Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Mentah Jagung Dengan Kapasitas 40.000 Ton/ Tahun

(1)

Evalianty Depari : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Mentah Jagung Dengan Kapasitas 40.000 Ton/ Tahun, 2009.

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol

Dari Minyak Mentah Jagung

Dengan Kapasitas 40.000 Ton/ Tahun

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana

Oleh:

EVALIANTY DEPARI / 080425053

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN

GLISEROL DARI MINYAK JAGUNG MENTAH

DENGAN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

OLEH :

NIM : 080425053 EVALIANTY DEPARI

Telah Diperiksa/Disetujui

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(M.Hendra S Ginting, ST.MT) (

NIP. 197009191999031001 NIP. 196812141997022002

Ir. Renita Manurung, MT)

Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III

(M.Hendra S Ginting, ST.MT) (Dr.Ir,Irvan, MSi) (Ir.Nurhasmawaty

Pohan, MT

NIP. 197009191999031001 NIP. 196808201995011001 NIP. 195212011989012001

)

Mengetahui,

Koordinator Tugas Akhir

(Dr.Ir.Irvan, M.Si

NIP. 196808201995011001

)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSION

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan kemampuan dan kesabaran kepada penulis sehingga dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Gliserol Dari Minyak Jagung Mentah Dengan Kapasitas 40.000 ton/tahun.

Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian

sarjana di Departemen Teknik Kimia, Program Studi Teknik Kimia Program

Ekstensi (S – I), Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis berterima kasih kepada kedua Orang Tua Penulis atas doa, bimbingan

dan motivasi yang diberikan hingga saat ini. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas dari berbagai pihak yaitu:

1. Bapak M. Hendra S Ginting, ST.MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah

banyak memberikan masukan, arahan dan bimbingan selama menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

2. Ibu Ir. Renita Manurung, ST, selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

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

4. Ibu Ir.Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia.

5. Bapak Hendra Ginting ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia.

6. Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada

penulis sehingga penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini.

7. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan

administratif yang diberikan.

8. Rekan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. Teman-teman Stambuk yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang juga

(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.

Medan, Agustus 2009

Penulis,

(5)

INTISARI

Pabrik pembuatan Gliserol dari Minyak Jagung Mentah ini direncanakan

berkapasitas produksi gliserol 40.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan untuk

proses produksi per harinya adalah sebesar 5.451,652 kg/jam.

Lokasi pabrik direncanakan di Perbaungan, Deli Serdang, Sumatera Utara

yang sangat strategis dan dekat dengan pelabuhan Belawan, dengan luas areal pabrik

18.185 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pengoperasian pabrik ini berjumlah 201

orang karyawan dengan bentuk badan usaha adalah Perseroan Terbatas (PT) dan

struktur organisasi adalah sistem garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik ini adalah sebagai berikut:

• Total modal investasi : Rp. 835.060.320.000,-

• Biaya Produksi : Rp. 1.132.227.368.000,-

• Hasil penjualan/ tahun : Rp. 1.429.400.120.000,-

• Laba Bersih : Rp. 208.038.426.400,-

• Profit Margin : 20,79 %

• Break Even Point (BEP) : 36,78 %

• Return On Network (RON) : 41,52 %

• Return of Investment (ROI) : 24,91 %

• Pay Out Time (POT) : 4 tahun

• Internal Rate of Return (IRR) : 40,92 %

Berdasarkan data-data di atas maka dapat disimpulkan bahwa perancangan

(6)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ... i

Intisari ... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... vii

Daftar Gambar ... ix BAB I Pendahuluan ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1

1.2 Perumusan Masalah... I-2

1.3 Tujuan Rancangan ... I-3

1.4 Manfaat Rancangan ... I-3

BAB II Tinjauan Pustaka ... II-1

2.1 Minyak Jagung ... ...II-1

2.2 Minyak dan Lemak ... ...II-3

2.3 Gliserol ... ...II-10

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku ... II-13

2.5 Proses Pembuaatan Gliserol ... II-14

2.6 Deskripsi Proses ... ...II-17

BAB III Neraca Massa ... III-1 BAB IV Neraca Panas ... IV-1 BAB V Spesifikasi Alat ... V-1 BAB VI Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja ... VI-1

6.1 Instrumentasi ... VI-1

6.2 Keselamatan Kerja ... VI-6

6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Gliserol ... VI-7

BAB VII Utilitas ... VII-1

7.1 Kebutuhan Air ... VII-1

7.2 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11

7.3 Kebutuhan Listrik ... VII-12

7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-12

(7)

7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-21

BAB VIII Lokasi dan Tata Letak Pabrik ... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-2

8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-3

8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-5

BAB IX Organisasi dan Manajemen Perusahaan ... IX-1

9.1 Pendahuluan ... IX-1

9.2 Bentuk Badan Usaha ... IX-1

9.3 Struktur Organisasi ... IX-4

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggungjawab ... IX-7

9.2 Sistem Kerja ... IX-11

9.3 Kesejahteraan Karyawan ... IX-13

BAB X Analisa Ekonomi ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1

10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ... X-4

10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5

10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-6

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Gliserol Di indonesia ... 1-2

Tabel 1.2 Kebutuhan Gliserol Untuk Konsumsi Indonesia ... I-2

Tabel 2.1 Komposisi Mineral Minyak Jagung ... II-2

Tabel 2.2 Komposisi Minyak Jagung ... II-2

Tabel 2.3 Komposisi Asam Lemak Dalam Minyak Jagung ... II-3

Tabel 2.4 Titik Didih dan Titik Cair Asam-Asam Lemak Jenuh Dari Minyak

... II-6

Tabel 2.5 Sifat Fisika Gliserol ... II-12

Tabel 2.6 Kelebihan dan Kekurangan Fat Splitting ... II-15

Tabel 2.7 Kelebihan dan Kekurangan Dari Proses Saponifikasi ... II-17

Tabel 2.8 Kelebihan dan Kekurangan Dari Proses Transesterifikasi ... II-18

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Evaporator ... III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Saponifikasi ... III-2

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Separator ... III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Tangki Pencampuran ... III-2

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Vibrating Filter ... III-2

Tabel 4.1 Neraca Energi pada Reaktor Saponifikasi ... IV-1

Tabel 4.2 Neraca Energi pada Evaporator ... IV-1

Tabel 4.3 Neraca Energi pada Cooler ... IV-2

Tabel 7.1 Kebutuhan Air Proses pada berbagai alat ... VII-2

Tabel 7.2 Kebutuhan Uap sebagai media pemanas pada berbagai alat .. VII-2

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 Ular Perbaungan ... VII-5

Tabel 7.6 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11

Tabel 7.7 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-12

Tabel 8.1 Perincian Luas Lokasi Pabrik ... VIII-5

Tabel 9.1 Jam Kerja Non Shift ... IX-11

Tabel 9.2 Jadwal Kerja Shift ... IX-11

(9)

Tabel 9.4 Jumlah dan Latar Belakang Pendidikan Karyawan ... IX-12

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 6.1 Tangki penyimpanan Beserta Instrumennya ... VI- 4

Gambar 6.2 Evaporator Beserta Instrumennya ... VI-5

Gambar 6.3 Pompa beserta instrumennya... VI-5

Gambar 6.4 Cooler beserta instrumennya ... VI-6

Gambar 6.5 Perlindungan Berlapis Pabrik Kimia ... VI-7

Gambar 7.1 Utilitas Rancangan Pabrik Gliserol ... VII-34

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Gliserol ... VIII-6

(11)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Indonesia sebagai negara berkembang sedang giatnya melaksanakan

pembangunan di segala bidang guna meningkatkan taraf hidup masyarakat, sesuai

cita-cita luhur bangsa yaitu masyarakat adil dan makmur. Salah satu bidang

pembangunan yang paling diharapkan dapat memacu kemajuan bangsa adalah

bidang ekonomi, dan salah satu sektor dalam bidang ekonomi adalah sektor industri.

Hal ini disebabkan makin majunya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi

(Analisa, 2008).

Perkembangan sektor itu sendiri sangat diharapkan lebih memacu tingkat

perkembangan perekonomian Indonesia dengan cara adanya peningkatan kesempatan

dan pemerataan kerja, meningkatkan ekspor sekaligus menghemat devisa negara

dengan memanfaatkan sumber daya alam dan energi serta sumber daya manusia yang

ada.

Salah satu sub sektor dalam industri adalah sub sektor industri kimia, yang

diharapkan dapat berkembang pesat guna mengimbangi kebutuhan yang semakin

berkembang dan meningkat sesuai dengan kemajuan perekonomian bangsa.

Salah satu produk industri kimia yang dibutuhkan saat ini dan akan terus

meningkat dimasa yang akan datang adalah gliserol dimana bahan kimia ini dapat

digunakan sebagai bahan baku pembuatan tinta, industri farmasi, kosmetik dan

parfum serta bahan pencegah kekeringan pada tembakau. Kegunaan dari bahan kimia

gliserol diatas merupakan bentuk-bentuk yang dibutuhkan masyarakat konsumen

Indonesia, dimana untuk memenuhi kebutuhan itu masih dilakukan dengan cara

(12)

Data impor gliserol disajikan dalam tabel 1.1 (BPS) 2007, konsumsi gliserol untuk

indonesia pada tabel 1.2 (BPS) 2007 berikut ini:

Tabel 1.1 Data Impor Gliserol di Indonesia

Tahun Impor (Ton)

2002

2003

2004

2005

2006

311

1358

359

827

1290

(BPS, 2007)

Tabel 1.2 Kebutuhan Gliserol Untuk Konsumsi Indonesia

Tahun Konsumsi (Ton)

2001

2002

2003

2004

2005

2006

21.735

22.842

24.629

25.811

27.018

28.125

(BPS, 2007)

1.2 Rumusan Masalah

Untuk memenuhi kebutuhan gliserol, dianggap perlu dibuat suatu usaha yaitu

dengan merencanakan pendirian sebuah pabrik Pembuatan Gliserol dengan Bahan

Baku Minyak Jagung Mentah, dimana bahan baku ini dapat diperoleh di Indonesia

dengan mudah.

Untuk menyempurnakan pra rancangan pabrik juga dilakukan kerja tentang

aspek- aspek : instrumenstasi dan keselamatan kerja, utilitas pabrik, lokasi dan tata

letak pabrik, organisasi dan manajemen perusahaan serta analisa ekonomi

(13)

1.3 Tujuan Perancangan

Dengan adanya pabrik ini maka kebutuhan gliserol dalam negeri dapat

dipenuhi, sekaligus sebagai pemanfaatan sumber daya alam dan peningkatan nilai

tambah serta diversifikasi penggunaan bahan baku minyak jagung mentah. Manfaat

lain yang diharapkan adalah terbukanya lapangan kerja baru sehingga dapat

membantu pemerintah dalam menanggulangi dan memacu rakyat meningkatkan

produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

1.4 Manfaat Perancangan

Manfaat atau kontribusi yang dapat diberikan oleh Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan Gliserol dari Minyak Jagung Mentah adalah seperti berikut ini:

1. Manfaat bagi Pemerintah.

a. Untuk memenuhi kebutuhan gliserol di Indonesia

b. Menambah pendapatan bagi daerah/ Negara, misalnya dari pajak,

ekspor, bea cukai dan lain sebagainya.

2. Manfaat bagi Perguruan Tinggi.

a. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan

selanjutnya tentang proses pembuatan gliserol

b. Sebagai aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang didapat dalam

perkuliahan.

3. Manfaat bagi Masyarakat.

a. Meningkatkan kesempatan kerja, yang berarti menurunkan jumlah

pengangguran di Indonesia

b. Membuka pemikiran masyarakat terhadap perkembangan sains dan

(14)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak Jagung

Minyak jagung diperoleh dengan mengekstrak bagian lembaga dari jagung.

Sistem ekstraksi yang digunakan biasanya adalah sistem press (Pressing) atau

kombinasi sistem press dan pelarut menguap (pressing and solvent extraction)

minyak jagung mempunyai nilai gizi yang sangat tinggi yaitu sekitar 250 kilo

kalori/ons. Selain itu juga minyak jagung lebih disenangi konsumen karena selain

harganya yang murah juga mengandung sitosterol sehingga para konsumen dapat

terhindar dari gejala atherosclerosis (endapan pada pembuluh darah) yang

diakibatkan terjadiya kompleks antara sitosterol dan Ca++ dalam darah (Ketaren,

1986).

2.1.1 Komposisi Kimia Biji Jagung

Jagung sebagai bahan makanan, mengandung nilai gizi yang cukup tinggi jika

dibanding dengan bahan pangan lainnya, terutama jagung kuning yang banyak

mengandung vitamin A (Sumber: Ketaren, 1986).

Lemak terdapat pada bagian bawah dari butiran biji jagung beratnya sekitar

9-12 persen dari berat butiran. Karbohidrat terdapat pada endosperm sekitar 73-79

persen, kadar protein dalam endosperm sekitar 10-19 persen dan 22,4 persen pada

kulit ari.

Hasil analisa menunjukkan kandungan protein pada jagung biji sebesar

8,6-9,4 persen. Kandungan protein ini lebih tinggi lagi (11-15 persen) pada jagung

hibrida yang dipupuk dengan nitrogen.

Protein jagung miskin akan lisin dan tripthofan sehingga dapat menimbulkan

penyakit pelagra pada orang yang makanannya hanya bersumber dari jagung.

Dengan mencampur jagung dengan makanan lainnya yang mengandung lisin dan

(15)

Tabel 2.1 Komposisi Mineral Biji Jagung Kering

No Jenis

Mineral

Jumlah (%)

1 Kalsium 0,01940

2 Fosfor 0,27300

3 Kalium 0,28500

4 Besi 0,00226

5 Maagnesium 0,10200

6 Chlor 0,04100

7 Mangan 2,43000

8 Tembaga 1,82000

9 Kobalt 0,01120

10 Iod 0,00006

(Ketaren, 1986).

2.1.2 Komposisi Kimia Minyak Jagung

Minyak jagung merupakan trigliserida yang disusun oleh gliserol dan

asam-asam lemak. Persentase trigliserida sekitar 98,6 %, sedangkan sisanya merupakan

bahan non minyak, seperti abu, zat warna atau lilin. Asam lemak yang menyusun

minyak jagung terdiri dari asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh.

Jumlah asam lemak jenuh dalam minyak jagung sekitar 13 persen. Golongan

asam lemak jenuh yang menyusun trigliserida minyak jagung adalah: asam palmitat

dan asam stearat. Golongan asam lemak tidak jenuh yang menyusun trigliserida

minyak jagung berjumlah sekitar 86 persen yang terdiri dari: asam oleat dan asam

linoleat.

Tabel 2.2 Komposisi Minyak jagung

Komponen Jumlah (%)

1. Trigliserida 98,6

2. Lilin 0,05

3. Sterol 1,00

4. Abu 0,35

(16)

Tabel 2.3 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Jagung Jenis asam lemak Jumlah (%)

Miristat 0,1

Palmitat 8,1

Stearat 2,5

Reksadekanoat 1,2

Oleat 30,1

Linoleat 56,3

Asam di atas C-18 1,7

(Ketaren, 1986)

2.2 Minyak dan Lemak

2.2.1 Pengertian minyak dan lemak

Minyak atau lemak adalah gliserida dari asam lemak dengan gliserol yang

disebut juga dengan trigliserida. Ikatan ini terjadi juga karena ketiga gugus hidroksi

(OH) pada gliserol diganti oleh tiga gugus asam lemak (fatty acid) yaitu RCOO-.

Secara umum trigliserida memiliki rumus struktur sebagai berikut :

O

CH2 – O – C – R1

O

CH – O – C – R2

O

CH2 – O – C – R3

Gambar 2.1 Struktur Trigliserida

Angka (1), (2) dan (3) pada rumus struktur di atas menyatakan gugus alkil yang sama

atau berbeda.

Minyak atau lemak dapat juga dikatakan sebagai hasil esterifikasi asam

(17)

Reaksi sebagai berikut :

CH2 – OH CH2 – OOCR

CH – OH + 3 RCOOH CH – OOCR + 3H2O

CH2 – OH CH2 – OOCR

Gliserol asam lemak trigliserida air

Perbedaan lemak dan minyak sebagai berikut:

1. Lemak mengandung asam lemak jenuh lebih banyak, sedangkan minyak

mengandung asam lemak tak jenuh lebih banyak.

2. Pada suhu kamar berupa zat padat, sedang minyak berupa zat cair (Ketaren,

1986).

Berdasarkan sumbernya minyak yang terdapat di alam dibedakan atas 3, yaitu

sebagai berikut:

1. Minyak mineral, yaitu minyak hidrokarbon makromolekul yang berasal dari

fosil-fosil zaman dulu karena pengaruh tekanan dan temperatur.

Contoh: minyak lampu, bensin dan lain-lain.

2. Minyak nabati/hewani, yaitu berasal dari tumbuhan/hewan.

3. Minyak essensial/atsiri, yaitu minyak yang diperoleh dari tanaman melalui

proses ekstraksi menggunakan pelarut tertentu lalu didestilasi.

Lemak nabati memiliki beberapa jenis asam lemak tak jenuh yang dibedakan

atas tiga, yaitu sebagai berikut:

1. Drying Oil, yaitu minyak yang sifatnya mudah mengering bila dibiarkan di

udara.

Comtoh: pernis, cat.

2. Semi Drying Oil, yaitu minyak yang berubah karena pengaruh suhu.

Contoh: minyak biji kapas, minyak bunga matahari.

3. Non Drying Oil, yaitu minyak yang tidak mengering karena pengaruh suhu.

(18)

2.2.2 Sifat-sifat Minyak dan Lemak. A. Sifat Fisika

1. Warna

Memiliki warna orange disebabkan adanya pigmen karoten yang larut dalam

minyak atau lemak tersebut.

2. Kelarutan

Minyak dan lemak tidak larut dalam air, kecuali minyak jarak (castor oil).

3. Titik cair dan polymerphism

Asam lemak tidak memperlihatkan kenaikan titik cair yang linear dengan

bertambahnya panjang rantai atom karbon. Asam lemak dengan ikatan trans –

mempunyai titik cair yang lebih tinggi daripada isomer asam lemak yang

berikatan –sis.

Polymerphism pada minyak dan lemak adalah suatu keadaan dimana terdapat

lebih dari satu bentuk kristal. Polymerphism sering dijumpai pada beberapa

komponen yang mempunyai rantai karbon panjang dan pemisahan

kristal-kristal tersebut sangat sukar. Namun demikian untuk beberapa komponen,

bentuk dari kristal-kristal sudah dapat diketahui.

Polymerphism penting untuk mempelajari titik cair minyak atau lemak dan

asam-asam lemak beserta ester-ester. Untuk selanjutnya polymerphism

mempunyai peranan penting dalam berbagai proses untuk mendapatkan

minyak atau lemak.

4. Titik didih

Titik didih dari asam-asam lemak akan semakin bertambah besar dengan

(19)

Tabel 2.4 Titik didih dan Titik cair asam-asam lemak jenuh dari minyak

Rumus Molekul

Nama Asam

Titik Didih (oC)

Titik Cair (oC)

C4H8O2 Butirat 160 -8

C6H12O2 Kaproat 107 -3.4

C8H16O2 Kaplirat 135 16,7

C10H20O2 Kapriat 159 31,6

C12H24O2 Laurat 182 44,2

C14H28O2 Miristat 202 54,4

C16H32O2 Palmitat 222 62,9

C18H36O2 Stearat 240

(Ketaren, 1986).

5. Bobot jenis

Bobot jenis dari minyak dan lemak biasanya ditentukan pada temperatur 25

0

C, akan tetapi dalam hal ini dianggap penting juga untuk diukur pada

temperatur 40 0C atau 60 0C untuk lemak yang titik cairnya tinggi. Pada

penentuan bobot jenis, temperatur dikontrol dengan hati-hati dalam kisaran

temperatur yang pendek.

6. Indeks bias

Indeks bias adalah derajat penyimpanan dari cahaya yang dilewatkan pada

suatu medium yang cerah. Indeks bias tersebut pada minyak dan lemak

dipakai untuk pengenalan unsur kimia dan pengujian kemurnian

minyak/lemak.

Abbe refractometer mempergunakan alat temperatur yang dipertahankan pada

25 0C. Untuk pengukuran indeks bias lemak yang bertitik cair tinggi,

dilakukan pada temperatur 40 0C atau 60 0C, selama pengukuran temperatur

harus dikontrol dan dicatat. Indeks bias ini akan meningkat pada minyak atau

lemak dengan rantai karbon yang panjang dan juga dengan terdapatnya

sejumlah ikatan rangkap. Nilai indeks bias dari asam lemak juga akan

bertambah dengan meningkatnya bobot molekul, selain dengan naiknya

(20)

7. Aroma dan rasa

Aroma dan rasa pada minyak/lemak selain terdapat secara alami juga terjadi

karena terdapatnya asam-asam yang berantai sangat pendek sekali sebagai

hasil penguraian yang menyebabkan kerusakan pada minyak/lemak.

8. Titik lebur (melting point)

Titik lebur pada minyak dan lemak akan semakin tinggi dengan semakin

panjangnya rantai atom C.

9. Minyak dan lemak jika dituangkan di atas air akan membentuk lapisan tipis

yang merata di atas permukaan air tersebut.

10.Odor dan flavor

Odor dan flavor pada lemak/minyak selain terdapat secara alami, juga terjadi

karena pembentukan asam-asam berantai pendek sebagai hasil dari

penguraian pada kerusakan lemak/minyak. Akan tetapai pada umumnya odor

dan flavor ini disebabkan oleh komponen bukan minyak.

11.Titik asap, titik nyala dan titik api

Apabila minyak atau lemak, dapat dilakukan penetapan titik asap, titk nyala

dan titk api. Titik asap adalah temperatur pada saat lemak atau minyak

menghasilkan asap tipis yang kebiru-biruan pada pemanasan. Titik nyala

adalah temperatur pada saat campuran uap dan minyak dengan udara mulai

terbakar. Sedangkan titik api adalah temperatur pada saat dihasilkan

pembakaran yang terus menerus sampai habisnya contoh uji.

12.Shot melting point

Shot melting point adalah temperatur pada saat terjadi tetesan pertama dari

minyak atau lemak. Pada umumnya lemak atau minyak mengandung

komponen-komponen yang berpengaruh terhadap titik cairnya (Ketaren,

1986).

B. Sifat Kimia

1. Hidrolisa

Dalam proses hidrolisa, minyak/lemak akan diubah menjadi asam-asam

(21)

Proses hidrolisa yang dapat mengakibatkan kerusakan pada minyak/lemak

karena terdapatnya sejumlah air pada minyak/lemak tersebut. Proses ini dapat

menyebabkan terjadinya “hydrolitic rancidity” yang menghasilkan aroma dan

rasa tengik pada minyak/lemak.

Reaksi:

O

CH2 – O – C – R CH2OH

O O

CH – O – C – R + 3H – OH CHO + 3RCOOH

O

CH2 – O – C – R CH2OH

Trigliserida air gliserol As. lemak bebas

2. Oksidasi

Reaksi ini menyebabkan ketengikan pada minyak/lemak. terdapatnya

sejumlah O2 serta logam-logam seperti tembaga (Cu), seng (Zn) serta logam

lainnya yang bersifat sebagai katalisator oksidasi dari minyak/lemak. Proses

oksidasi ini akan bersifat sebagai katalisator aldehid dan keton serta

asam-asam lemak bebas yang akan menimbulkan bau yang tidak disenangi. Proses

ini juga menyebabkan terbentuknya peroksida. Untuk mengetahui tingkat

ketengikan minyak/lemak dapat ditentukan dengan menentukan jumlah

(22)

Reaksi:

H H

R – (CH2)n –C = C – H + O2 R – (CH2)n – C – C – H

H H O O

asam lemak peroksida

R – (CH2)n–C = O + –C–OH

H O

aldehid keton

3. Hidrogenasi

Tujuan dari proses ini adalah untuk menjernihkan ikatan rangkap dari rantai atom

karbon C asam lemak pada minyak/lemak. Reaksi ini dilakukan dengan

menggunakan hidrogen murni ditambah dengan serbuk nukel sebagai katalisator

yang mengakibatkan kenaikan titik cair dari asam lemak dan juga menjadikan

minyak/lemak tahan terhadap oksidasi akibat hilangnya ikatan rangkap.

4. Esterifikasi

Reaksi esterifikasi bertujuan untuk merubah asam-asam lemak dari trigliserida

dalam bentuk ester. Minyak dan lemak juga mengandung komponen non

gliserida dalam jumlah kecil. Non-gliserida akan menyebabkan aroma, warna,

rasa yang kurang disenangi konsumen. Komponen-komponen non-gliserida ini

adalah:

 Komponen yang karut dalam minyak

Misalnya: asam-asam lemak bebas, pigmen, gliserol, fosfatida dan lendir.

 Komponen yang tersuspensi

Misalnya: karbohidrat, senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen, dll

(23)

2.3 Gliserol

Gliserol merupakan tryhydric alcohol C2H5(OH)3 atau 1,2,3-propanetriol.

Struktur kimia dari gliserol adalah sebagai berikut:

CH2OH

CHOH

CH2OH

Pemakaian kata gliserol dan gliserin sering membuat orang bingung. Gliserol

dan gliserin adalah sama, tetapi pemakaian kata gliserol biasa dipakai jika kemurnian

rendah (masih terkandung dalam air manis) sedangkan pemakaian kata gliserin

dipakai untuk kemurnian yang tinggi. Tetapi secara umum, gliserin merupakan nama

dagang dari gliserol.

Gliserol dapat dihasilkan dari berbagai hasil proses, seperti:

1) Fat splitting, yaitu reaksi hidrolisa antara air dan minyak menghasilkan

gliserol dan asam lemak.

CH2RCOO CH2OH

CHRCOO + 3H2O 3R-COOH + CHOH

CH2RCOO CH2OH

Triasilgliserol Air Asam lemak Gliserin

2) Saponifikasi lemak dengan NaOH, menghasilkan gliserol dan sabun.

CH2RCOO CH2OH

CHRCOO + 3NaOH 3R-COONa + CHOH

CH2RCOO CH2OH

Triasilgliserol Sodium hidroksida Sabun Gliserin

3) Transesterifikasi lemak dengan methanol menggunakan katalis NaOCH3

(sodium methoxide), menghasilkan gliserol dan metil ester.

CH2RCOO CH2OH

CHRCOO + 3CH3OH 3 RCOOCH3 + CHOH

CH2RCOO CH2OH

(24)

Gliserol yang dihasilkan dari hidrolisa lemak atau minyak pada unit fat Splitting ini

masih terkandung dalam air manis (sweet water). Kandungan gliserol dalam air

manis biasanya diuapkan untuk mendapatkan gliserol murni (gliserin). Biasanya

untuk pemurnian gliserol ini memerlukan beberapa tahap proses, seperti:

1. Pemurnian dengan sentrifuse

2. Evaporasi

3. Filtrasi

Tujuan dari sentrifuse ini adalah untuk menghilangkan asam lemak bebas sisa

dan kotoran padat yang masih ada dalam air. Untuk operasi ini digunakan pemisah

sentrifuse. Padatan air manis ini sangat mahal karena kadar gliserol dalam air manis

biasanya rendah yaitu sekitar 10-12%. Pada proses recovery gliserol dari sweet water

dilakukan dengan menggunakan triple effect evaporator. Untuk menuapkan 1kg air

diperlukan 1,1 kg uap. Tekanan evaporator pertama 1 atm, evaporator kedua 3 atm

dan evaporator ketiga 5 atm. Pada operasi pabrik ini, konsumsi uap dapat berkurang

sampai 350 kg per 1000 kg air yang diuapkan.

Gliserol yang dihasilkan pabrik evaporasi mengandung sekitar 88% gliserol,

9-10% air dan 2-3% kotoran. Permintaan mutu gliserol tergantung pada pangsa

pasar. Bila mutu gliserol yang dihasilkan masih kurang baik maka gliserol tersebut

harus dimurnikan dengan cara destilasi. (Tambun, 2006)

2.3.1 Kegunaan Gliserol

1. Kosmetik; digunakan sebagai body agent, emollient, humectant, lubricant,

solven. Biasanya dipakai untuk skin cream dan lotion, shampoo dan hair

conditioner, sabun dan detergen.

2. Dental cream; digunakan sebagai humectant.

3. Peledak; digunakan untuk membuat nitroglycerine sebagai bahan dasar

peledak.

4. Industri makanan dan minuman; digunakan sebagai solven emulsifier,

conditioner, freeze preventer dan coating. Digunakan dalam industri

minuman anggur dan minuman lainnya.

5. Industri logam; digunakan untuk pickling, quenching, stripping,

(25)

6. Industri kertas; digunakan sebagai humectant, plasticizer, softening agent,

dan lain-lain.

7. Industri farmasi; digunakan untuk antibiotik, capsule dan lain-lain.

8. Photography; digunakan sebagai plasticizing.

9. Resin; digunakan untuk polyurethanes, epoxies, phtalic acid dan malic acid

resin.

10.Industri tekstil; digunakan lubricating, antistatic, antishrink, waterproofing

dan flameproofing.

11.Tobacco; digunakan sebagai humectant, softening agent dan flavor enhancer.

2.3.2 Sifat-sifat Gliserol Tabel 2.5 Sifat Fisika Gliserol

Molecular Weight 92.09

Boiling point 290 (760 mmHg)

Melting point 18.17 oC

Freeze point (66.7 % glycerol solution) – 46.5 oC

Specific heat 0.5795 cal/gm oC (26 oC)

Refractive index (Nd20) 1.47399

Flash point (99 % glycerol) 177 oC

Fire point (99 % glycerol) 204 oC

Autoignition point (on platinum) 523 oC

(on glass) 429 oC

Heat of combustion 397.0 kcal per gram

Surface tension 63.4 dynes cm (20 oC)

58.6 dynes cm (90 oC)

51.9 dynes cm (150 oC)

Cofficient of thermal expansion 0.0006115 (15-25 oC Temp. interval)

0.000610 (20-25 oC Temp. interval)

Thermal conductivity 0.000691 cal cm deg/sec (oC)

Heat of formation 159.8 kcal/mol (25 oC)

Heat of fusion 47.5 cal/mol

(26)

19,300 cal/mol (105 oC)

18,610 cal/mol (175 oC)

(Tambun, 2006)

2.4 Sifat- sifat Bahan Baku 2.4.1 Minyak Jagung

1. Bilangan asam : 0,040- 0,100

2. Flavor : Lembut

3. Cold test : yersih

4. Bilangan penyabunan : 189- 191

5. Bilangan Iodium : 93- 96

6. Bilangan Hehner : 93- 96

7. Titik Beku (0C) : -20 - -100

8. Titik cair ( 0F) : 4- 12

9. Titik nyala ( 0F) : 575- 640

10.Titik baker ( 0F) : 590- 700

11. Bobot jenis pada suhu kamar : 0,918- 0,925

12. Pounds per gallon : 7,672 pada 700F

(Ketaren, 1986)

2.4.2 NaOH

1. Berat Molekul : 40 gr/ mol

2. Titik didih : 318,40C

3. Titik lebur : 13900C

4. Spesifik gravity : 2,130 ( pada suhu 300C)

5. Berbentuk padatan yang berwarna putih.

6. Sangat mudah larut dalam etanol, etil ester, dan gliserol

7. tidak mudah larut dalam aseton, eter

8. merupakan suatu basa yang kuat

9. Dapat menyerap uap air dari udara

10.Bersifat korosif

(27)

12.Merupakan hasil elektrolisis dari natrium klorida

13.bereaksi dengan etil asetat menghasilkan sabun (natrium asetat) dan alkohol.

(Perry, 1984)

2.4.3 Air (H2O)

1. Merupakan cairan tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau

2. Merupakan elektrolit lemah dan dapat terionisasi menjadi H3O+ dan OH+

3. Berat molekul : 18,016 gr/grmol

4. Rumus molekul : H2O

5. Densitas : 1 gr/ml

6. Titik nyala : 00C

7. Viskositas : 0,01002 P

8. Panas spesifik : 1 kal/g

9. Tekanan uap : 760 mmHg

10.Tegangan permukaan : 73 dyne/cm

11.Panas laten : 80 kal/g

12.Indeks bias : 1,333

(Perry, 1984)

2.5 Proses Pembuatan Gliserol 2.5.1 Fat Splitting

Merupakan reaksi hidrolisa antara air dan minyak yang menghasilkan gliserol

dan asam lemak, membentuk reaksi seperti berikut:

R _ CO _ OCH2 CH2OH

R _ CO + OCH + 3H2O 3R-COOH + CHOH

R _ CO _ OCH2 CH2OH

Gliserida Gliserol

Dimana 3 molekul fatty acid dan 1 molekul gliserol dihasilkan dari 1 molekul

trigliserida. Jika di buat ke dalam timbangan berat molekul dianggap R adalah

Stearic acid, dan itu dapat dilihat pada hasil proses hidrolisis dipertambahan berat

(28)

Tetapi nyatanya:

Berat molekul stearic trigliserida 852

Berat 3 molekul air 54

Total 906

Berat 3 molekul stearic acid 852

Berat 1 molekul gliserin 98

Total 950

Dari data tersebut dapat dilihat bahwa pertambahan pada berat terjadi hamper

hanya karena menghasilkan gliserol, dan secara teoritis penambahan menunjukkan

kira-kira 5% berat bahan fatty acid dipisahkan. Pemurnian gliserol pada fat splitting

biasanya memerlukan beberapa tahap proses seperti:

- Pemurnian dengan sentrifuse

- Evaporasi

- Filtrasi

Adapun kelebihan dan kekurangan dari fat splitting dapat dilihat pada table

2.6.

Tabel 2.6 Kelebihan dan Kekurangan dari Fat Splitting

Kelebihan Kekurangan

1. Reaksi dapat dilakukan pada suhu 2400C-2600C dan tekanan 45-50 bar,

2. Pada proses ini derajat pemisahan mampu mencapai 99%.

1. Proses tersebut memerlukan energi yang tinggi,

2. Memerlukan investasi peralatan yang mahal,

3. Mutu produk yang dihasilkan tidak terlalu baik ditinjau dari warna dan baunya sebagai akibat proses panas tersebut (Brady et al, 1988)

4. Memerlukan katalis

(29)

2.5.2. Saponifikasi

Proses saponifikasi, yaitu hidrolisis lemak menjadi asam lemak dan gliserol dalam

kondisi basa. Pembuat kondisi basa yang biasanya digunakan adalah NaOH

(natrium/sodium hidroksida).

Komponen trigliserida:

- Trimiristat : 0,1 %

- Tripalmitat : 10 %

- Tristearat : 2,5 %

- Trioleat : 30 %

- Trilinoleat : 56 %

Reaksi saponifikasi trigliserida dengan larutan alkali:

CH2_ O _ COOR1 CH2_ OH R1COO _ O _ Na

CH _ O _ COOR2 + 3NaOH CH _ OH + R2COO _ O _ Na

CH2 _ O _ COOR3 CH2 _ OH R3COO _ O _ Na

Trigliserida Larutan álkali Gliserol Sabun

Reaksi ini adalah dasar untuk industri penghasil sodium soaps. Jira soda abu

digantikan dengan álkali hidroksida yang lain seperti Potas (KOH), Potassium soaps.

Namun sebaliknya jika fatty acid menghasilkan reaksi senyawa-senyawa metal

seperti aluminium hidroksida, dan bentuk sabun metal.

Secara komersial sabun dapat larut dalam air seperti sodium dan potassium

soaps saat ini banyak digunakan untuk membuat detergen dan sabun. Oils soaps

yang dapat larut seperti metal dapat digunakan sebagai pelumas. Fatty acid penting

sekali untuk mengetahui nilai netralisasi, karena itu usuran berat molekul lemak saat

itu penting sekali pada reaksi saponifikasi.

Reaksi saponifikasi bisa juga akibat adanya trigliserida dan alkali, serta

tempat terbentuk sabun dan gliserol dilepaskan. Demikian untuk mengetahui nilai

(30)

Adapun kelebihan dan kekurangan dari proses saponifikasi dapat dilihat pada

[image:30.595.108.517.140.362.2]

tabel 2.7.

Tabel 2.7 Kelebihan dan Kekurangan dari Proses Saponifikasi

1. Reaksinya berlangsung satu arah dan tidak reversible,

2. Sabun yang dihasilkan dapat larut dalam air,

3. Saponifikasi lemak terjadi pada campuran yang beroperasi pada 1000C dan 3,5 kg/cm2.

1. Memerlukan katalis,

2. Reaksinya lambat.

(Rahayu, 2006)

2.5.3. Transesterifikasi

Adalah lemak dengan metanol ditransesterifikasi menggunakan katalis

NaOCH3 (sodium methoxide), menghasilkan gliserol dan metil ester. Reaksi

esterifikasi adalah kebalikan dari hidrolisis. Ester dapat mengganti ion hidrogen

menjadi asam (fatty acid). Dengan golongan alkohol, seperti metil alkohol, dan

sebagainya akan diperlihatkan reaksi dibawah:

R _ COOH + OHCH3 R _ COOCH3 + H2O

Jika metil alkohol digunakan, maka gliserol akan membentuk trigliserida.

Reaksinya sebagai berikut:

Gliserol + Fatty acid Trigliserida

Proses esterifikasi tidak akan berhasil jika tidak semua golongan 3-OH

digabungkan dengan radikal asam, tetapi akan membentuk monogliserida dan

digliserida. Untuk menghindari bentuk hasil seperti itu dan untuk mendapatkan

trigliserida sebanyak mungkin harus dilakukan analisis kimia.

Dalam esterifikasi dapat juga terjadi dengan alkohol dan gliserol, dapat

dilihat pada reaksi antara fatty acid dan etil alkohol dibawah:

R _COOH + C2H5OH R _ COOC2H5 + H2O

Ester alkohol selalu mempunyai 5-6 atom karbon, satu diantaranya dengan 6

atom karbon (saccharose, sorbitol, fructose) bisa mendapat perhatian, karena ester

(31)

Adapun kelebihan dan kekurangan dari proses transesterifikasi dapat dilihat

pada tabel 2.8.

Tabel 2.8 Kelebihan dan Kekurangan dari proses Transesterifikasi

1. Trigliserida dapat dengan mudah ditransesterifikasi secara batchwise pada tekanan atmosfer dan suhu 600C-700C dengan metanol berlebih dan menggunakan alkalis alkalin.

1. Memerlukan katalis,

2. Proses tersebut memerlukan energi yang tinggi,

3. Memerlukan investasi peralatan yang mahal,

4. Memerlukan perlakuan awal untuk memindahkan asam lemak bebas dari minyak yaitu dengan cara pemurnian atau preesterifikasi sebelum proses transesterifikasi.

(Rahayu, 2006)

Berdasarkan uraian diatas, maka dipilih proses saponifikasi dalam Pra rancangan

Pabrik Pembuatan Gliserol dari Minyak Jagung Mentah.

2.6 Deskripsi Proses

1. Tahap Persiapan Bahan Baku

NaOH yang dimasukkan ke dalam gudang (G-01) kemudian diangkut dengan

menggunakan bucket elevator (BE-01), kemudian dimasukkan kedalam mixer

(M-01) dan dilarutkan dengan air proses dengan suhu 25oC sampai konsentrasi

masing-masing 40% NaOH dan 60% air.

Minyak jagung di masukkan kedalam tangki (T-01), kemudian dipisahkan

dari abu, sterol, dan lilin terlebih dahulu dengan menggunakan filter press (FP-01)

untuk menghilangkan partikel-partikel ampasnya dan ampas hasil pengepressan dari

filter press tersebut, dan trigliserida juga ikut sebagian dengan ampas-ampas tersebut

dan ditampung dalam bak penampung (BP-01). Minyak jagung yang telah

dipisahkan disimpan pada tangki penampung (T-04) dengan temperatur 30oC dan

(32)

2. Tahap Reaksi Saponifikasi

Minyak jagung dan larutan NaOH dipompakan ke dalam reaktor (R-01) dan

dipanaskan dengan steam pada temperatur 100oC untuk dihomogenkan dan sekaligus

bereaksi membentuk sabun dan gliserol. Asumsi konversi reaksi yang terjadi pada

proses saponifikasi adalah 90%.

Reaksi saponifikasi yang terjadi adalah sebagai berikut:

CH2_ O _ COR1 CH2_ OH R1CO _ O _ Na

CH _ O _ COR2 + 3NaOH CH _ OH + R2CO _ O _ Na

CH2 _ O _ COR3 CH2 _ OH R3CO _ O _ Na

Trigliserida Larutan álkali Gliserol Sabun

Hasil proses saponifikasi yang berupa campuran gliserol dengan sabun

dipompakan ke unit pemisah separator (SP-01) yang bekerja dengan prinsip

perbedaan densitas. Pada unit ini akan terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan sabun

pada bagian atas dan lapisan gliserol pada bagian bawah. Gliserol yang dihasilkan

ditampung pada tangki produk bawah separator (T-05).

Dari tangki produk bawah separator, gliserol dipompakan ke evaporator (E-01) untuk

menguapkan air dari gliserol dengan media pemanas yang digunakan adalah steam

dengan temperatur 1250C. Agar diperoleh gliserol pada suhu 30oC, maka gliserol

tersebut dimasukkan kedalam cooler (CO-01) dengan media air pendingin 25oC,

kemudian gliserol tersebut dipompakan kedalam tangki produk (T-07) dengan

kondisi temperatur 30oC.

3. Tahap Pengolahan Produk Samping (Sabun Cair)

Sabun cair yang telah dipisahkan dari gliserol ditampung didalam tangki

pencampuran (TP-01). Kemudian pewangi Limonene sebanyak 0,1% disimpan

dalam tangki pewangi (T-02) dan pewarna Tartrazine sebanyak 0,05% disimpan

dalam tangki pewarna (T-03) dipompakan kedalam tangki pencampuran untuk

dihomogenkan. Selanjutnya sabun cair tersebut dipompakan kedalam tangki produk

(T-06).

(33)

(34)

Evalianty Depari : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Dari Minyak Mentah Jagung Dengan Kapasitas 40.000 Ton/ Tahun, 2009. T-02 T-01 M-01 T-04 SP-01 T-05 T-06 T-07 Kondensat

Air Pendingin Bekas

M-01 T-01 T-02 T-03 T-04 T-05 T-06 T-07 VF-01 R-01 TP-01 E-01 CO-01 SP-01 G- 01 BE-01 BP-01 Kode _Keterangan FP-01 TP-01 T-03 BP-01 2 6 3 17 11 FC FC FC FC FC FC FC FC

DISETUJUI OLEH : PEMBIMBING 1

NIP PEMBIMBING 2 NIP

M.HENDRA GINTING, ST.MT 132 243 713 Ir. RENITA MANURUNG, MT 132 163 646

TANPA SKALA

DIAGRAM ALIR PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GLISEROL DARI MINYAK MENTAH JAGUNG

DENGAN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

TANGGAL TANDA TANGAN

P-04 Mixer

Tanki Minyak Jagung Mentah Tanki Pewangi

Tanki Pewarna Tanki Penampung

Tanki Produk Bawah Separator Tanki Produk Samping Tanki Produk Vibrating Filter Reaktor Saponifikasi Tanki Pencampuran sabun Evaporator Cooler Separator Gudang NaOH Bucket Elevator Bak Penampung P-01 P-05 P-06 Steam Air Pendingin Air Proses FC G-01 P-02 P-03 P-07 P-08 P-11 10 FC P-09 P-10 P-12 P-13 LI LI LI LC LI LI FC FC FC TC BE-01

H2O

E-01 13 1 4 5 8 12 7 9 15 16 TC LC LC LC LC LC R-01 VF-01 CO-01 E-01 14 LC PC Komposisi (kg/jam) Minyak Jagung Abu NaOH Air Larutan NaOH Gliserol Sabun Cair Uap Air Pewarna Pewangi Alur 2 -19,555 -Alur 1 5.451,652 - -Alur 3 5.432,097 - -Alur 4 - - 634,8 -Alur 5 - - 1.810,698 -Alur 6 - - -- 2.445,498 - -Alur 7 5.432,097 - -- -- -Alur 8 543,209 - -1.810,698 -4.888,888 634,8 -Alur 9 - - -1.629,629 -4.888,888 -Alur 10 - - -- -- 1.359,0788 -- Alur 11 - - -1.629,629 -4.888,888 - -Alur 12 - - 666,667 - -4.888,888 - -Alur 13 - - - - -- -962,962 -- Alur 14 - - 666,667 - -4.888,888 -- -- Alur 15 - - - - -- -0,6759 - Alur 16 - - - - -- -1,3590 Alur 17 - - - - -- 1.361,1173 --

Suhu (0C)

(35)

(36)

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi = 40.000 ton/tahun

= 5.555,555 kg/jam

Basis perhitungan = 1 jam operasi

Satuan = kg/jam

Satu tahun operasi = 300 hari

Satu hari operasi = 24 jam

[image:36.595.103.541.77.734.2]

3.1. Evaporator (E-01)

Tabel 3.1 Hasil Neraca Massa pada Evaporator

Komponen Masuk (kg/jam) Alur 11

Keluar (kg/jam)

Alur 12 Alur 13

1. Gliserol

2. Air

3. Uap air

4.888,888

1.629,629

4.888,888

666,667

962,962

Jumlah 6.518,517 5.555,555 962,962

Total 6.518,517 6.518,517

3.2. Reaktor (R-01)

Tabel 3.2 Hasil Neraca Massa pada Reaktor

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

Alur 8

Alur 6 Alur 7

1. Trigliserida

2. Gliserol

3. NaOH

H2O

4. Sabun

634,8

1.810,698

5.432,097

543,209

4.888,888

1.810,698

634,8

Jumlah 2.445,498 5.432,097 7.877,595

(37)

3.3. Separator (SP-01)

Tabel 3.3 Hasil Neraca Massa pada Separator

Alur 8 Alur 9 Alur 10

1. Gliserol

2. Sabun

3. Trigliserida

4. Air

4.888,888

634,8

543,209

1.810,698

4.888,888

1.629,629

1.359,0788

Jumlah 7.877,595 6.518,517 1.359,0788

Total 7.877,595 7.877,595

3.4. Tangki Pencampuran (TP-01)

3.4 Hasil Neraca Massa pada Tangki Pencampuran

Komponen Masuk (kg/jam)

Alur 10 Alur 15 Alur 16

Keluar (kg/jam) Alur 17

1. Sabun

2. Pewangi

3. Pewarna

1.359,0788

1,3590

0,6759

1.361,1173

Jumlah 1.359,0788 0,6759 1,3590 1.361,1173

Total 1.361,1173 1.361,1173

[image:37.595.108.548.115.561.2]

3.5. Vibrating Filter (VF-01)

Tabel 3.5 Hasil Neraca Massa pada Vibrating Filter

Alur 1 Alur 2 Alur 3

1. Trigliserida (minyak

jagung):

2. Abu

5.451,652

19,555

5.432,097

Jumlah 5.451,652 19,555 5.432,097

(38)

BAB IV

NERACA ENERGI

Temperatur referensi = 250C

Satuan = kkal/jam

Basis perhitungan = 1 jam operasi

1. Mixer (M-01)

Tabel 4.1 Neraca Energi pada Mixer (M-01)

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

alur (4) alur (5) alur (6)

NaOH Air

1.520,346

9.053,49

1.520,346 9.053,49

Total 1.520,346 9.053,49 10.573,836

10.573,836 10.573,836

[image:38.595.115.523.280.614.2]

2. Reaktor (R-01)

Tabel 4.2 Neraca Energi pada Reaktor (R-01)

NaOH Air

Minyak jagung Gliserol

Sabun Panas reaksi Steam

1.520,346 9.053,49

10.462,218

1.248,1725 260.311,625

99.588,39 11.508,425

154.879,972 16.619,064

Total 10.573,836 272.022,015 282.595,851

(39)

3. Separator ( SP-01)

Tabel 4.3 Neraca Energi pada Separator (SP-01)

Gliserol Sabun cair Trigliserida Air

154.879,972 16.619,064 11.508,425 99.588,39

154.879,972

89.629,595

16.619,064 11.508,425 9.958,839

Total 282.595,851 244.509,567 38.086,328

282.595,851 282.595,851

[image:39.595.112.514.301.604.2]

4. Tangki Produk Bawah Separator ( T-05)

Tabel 4.4 Neraca Energi pada Tangki Produk Bawah Separator (T-05)

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

alur (9) alur (11)

Gliserol Air

154.879,972 89.629,595

Total 244.509,567 244.509,567

5. Evaporator ( E-01)

Tabel 4.5 Neraca Energi pada Evaporator (E-01)

Gliserol Air

Panas penguapan Panas yang dilepas

154.879,972 89.629,595

1.265.206,496

267.519,951 508.171,587

734.024,525

Total 1.509.716,063 775.691,538 734.024,525

1.509.716,063 1.509.716,063

6. Cooler ( CO-01)

Tabel 4.6 Neraca Energi pada Cooler (CO-01)

alur (12) alur (14)

Gliserol Air

Panas yang diserap

267.519,951 508.171,587 -758.278,206

14.079,997 3.333,335

(40)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang NaOH (G-01)

Fungsi : Menyimpan bahan NaOH,direncanakan untuk kebutuhan

10 hari

Jumlah : 1 unit

Bentuk : Persegi panjang

Bahan konstruksi : Beton

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

Kebutuhan NaOH : 634,8 kg/jam

Volume gudang : 85,831 m3

Tinggi gudang : 2,778 m

Panjang gudang : 5,556 m

Lebar gudang : 5,556 m

5.2 Bucket Elevator (BE-01)

Fungsi : Mengangkut NaOH dari gudang penyimpanan ke mixer

(M-01)

Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator

Bahan : Commercial Steel

Tinggi elevator : 25 ft = 7,62 m

Daya : 0,257 Hp

5.3 Mixer (M-01)

Fungsi : Membuat larutan NaOH

Bentuk : Silinder tegak, alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Stainless Steel, SA-316 grade C

Jumlah : 1 unit

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

(41)

Diameter Tangki : 2,139 m

Tinggi Tangki : 3,386 m

Tinggi Silinder : 2,852 m

Tinggi Head : 0,534 m

5.4 Tangki Minyak Jagung (T-01)

Fungsi : Tempat penyimpanan minyak jagung mentah untuk kebutuhan 7

hari.

Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas

berbentuk datar.

Bahan Konstruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 4 unit

Suhu : T = 30 oC, P = 1 atm

Volume : 339,475 m3

5.5 Vibrating Filter (VF-01)

Fungsi : memisahkan partikel ampas dari minyak jagung

Jenis : vibrating filter

Bahan konstruksi : All 316 Stainless steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur (T) = 30oC

- Tekanan (P) = 1 atm

Vibrating filter industrial top coat-nowata proguard

- laju alir bahan = 12,54s l/min

- Tekanan = 300 Psi = 21 kg/cm2

- Bukaan filter = 25 micron = 0,001 in

(42)

5.6 Tangki Penampung (T-04)

Fungsi : untuk menampung minyak jagung dari vibrating filter .

Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas

berbentuk datar.

Jumlah : 1 unit

Bahan kontruksi : Carbon steel, SA-283 Grade C

Suhu : T = 30 0C, P = 1 atm

Volume : 507,386 m3

Tebal plat : 2 1/2 in

5.7 Reaktor (R-01)

Fungsi : tempat terjadinya reaksi saponifikasi antar trigliserida dan NaOH.

Jenis : Silinder vertikal, alas dan tutup elipsoidal

Jenis pengaduk : marine propeller tiga daun

Bahan konstruksi : Stainless Steel, SA-240 tipe 410

Jumlah : 1 unit

Kondisi penyimpanan : T = 800C, P = 1 atm

Diameter : 1,434 m

Tinggi Tutup : 0,358 m

Tinggi reaktor : 2,509 m

Tebal plat : ½ in

Daya motor : 1/2 hp

Tebal jaket : 1½ in

5.8 Separator (SP-01)

Fungsi : Untuk memisahkan sabun cair dengan gliserol dan impurities

(43)

Kondisi : T = 80 0C, P = 1 atm

Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Tinggi silinder : 4,18 m

Tebal plat : 2 in

5.9 Tangki Produk Bawah Separator (T-05)

Fungsi : untuk menampung gliserol hasil pemisahan pada separator.

Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : T = 80 oC, P = 1 atm

Volume Tangki : 162,303 m3

5.10 Evaporator (E-01)

Fungsi : untuk menguapkan air dari produk gliserol

Jenis : Long Tube Vertical

Bahan : Carbon steel,SA-283 grade C

Jumlah : 1 unit

Volume tangki : 6,462 m3

Diameter tangki : 1,763 m

Tinggi tangki : 2,79 m

(44)

Panjang koil : 9,177 m

Tebal plat : 1 ½ in

Panjang Koil : 13,044 ft

Jumlah lilitan : 5 lilitan

Tebal plat : 1 1/2 in

5.11 Cooler (CO-01)

Fungsi : Menurunkan suhu glukosa dari 1200C menjadi 300C

Jenis : 1-2 Shell and tube

Jumlah : 1 Unit

Tube :

- Diameter luar : ¾ in

- BWG : 18

- Pitch : 1 in. triangular pitch

- Panjang tube : 15 ft

- Nt : 640

- ∆Ps : 0,74 psi

Res : 712,106

5.12 Tangki Produk (T-07)

Fungsi : untuk menampung produk gliserol hasil evaporasi.

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C

Jumlah : 2 unit

Kondisi operasi : T = 100 0C, P = 1 atm

Volume tangki : 1.321,930 m3

Tinggi head : 2,598 m

(45)

5.13 Tangki Pewangi (T-02)

Fungsi : menampung larutan pewangi untuk kebutuhan 10 hari.

Jenis : Silinder tegak, alas datar dan tutup elipsoidal

Jumlah : 1 unit

5.14 Tangki Pewarna (T-03)

Fungsi : menampung larutan pewarna untuk kebutuhan 10 hari.

Jumlah : 1 unit

5.15 Tangki Pencampuran (TM-01)

Fungsi : Sebagai tempat mencampur sabun cair dengan pewangi dan

pewarna.

(46)

Tebal plat : 2 in

5.16 Tangki Produk Samping (T-08)

Fungsi : untuk menampung produk sabun cair hasil pencampuran.

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C

Jumlah : 2 unit

Tebal plat : 2 in

5.17 Pompa I (P-01)

Fungsi : untuk memompakan minyak jagung ke vibrating filter.

Jenis : centrifugal pump

Bahan konstruksi : commersial steel

Jumlah : 1 unit

Schedule number : 40

Nominal size pipe : 1 ½ in

Diameter dalam pipa : 1,610 in (0,1341 ft)

Diameter luar pipa : 1,9 in (0,1583 ft)

Tebal dinding : 0,145 in (0,0121 ft)

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

(47)

Tinggi pemompaan : 30 ft

Kerja pompa : 30,087 ft.lbf/lbm

Daya maksimum pompa : 1/8 Hp

5.18 Pompa II (P-02)

Fungsi: Memompakan minyak jagung hasil vibrating filter ke tangki

penampungan minyak jagung

Jenis : centrifugal pump

Bahan konstruksi : commersial steel

Jumlah : 1 unit

Schedule number : 40

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

Bilangan Reynold : 71,536

5.19 Pompa III (P-03)

Fungsi : Memompakan minyak jagung ke reaktor.

Jenis : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commersial steel

Jumlah : 1 unit

Schedule number : 40

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

(48)

5.20 Pompa IV (P-04)

Fungsi : Memompakan larutan NaOH ke reaktor.

Bahan konstruksi : Commersial steel

Jumlah : 1 unit

Tebal dinding : 0,2030 in (0,0169ft)

Luas muka : 4,79 in2 (0,3991 ft2)

Daya maksimum pompa : 1 Hp

5.21 Pompa V (P-05)

Fungsi : Memompakan pewangi ke tangki pencampuran.

Bahan konstruksi : Commersial steel

Jumlah : 1 unit

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

(49)

Kerja pompa : 37.10-9

5.22 Pompa VI (P-06)

Fungsi : Memompakan pewarna ke tangki pencampuran.

Jumlah : 1 unit

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

Kerja pompa : 31.10-9

5.23 Pompa VII (P-07)

Fungsi : memompakan produk hasil saponifikasi ke separator.

Jumlah : 1 unit

Tebal dinding : 0,2030 in (0,0169ft)

Luas muka : 4,79 in2 (0,3991 ft2)

(50)

Kerja pompa : 30,03

5.24 Pompa VIII (P-08)

Fungsi : memompakan gliserol ke tangki produk bawah separator

Jumlah : 1 unit

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

Kerja pompa : 30,065

5.25 Pompa IX (P-09)

Fungsi : memompakan sabun ke tangki pencampuran sabun

Bahan konstruksi : Commersial Steel

Jumlah : 1 unit

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

(51)

5.26 Pompa X (P-10)

Fungsi : memompakan gliserol ke evaporator.

Jumlah : 1 unit

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)

5.27 Pompa XI (P-11)

Fungsi : memompakan sabun cair ke tangki produk samping.

Jumlah : 1 unit

Luas muka : 2,04 in2 (0,1699 ft2)