755

Impurities - - 164.975,2244

Sub Total 230.982,168 59.226,197 290.208,365

Total 290.208,365 290.208,365

3.3 Neraca Massa Separator

Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Separator

Alur 5 Alur 6 Alur 7

Sabun 72.916,6666 - 72.916,6666

H2O 29.613,0985 - 29.613,0985

Gliserol 22.703,3755 22.703,3755 -

Impurities 164.975,2244 164.975,2244 -

Sub Total 290.208,365 187.678,5999 102.529,7651

(40)

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009. 3.4 Neraca Massa Tangki Pencampur

Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur

Komponen Alur Masuk (kg/jam) Alur Keluar (kg/jam)

Alur 7 Alur 8 Alur 9 Alur 10 Alur 11

Sabun 72.916,6666 - - - 72.916,6666

EDTA - 166,67 - - 166,67

Gliserin - - 6.083,3333 - 6.083,3333

Parfum - - - 4.166,6667 4.166,6667

H2O 29.613,0985 - - - 29.613,0985

Sub Total 102.529,7651 166,67 6.083,3333 4.166,6667 112.946,4351

Total 112.946,4351 112.946,4351

[image:40.595.88.568.189.645.2]

3.5 Neraca Massa Flash Drum

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Flash Drum

Alur 11 Alur 12 Alur 13

Sabun 72.916,6666 - 72.916,6666

EDTA 166,67 - 166,67

Gliserin 6.083,3333 - 6.083,3333

Parfum 4.166,6667 - 4.166,6667

H2O 29.613,0985 24.282,7408 5.330,3577

Sub Total 112.946,4351 24.282,7408 88.663,6943

(41)

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009. 3.6 Neraca Massa Vacum Dryer

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Vacum Dryer

Komponen Alur Masuk (kg/jam) Alur Keluar (kg/jam)

Alur 13 Alur 14 Alur 15

Sabun 72.916,6666 - 72.916,6666

EDTA 166,67 - 166,67

Gliserin 6.083,3333 - 6.083,3333

Parfum 4.166,6667 - 4.166,6667

H2O 5.330,3577 5.325,0273 5,3304

Sub Total 88.663,6943 5.325,0273 83.338,667

(42)

BAB IV

NERACA PANAS

Perhitungan neraca panas dilakukan berdasarkan hal hal berikut : Kapasitas Produksi = 600.000 ton /tahun

Operasi Pabrik = 300 hari/tahun Suhu Referensi = 250C (298 K) Satuan perhitungan = kkal/jam

[image:42.595.104.541.280.579.2]

4.1 Neraca Panas Pada Tangki RBDPS

Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Bahan Baku RBDPS

Komponen Alur Masuk (kkal/jam) Alur Keluar (kkal/jam)

Alur 1 Alur 2

RBDPS 444.871,6556 5.783.331,522

Total Alur 444.871,6556 5.783.331,522

Steam 5.338.459,866 -

(43)

[image:43.595.90.554.204.685.2]

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009. 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor

Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor

Komponen Alur Masuk (kkal/jam)

Alur Keluar (kkal/jam)

Alur 1 Alur 4 Alur 5

Sabun - - 2.256.041,6646

NaOH - 212.770,1127 -

RBDPS 5.783.331,522 - -

H2O - 444.196,4775 1.924.851,403

Gliserol - - 850.014,3787

Impurities - - 4.911.312,43

Panas reaksi -568,1009 -

Total alur 6.439.730,0113 9.942.219,876

Steam 3.502.489,8647

Total Sistem 9.942.219,876 9.942.219,876

4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur

Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur

Alur 7 Alur 8 Alur 9 Alur 10 Alur 11

Sabun 2.256.041,6646 - - - 2.256.041,6646

EDTA - 371,6741 - - 4.831,7633

Gliserin - - 17.519,9999 - 227.759,9987

Parfum - - - 13.291,6667 172.791,6680

H2O 1.924.851,403 - - - 1.924.851,403

(44)

Steam 374.200,0893 -

Total Sistem 4.586.276,4976 4.586.276,4976

[image:44.595.122.522.227.693.2]

4.4 Neraca Panas Pada Flash Drum

Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Flash Drum

Alur 11 Alur 12 Alur 13

Sabun 2.256.041,6646 - 2.603.124,9976

EDTA 4.831,7633 - 5.575,1115

Gliserin 227.759,9987 - 262.799,9986

Parfum 172.791,6680 - 199.375,0016

H2O 1.924.851,403 1.821.205,56 399.776,8275

Total alur 4.586.276,4976 5.291.857,4966

Steam 705.580,9996 -

Total Sistem 5.291.857,4966 5.291.857,4966

4.5 Neraca Panas Vacum Spray Chamber

Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Vacum Spray Chamber

Komponen

Alur Masuk

(kkal/jam) Alur Keluar (kkal/jam)

Alur 13 Alur 14 Alur 15

Sabun 2.603.124,9976 - 1.770.124,9984

EDTA 5.575,1115 - 3.791,0758

Gliserin 262.799,9986 - 178.703,9990

H2O 399.776,8275 1.203.456,17 271,8504

(45)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Tangki Bahan Baku RBDPS (T-101)

Fungsi : Menyimpan RBDPS pada 900C; 1 atm Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 3 Unit Volume : 428,7273m3 Diameter : 6,8943m Tinggi : 9,1923m Jenis koil pemanas : U-tube Jumlah U-tube : 6 pipa

Panjang U-tube : 12 ft Tebal insulasi : 1 in

5.2 Gudang Bahan Baku NaOH (T-102)

Fungsi : Tempat penyimpanan NaOH pada 300C; 1 atm Bentuk : Bangunan persegi tertutup

Bahan Konstruksi : Rangka baja dengan dinding dan lantai semen-bata Jumlah : 1 Unit

(46)

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009. 5.3 Tangki Pelarut NaOH (M-101)

Fungsi : Melarutkan NaOH pada 300C; 1 atm Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 1 Unit Volume : 22,7210 m3 Diameter : 2,5896 m Tinggi : 3,4528 m Tebal plat : 3/16 in

Jenis pengaduk : sixblade flat turbin Jumlah baffle : 4 buah

Tinggi baffle : 2,5896 m Lebar baffle : 0,2158 m Jarak pengaduk : 0,8632 m Lebar impeller : 0,1726 m Panjang impeller : 0,2158 m Daya motor : 2,5 Hp Kecepatan Putaran : 2 put/detik

5.4 Tangki Reaktor (R-101)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi penyabunan (saponifikasi) Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C Jumlah : 1 Unit

Suhu : T = 90 oC, P = 1 atm Volume : 89,7170 m3

Diameter : 4,0931 m Tinggi : 5,4575 m Tebal plat : 3/16 in

(47)

Jumlah baffle : 4 buah Tinggi baffle : 4,0931 m Lebar baffle : 0,3411 m Jarak pengaduk : 1,3644 m Lebar impeller : 0,2729 m Panjang impeller : 0,3411 m Kecepatan putaran : 3 put/det

5.5 Separator (S-101)

Fungsi : Memisahkan sabun dari campuran gliserol dan impurities berdasarkan gaya gravitasi. Lama pemisahan 60 menit Kondisi : T = 90 oC, P = 1 atm

Jenis : Tangki. Silinder horizontal, alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit Volume : 55,2147 m3 Diameter : 3,4816 m Tinggi Tangki : 4,6421 m Panjang tangki : 6,3829 m Tebal plat : 3/16 in

5.6 Tangki Bahan Baku Gliserin (T-103)

Fungsi : Menyimpan Gliserin pada 300C; 1 atm Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

(48)

Palm Stearin) Dengan Kapasitas 600.000 Ton/Tahun, 2009. 5.7 Tangki Bahan Baku EDTA (T-104)

Fungsi : Menyimpanan EDTA pada 300C; 1 atm Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

5.8 Tangki Pencampur (TP-101)

Fungsi : Mencampur sabun dengan gliserin, EDTA dan pewangi Kondisi : T = 900C, T = 1 atm

Bentuk : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jenis pengaduk : six blade flat turbin Jumlah baffle : 4 buah

Tinggi baffle : 4,2448 m Lebar baffle : 0,3537 m Jarak pengaduk : 1,4149 m Lebar impeller : 0,2829 m Panjang impeller : 0,3537 m Kecepatan putaran : 2 put/det

5.9 Flash Drum (FD-101)

(49)

Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 1 Unit

Volume : 33,3562 m3 Diameter : 2,9432 m Tinggi : 3,9243 m Tebal plat : 3/16 in

5.10 Dryer (V-101)

Fungsi : Mengeringkan produk sabun

Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup atas elipsoidal dan bawah konis

Jenis : Vacum Spray Chamber

Jumlah : 1 Unit

Suhu : T = 76oC, P = 0,39 atm Volume tangki : 29,1166 m3

Diameter : 3,0299 m Tinggi : 4,0398 m Tebal plat : 3/16 in Rasio axis elips : ½ Sudut apex konis : 450 Tinggi tutup elips : 0,7575 m Diameter tutup : 3,0299 m

Diameter outlet suction conicial : 2,4239 m