viii DAFTAR ISI Halaman Judul ... i Lembar Pengesahan ... ii Kata Pengantar ... iv Daftar Isi... v Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar ... xii
Intisari ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2. Penentuan Kapasitas Pabrik ... 2
1.3. Penentuan Lokasi Pabrik ... 7
1.4. Tinjauan Pustaka ... 10
1.4.1 Macam-Macam Proses Pembuatan Etanol ... 10
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses ... 14
1.4.3 Kegunaan Produk ... 15
1.4.4 Sifat – sifat Fisis dan Kimia ... 15
1.4.5 Konsep Proses ... 18
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 19
2.1. Spesifikasi Bahan baku dan Produk ... 19
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku... 19
2.1.2 Spesifikasi Produk ... 20
ix
2.2.1 Dasar Reaksi... 20
2.2.2 Tinjauan Termodinamika ... 21
2.2.3 Tinjauan Kinetika ... 22
2.2.4 Kondisi Operasi ... 23
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ... 24
2.3.1 Diagram Alir Proses ... 24
2.3.2 Tahapan Proses... 27
2.3.2.1 Tahap Persiapan Tetes/Molase dan Biokatalis . 27 2.3.2.2 Tahap Proses Reaksi ... 28
2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk ... 28
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ... 30
2.4.1 Neraca Massa ... 30
2.4.1.1 Neraca Massa Overall ... 30
2.4.1.2 Neraca Massa Tiap Alat ... 31
2.4.2 Neraca Panas ... 34
2.4.2.1 Neraca Panas Overall ... 34
2.4.2.2 Neraca Panas di Setiap Alat ... 36
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ... 39
2.5.1 Lay Out Pabrik ... 39
2.5.2 Lay Out Peralatan ... 41
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 44
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 60
4.1. Unit Pendukung Proses ... 60
x
4.1.2 Unit Pengadaan Steam... 67
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan... 69
4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 71
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 75
4.1.6 Unit Pembuatan Biokatalis ... 77
4.2. Unit Pengolahan Limbah... 78
4.2.1 Pengolahan Limbah Padat ... 78
4.2.2 Pengolahan Limbah Cair ... 78
4.2.3 Pengolahan Limbah Gas ... 79
4.3. Laboratorium ... 79
4.3.1 Laboratorium Analisa... 80
4.3.1.1 Analisa Bahan Baku ... 81
4.3.1.2 Analisa Proses Produksi ... 83
4.3.1.3 Analisa Produk ... 85
4.3.1.4 Analisa Boiler Feed Water (BFW) ... 86
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 87
5.1 Bentuk Perusahaan ... 87
5.2 Struktur Organisasi ... 88
5.3 Tugas dan Wewenang ... 91
5.3.1 Pemegang Saham ... 91
5.3.2 Dewan Komisaris ... 91
5.3.3 Dewan Direksi ... 91
5.3.4 Kepala Bagian ... 93
xi
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 95
5.4.1 Karyawan non shift ... 95
5.4.2 Karyawan Shift ... 96
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 97
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 98
5.7 Jaminan Sosial Tenaga Kerja ... 100
5.8 Kesehatan dan Keselamatan Kerja ... 101
5.8.1 Tujuan Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 101
5.8.2 Peraturan Umum K3 Pada Industri Kimia ... 102
5.8.3 Alat Perlindungan Diri Saat Bekerja ... 104
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 106
6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 107
6.2 Dasar Perhitungan ... 109
6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 110
6.4 Hasil Perhitungan ... 111
Daftar Pustaka ... xiv Lampiran
xii DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Ekspor Tetes atau Molase di Indonesia... 3
Tabel 1.2. Impor Etanol di Indonesia ... 4
Tabel 1.3. Impor Etanol di Singapura ... 5
Tabel 1.4. Produksi Etanol di Indonesia ... 6
Tabel 1.5. Daftar Pabrik Gula PTPN X... 7
Tabel 1.6 Kelebihan dan Kelemahan Proses Pembuatan Etanol ... 12
Tabel 1.7 Perbandingan Proses Batch dan Proses kontinyu ... 13
Tabel 1.8 Dasar Pemilihan Bahan Baku ... 14
Tabel 2.1. Jumlah Arus Input ... 30
Tabel 2.2. Jumlah Arus Output ... 31
Tabel 2.3. Neraca Massa di Sekitar Mixer (M-01) ... 31
Tabel 2.4. Neraca Massa di Sekitar Filter (F-01) ... 32
Tabel 2.5. Neraca Massa di Sekitar Reaktor Fermentasi (R-01 A/B) ... 32
Tabel 2.6. Neraca Massa di Sekitar Menara Destilasi I (MD-01) ... 33
Tabel 2.7. Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 1I (MD-02) ... 33
Tabel 2.8. Jumlah Panas Arus Input ... 34
Tabel 2.9. Jumlah Panas Arus Output ... 35
Tabel 2.10. Neraca Panas di Sekitar Mixer (M-01) ... 36
Tabel 2.11. Neraca Panas di Sekitar Filter (F-01) ... 36
Tabel 2.12. Neraca Panas di Sekitar Reaktor Fermentasi (R-01 A/B) ... 37
Tabel 2.13. Neraca Panas di Sekitar Menara Destilasi I (MD-01) ... 38
xiii
Tabel 3.1. Spesifikasi Menara Destilasi ... 47
Tabel 3.2. Spesifikasi Condensor ... 48
Tabel 3.3. Spesifikasi Reboiler... 50
Tabel 3.4. Spesifikasi Accumulator ... 52
Tabel 3.5. Spesifikasi Tangki ... 54
Tabel 3.6. Spesifikasi Heat Exchanger ... 56
Tabel 3.7. Spesifikasi Pompa ... 58
Tabel 4.1. Kebutuhan Air Proses... 62
Tabel 4.2. Kebutuhan Air Pendingin ... 63
Tabel 4.3. Kebutuhan Air Umpan Boiler ... 65
Tabel 4.4. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 66
Tabel 4.5. Kebutuhan Air Sungai ... 66
Tabel 4.6. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 72
Tabel 4.7. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ... 73
Tabel 4.8. Total Kebutuhan Listrik Pabrik Disuplai Generator ... 74
Tabel 4.9. Total Kebutuhan Daya Listrik Pabrik Disuplai PLN ... 75
Tabel 4.10. Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik ... 76
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 97
Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 98
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat... 108
Tabel 6.2. Fixed Capital Investment ... 111
Tabel 6.3. Working Capital Investment ... 112
Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost ... 112
xiv
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost ... 113 Tabel 6.7. General Expense ... 114 Tabel 6.8. Analisa Kelayakan... 117
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Jumlah Ekspor Molase di Indonesia dari Tahun 2009-2013 ... 3
Gambar 1.2. Impor Etanol di Indonesia ... 4
Gambar 1.3. Impor Etanol di Singapura ... 5
Gambar 1.4. Lokasi Pabrik Etanol ... 10
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... 25
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ... 26
Gambar 2.3 Lay Out Pabrik Etanol ... 40
Gambar 2.4. Lay Out Peralatan Proses... 43
Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air Sungai ... 67
Gambar 4.2. Skema Pembuatan Biokatalis ... 77
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Etanol ... 90
Gambar 6.1. Grafik Linierisasi Indeks Harga ... 109
v INTISARI
Rifka Intan Puspita, Sifa Dian Permata Sari, 2016, Prarancangan Pabrik Etanol dari Molase dengan Proses Fermentasi Kontinyu Kapasitas 12.000 kiloliter/tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Etanol (C2H5OH) adalah bahan kimia yang digunakan untuk berbagai industri
(kosmetik, cat, farmasi, pelarut dan desinfektan). Industri etanol saat ini menggunakan fermentasi batch, untuk mengefisiensikan proses fermentasi maka dipertimbangkan pabrik etanol menggunakan sistem fermentasi kontinyu. Pabrik etanol dari molase dengan proses fermentasi kontinyu akan didirikan di Sidoarjo, Jawa Timur pada tahun 2019 dengan kapasitas 12.000 kiloliter/tahun (ρ = 0,7545 (pada 50oC)) atau 1.143,25 kg/jam. Bahan baku molase yang dibutuhkan 4.575,56 kg/jam dan air 10.746,48 kg/jam. limbah yag dihasilkan terdiri dari limbah gas CO2 sebesar 1.074,46 kg/jam, limbah padat sebesar
1.420,56 kg/jam, dan limbah cair sebesar 11.683,77 kg/jam.
Pembuatan etanol ini melalui 3 tahap yaitu tahap persiapan bahan baku dan biokatalis, fermentasi, serta pemurnian produk. Pada tahap persiapan bahan baku, molase dengan gula 50,23% diencerkan menjadi larutan gula 15% berat. Setelah itu molase dilewatkan filter untuk menghilangkan pengotor padat dan serat. Pada persiapan biokatalis, yeast Saccharomyces cereviseae terimobilisasi dengan menggunakan agar. Tahap fermentasi dilakukan dalam reaktor single bed yang berisi dengan tumpukan biokatalis dengan kondisi operasi temperatur 30-41,58˚C, tekanan 1 atm, dan pH 5. Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah reaksi eksotermis dengan konversi sebesar 93%. Tahap pemurnian produk, larutan etanol yang terbentuk dimurnikan dengan menara distilasi untuk memperoleh larutan etanol 96%.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (proses, pendingin, umpan boiler, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari sungai Porong dengan kebutuhan sebesar 58.631,1208 kg/jam, unit pengadaan steam dengan kebutuhan 15.114,0258 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 428,82 kW dari PLN dan generator, unit pengadaan bahan bakar IDO 1.067,37 L/jam, unit pengadaan udara tekan sebesar 45 m3/jam, unit pembuatan biokatalis untuk membuat yeast Saccharomyces cereviseae terimobilisasi dan unit pengolahan limbah. Limbah cair diolah secara aerob dan anaerob untuk dibuang ke sungai. Limbah padat diolah menjadi pupuk dan limbah gas dibuang ke udara bebas. Pabrik juga didukung dengan laboratorium yang berfungsi untuk mengontrol kualitas bahan baku (piknometer, kadar gula reduksi dan polarimeter), produk (alkoholmeter) dan proses produksi (alkoholmeter).
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan struktur line and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 106 orang. Tenaga kerja dibagi dalam dua kelompok yaitu kelompok karyawan shift dan karyawan non shift. Kelompok karyawan shift terdiri dari 4 shift dengan pekerja sebanyak 60 orang. Karyawan non shift sebanyak 46 orang. Alat pelindung kesehatan dan keselamatan (safety helmet, safety glasses, ear plug, masker, sarung tangan dan safety shoes) pekerja tersedia sebanyak 150 buah untuk masing-masing alat.
Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 49,99 % sebelum pajak dan 37,49 % sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan sebesar 1,72 tahun sebelum pajak dan 2,20 tahun sesudah pajak. Break Even Point (BEP) sebesar 41,13%, Shut Down Point (SDP) sebesar 29,35 %, dan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 25,53 %. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan pabrik etanol layak didirikan.
