Perancangan Pabrik Vanilin Sintetik

UCAPAN TERIMAKASIH

UCAPAN TERIMAKASIH

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas limpahan Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat dan karunia-Nya laporan tugas mata kuliah Perancangan Pabrik dengan judul rahmat dan karunia-Nya laporan tugas mata kuliah Perancangan Pabrik dengan judul “Pembu

“Pembuata ata VanilVanilin in SintetSintetik ik dari Eugenol” dapat dari Eugenol” dapat tersterselesaielesaikan kan dengan baik. dengan baik. AdapunAdapun tujuan umum dari pembuatan tugas ini adalah untuk memenuhi tugas dari mata kuliah tujuan umum dari pembuatan tugas ini adalah untuk memenuhi tugas dari mata kuliah yang bersangkutan. Sedangkan tujuan khusus dari pembuatan tugas ini adalah untuk  yang bersangkutan. Sedangkan tujuan khusus dari pembuatan tugas ini adalah untuk  mengetahui langkah-langkah perancangan pabrik vanilin sintetik dari eugenol, baik dari mengetahui langkah-langkah perancangan pabrik vanilin sintetik dari eugenol, baik dari se

segi gi babahahan n bakbaku, u, teteknoknolologi gi prprososeses, , peperaralalatatan, n, dadan n dedetatail il bibiayaya a yanyang g didibutbutuhuhkankan.. Termasuk di dalamnya menyusun analisis kelayakan ekonomi dari pabrik kami.

Termasuk di dalamnya menyusun analisis kelayakan ekonomi dari pabrik kami.

Pada kesempatan kali ini kami ingin mengucapkan terima kasih kepada semua Pada kesempatan kali ini kami ingin mengucapkan terima kasih kepada semua  pihak yang telah

 pihak yang telah banyak membantu banyak membantu dalam penyelesaian tugas dalam penyelesaian tugas Perancangan Pabrik Perancangan Pabrik kami,kami, diantaranya:

diantaranya:

1.

1. Prof. DjumalProf. Djumali M. i M. dan Dr. dan Dr. ErliErliza Noor za Noor selakselaku u pembipembimbing utama dan mbing utama dan dosendosen  pengajar

 pengajar mata mata kuliah kuliah Perancangan Perancangan Pabrik Pabrik yang yang telah telah memberikan memberikan segala segala ilmuilmu dan masukan dalam penyusunan tugas kami.

dan masukan dalam penyusunan tugas kami. 2.

2. Dr. Dwi SDr. Dwi Setyanietyaningsih sngsih selaku doselaku dosen nara sen nara sumber yaumber yang telang telah memberh memberikan segikan segalaala masukan dan saran.

masukan dan saran. 3.

3. PerpusPerpustakaan Detakaan Departepartemen TIN dan Pmen TIN dan Pusat Inusat Informaformasi Teknsi Teknologi Perologi Pertaniatanian, IPBn, IPB yang telah menyediakan berbagai sumber pustaka sebagai acuan kami dalam yang telah menyediakan berbagai sumber pustaka sebagai acuan kami dalam mengerjakan tugas.

mengerjakan tugas. 4.

4. KecaKecanggnggihaihan n tekteknolnologi inteogi internernet t yang memyang membuabuat t kamkami i menmengetgetahuahui i halhal-ha-hal l barbaruu terkait tugas perancangan pabrik ini.

terkait tugas perancangan pabrik ini. 5.

5. SeSellururuh uh tetemmanan-t-tememan an TTIN IN 44 44 atatas as kekebeberrsasammaaaan n dadan n kekececerriaiaan an dadallamam  pengerjaan tugas perancangan pabrik ini.

 pengerjaan tugas perancangan pabrik ini. 6.

6. SerSerta ta seselulururuh h pipihahak k lalain in yayang ng titidadak k dadapapat t didisesebubut t sasatu per tu per sasatu atas segtu atas segalalaa  bantuan dan dukungannya dalam pen

 bantuan dan dukungannya dalam pengerjaan tugas perancangan pabrik ini.gerjaan tugas perancangan pabrik ini. Kami menyadari betul atas segala kekurangan dalam pembuatan laporan tugas Kami menyadari betul atas segala kekurangan dalam pembuatan laporan tugas Pe

Perarancncanangan gan PabPabririk k inini, i, sesehihinggngga a kakami mi memembmbukuka a pipintntu u sasararan n dadan n krkrititik ik yanyangg mem

membangbangun un agaagar r dapdapat at menmenyemyempurpurnaknakan an laplaporaoran n PerPerancancangaangan n PabrPabrik ik iniini. . SemSemogaoga laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

laporan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Bogor, Januari 2011 Bogor, Januari 2011

Penulis Penulis

RINGKASAN

RINGKASAN

Ada tiga alternatif proses sumber bahan baku untuk pembuatan vanilin sintetik yaitu Ada tiga alternatif proses sumber bahan baku untuk pembuatan vanilin sintetik yaitu dari lignin, koniferin dan cengkeh. Proses dari lignin melalui tahapan isolasi lignin dari dari lignin, koniferin dan cengkeh. Proses dari lignin melalui tahapan isolasi lignin dari bla

black ck liliquor quor  limblimbah ah industindustriri  pulp pulp dandan  paper  paper , , kemkemudiudian an diodioksiksidasdasi, i, dan dan difdifiltiltrasrasii menggunakan membran, setelah itu dilakukan proses

menggunakan membran, setelah itu dilakukan proses ion ion exchanexchangege yang menghasilkanyang menghasilkan vanilin kasar yang masih mengandung pereaksi dari sisa proses pembuatan pulp dan vanilin kasar yang masih mengandung pereaksi dari sisa proses pembuatan pulp dan  paper. P

 paper. Proses ini roses ini tidak dtidak dipilih karena ipilih karena lignin dari lignin dari limbah industri limbah industri pulp telah pulp telah dibatasi olehdibatasi oleh negara maju, menggunakan banyak sekali macam reagen beracun, sehingga separasi negara maju, menggunakan banyak sekali macam reagen beracun, sehingga separasi  produk

 produk akhir akhir menjadi menjadi sulit, sulit, dan dan menggunakan menggunakan energi energi tinggi tinggi dan dan tekanan tekanan tinggi tinggi 10 10 bar bar  yang berpotensi dapat mendekomposisi produk.

yang berpotensi dapat mendekomposisi produk. Alt

Alternernatiatif f sumsumber ber bahbahan an bakbaku u yanyang g ke ke dua dua adaadalah lah dardari i konikoniferferin, in, yanyang g tahtahapaapann  prosesnya

 prosesnya meliputi meliputi penyadapan penyadapan getah getah tanaman, tanaman, kemudian kemudian ekstraksi ekstraksi koniferin, koniferin, dandan dio

dioksiksidasdasi i dendengan gan asaasam m krokromat mat menmenjadjadi i gluglukovakovanilnilin, in, setsetelaelah h itu itu diadiasamsamkan kan dandan menghasilkan glukosa dan vanilin. Proses sintetis vanilin dari koniferin ini tidak dipilih menghasilkan glukosa dan vanilin. Proses sintetis vanilin dari koniferin ini tidak dipilih karena keterbatasan dalam bahan baku dari tanaman yang memiliki koniferin, yang karena keterbatasan dalam bahan baku dari tanaman yang memiliki koniferin, yang nantinya dapat berimbas pada tingginya harga produk dari vanilin sintetik. Alternatif ke nantinya dapat berimbas pada tingginya harga produk dari vanilin sintetik. Alternatif ke tiga yaitu sintetis vanilin dari cengkeh, yang memiliki tiga alternatif bahan baku awal tiga yaitu sintetis vanilin dari cengkeh, yang memiliki tiga alternatif bahan baku awal yaitu dari daun cengkeh, minyak cengkeh, atau eugenol. Bahan baku dari cengkeh untuk  yaitu dari daun cengkeh, minyak cengkeh, atau eugenol. Bahan baku dari cengkeh untuk  vanilin sintetik ini dipilih karena supplai bahan baku tersedia.

vanilin sintetik ini dipilih karena supplai bahan baku tersedia. Alte

Alternatirnatif f pertapertama ma untuk bahan untuk bahan baku awal baku awal prosproses es sintesintetis vanilin dari tis vanilin dari cengkeh yaitucengkeh yaitu dau

daun n cengcengkeh. keh. ProProsessesnya nya melmelewaewati ti tahtahapan apan proproses ses eksekstratraksiksi, , isoisolaslasi, i, oksoksidaidasi, si, dandan ekstraksi vanilin yang mengakibatkan biayanya paling tinggi jika dibandingkan dengan ekstraksi vanilin yang mengakibatkan biayanya paling tinggi jika dibandingkan dengan alter

alternatif lain. Alternanatif lain. Alternatif yang tif yang ke dua ke dua yaitu bahan baku yaitu bahan baku awal dari minyak cengkeh yangawal dari minyak cengkeh yang tahapannya melewati proses isolasi, isomerisasi, oksidasi dan ekatraksi, yang biayanya tahapannya melewati proses isolasi, isomerisasi, oksidasi dan ekatraksi, yang biayanya masih tinggi. Alternatif yang ke tiga yaitu bahan baku awal dari eugenol yang tahapan masih tinggi. Alternatif yang ke tiga yaitu bahan baku awal dari eugenol yang tahapan  prosesnya yaitu

 prosesnya yaitu isomerisasi, oksidasi dan isomerisasi, oksidasi dan ekstraksi vanilin ekstraksi vanilin yang biayanya yang biayanya paling murah.paling murah. Dengan demi

Dengan demikian, kian, bahan baku awal yang digunabahan baku awal yang digunakan adalah eugenokan adalah eugenol, karena biayal, karena biayanyanya  paling

 paling murah murah jika jika dibandingkan dibandingkan dari dari mengolah mengolah daun daun cengkeh cengkeh atau atau minyak minyak cengkehcengkeh menjadi vanilin.

menjadi vanilin. Tah

Tahapaapan n perperancancangaangan n selselanjanjutnutnya ya adaadalah lah penpenententuan uan bahbahan an perpereakseaksi i dan dan sumsumber ber  energi dari alternatif-alternatif yang ada yaitu alternatif katalis dan energi. Katalis dalam energi dari alternatif-alternatif yang ada yaitu alternatif katalis dan energi. Katalis dalam is

isomomererisisasasi i didigugunanakakan n KOKOH, H, kakarerena na hahargrgananya ya lelebibih h mumurarah h dadariripapada da kakatataliliss RhCl3.

RhCl3.3(H2O)3(H2O). Adapun sumber energi . Adapun sumber energi yang dipiliyang dipilih adalah gelombang mikrh adalah gelombang mikro, karenao, karena  jika mengguna

 jika menggunakankan steam steam akan membutuhkakan membutuhkan an waktu yang sangat lama waktu yang sangat lama ( dalam ( dalam hitunghitunganan  jam),

 jam), sedangkan sedangkan menggunakanmenggunakan microwavemicrowave, , proprosessesnya nya akan akan selselesaesai i daldalam am hithitungaungann menit

menit. . Jadi pada Jadi pada tahaptahapan an isomeisomerisarisasi digunakan katalis KOH, si digunakan katalis KOH, dan sumber dan sumber energi untuk energi untuk   proses isomerisasi dan oksidasinya adalah dengan menggunakan

 proses isomerisasi dan oksidasinya adalah dengan menggunakan microwavemicrowave.. Secara umum

Secara umum tahapatahapan n proses sintetproses sintetis is bivanibivanilin lin dari eugenol dari eugenol melimeliputi puti isomeisomerisasrisasii eug

eugenol enol dan dan reareaksi ksi dengdengan an kalkalium ium hidhidrokroksidsida a menmenjadjadi i K-iK-isoesoeugeugenolnolat, at, kemkemudiudianan dioksidasi dengan nitrobenzen yang terlarut dalam dimetil sulfo oksida menjadi dioksidasi dengan nitrobenzen yang terlarut dalam dimetil sulfo oksida menjadi K-vanilat, setelah itu, pengasaman dengan asam klorida mengsalikan vanilin dan garam vanilat, setelah itu, pengasaman dengan asam klorida mengsalikan vanilin dan garam

RINGKASAN

RINGKASAN

Ada tiga alternatif proses sumber bahan baku untuk pembuatan vanilin sintetik yaitu Ada tiga alternatif proses sumber bahan baku untuk pembuatan vanilin sintetik yaitu dari lignin, koniferin dan cengkeh. Proses dari lignin melalui tahapan isolasi lignin dari dari lignin, koniferin dan cengkeh. Proses dari lignin melalui tahapan isolasi lignin dari bla

black ck liliquor quor  limblimbah ah industindustriri  pulp pulp dandan  paper  paper , , kemkemudiudian an diodioksiksidasdasi, i, dan dan difdifiltiltrasrasii menggunakan membran, setelah itu dilakukan proses

menggunakan membran, setelah itu dilakukan proses ion ion exchanexchangege yang menghasilkanyang menghasilkan vanilin kasar yang masih mengandung pereaksi dari sisa proses pembuatan pulp dan vanilin kasar yang masih mengandung pereaksi dari sisa proses pembuatan pulp dan  paper. P

 paper. Proses ini roses ini tidak dtidak dipilih karena ipilih karena lignin dari lignin dari limbah industri limbah industri pulp telah pulp telah dibatasi olehdibatasi oleh negara maju, menggunakan banyak sekali macam reagen beracun, sehingga separasi negara maju, menggunakan banyak sekali macam reagen beracun, sehingga separasi  produk

 produk akhir akhir menjadi menjadi sulit, sulit, dan dan menggunakan menggunakan energi energi tinggi tinggi dan dan tekanan tekanan tinggi tinggi 10 10 bar bar  yang berpotensi dapat mendekomposisi produk.

yang berpotensi dapat mendekomposisi produk. Alt

Alternernatiatif f sumsumber ber bahbahan an bakbaku u yanyang g ke ke dua dua adaadalah lah dardari i konikoniferferin, in, yanyang g tahtahapaapann  prosesnya

 prosesnya meliputi meliputi penyadapan penyadapan getah getah tanaman, tanaman, kemudian kemudian ekstraksi ekstraksi koniferin, koniferin, dandan dio

dioksiksidasdasi i dendengan gan asaasam m krokromat mat menmenjadjadi i gluglukovakovanilnilin, in, setsetelaelah h itu itu diadiasamsamkan kan dandan menghasilkan glukosa dan vanilin. Proses sintetis vanilin dari koniferin ini tidak dipilih menghasilkan glukosa dan vanilin. Proses sintetis vanilin dari koniferin ini tidak dipilih karena keterbatasan dalam bahan baku dari tanaman yang memiliki koniferin, yang karena keterbatasan dalam bahan baku dari tanaman yang memiliki koniferin, yang nantinya dapat berimbas pada tingginya harga produk dari vanilin sintetik. Alternatif ke nantinya dapat berimbas pada tingginya harga produk dari vanilin sintetik. Alternatif ke tiga yaitu sintetis vanilin dari cengkeh, yang memiliki tiga alternatif bahan baku awal tiga yaitu sintetis vanilin dari cengkeh, yang memiliki tiga alternatif bahan baku awal yaitu dari daun cengkeh, minyak cengkeh, atau eugenol. Bahan baku dari cengkeh untuk  yaitu dari daun cengkeh, minyak cengkeh, atau eugenol. Bahan baku dari cengkeh untuk  vanilin sintetik ini dipilih karena supplai bahan baku tersedia.

vanilin sintetik ini dipilih karena supplai bahan baku tersedia. Alte

Alternatirnatif f pertapertama ma untuk bahan untuk bahan baku awal baku awal prosproses es sintesintetis vanilin dari tis vanilin dari cengkeh yaitucengkeh yaitu dau

daun n cengcengkeh. keh. ProProsessesnya nya melmelewaewati ti tahtahapan apan proproses ses eksekstratraksiksi, , isoisolaslasi, i, oksoksidaidasi, si, dandan ekstraksi vanilin yang mengakibatkan biayanya paling tinggi jika dibandingkan dengan ekstraksi vanilin yang mengakibatkan biayanya paling tinggi jika dibandingkan dengan alter

alternatif lain. Alternanatif lain. Alternatif yang tif yang ke dua ke dua yaitu bahan baku yaitu bahan baku awal dari minyak cengkeh yangawal dari minyak cengkeh yang tahapannya melewati proses isolasi, isomerisasi, oksidasi dan ekatraksi, yang biayanya tahapannya melewati proses isolasi, isomerisasi, oksidasi dan ekatraksi, yang biayanya masih tinggi. Alternatif yang ke tiga yaitu bahan baku awal dari eugenol yang tahapan masih tinggi. Alternatif yang ke tiga yaitu bahan baku awal dari eugenol yang tahapan  prosesnya yaitu

 prosesnya yaitu isomerisasi, oksidasi dan isomerisasi, oksidasi dan ekstraksi vanilin ekstraksi vanilin yang biayanya yang biayanya paling murah.paling murah. Dengan demi

Dengan demikian, kian, bahan baku awal yang digunabahan baku awal yang digunakan adalah eugenokan adalah eugenol, karena biayal, karena biayanyanya  paling

 paling murah murah jika jika dibandingkan dibandingkan dari dari mengolah mengolah daun daun cengkeh cengkeh atau atau minyak minyak cengkehcengkeh menjadi vanilin.

menjadi vanilin. Tah

Tahapaapan n perperancancangaangan n selselanjanjutnutnya ya adaadalah lah penpenententuan uan bahbahan an perpereakseaksi i dan dan sumsumber ber  energi dari alternatif-alternatif yang ada yaitu alternatif katalis dan energi. Katalis dalam energi dari alternatif-alternatif yang ada yaitu alternatif katalis dan energi. Katalis dalam is

isomomererisisasasi i didigugunanakakan n KOKOH, H, kakarerena na hahargrgananya ya lelebibih h mumurarah h dadariripapada da kakatataliliss RhCl3.

RhCl3.3(H2O)3(H2O). Adapun sumber energi . Adapun sumber energi yang dipiliyang dipilih adalah gelombang mikrh adalah gelombang mikro, karenao, karena  jika mengguna

 jika menggunakankan steam steam akan membutuhkakan membutuhkan an waktu yang sangat lama waktu yang sangat lama ( dalam ( dalam hitunghitunganan  jam),

 jam), sedangkan sedangkan menggunakanmenggunakan microwavemicrowave, , proprosessesnya nya akan akan selselesaesai i daldalam am hithitungaungann menit

menit. . Jadi pada Jadi pada tahaptahapan an isomeisomerisarisasi digunakan katalis KOH, si digunakan katalis KOH, dan sumber dan sumber energi untuk energi untuk   proses isomerisasi dan oksidasinya adalah dengan menggunakan

 proses isomerisasi dan oksidasinya adalah dengan menggunakan microwavemicrowave.. Secara umum

Secara umum tahapatahapan n proses sintetproses sintetis is bivanibivanilin lin dari eugenol dari eugenol melimeliputi puti isomeisomerisasrisasii eug

eugenol enol dan dan reareaksi ksi dengdengan an kalkalium ium hidhidrokroksidsida a menmenjadjadi i K-iK-isoesoeugeugenolnolat, at, kemkemudiudianan dioksidasi dengan nitrobenzen yang terlarut dalam dimetil sulfo oksida menjadi dioksidasi dengan nitrobenzen yang terlarut dalam dimetil sulfo oksida menjadi K-vanilat, setelah itu, pengasaman dengan asam klorida mengsalikan vanilin dan garam vanilat, setelah itu, pengasaman dengan asam klorida mengsalikan vanilin dan garam

kalium klorida. Vanilin tersebut diekstraksi dengan dietil eter dan dimurnikan dengan kalium klorida. Vanilin tersebut diekstraksi dengan dietil eter dan dimurnikan dengan teknik separasi destilasi, sehingga didapatkan vanilin murni yang rendemennya 7%. teknik separasi destilasi, sehingga didapatkan vanilin murni yang rendemennya 7%.

Mesin

Mesin utama yang digunautama yang digunakan untuk proses diakan untuk proses diatas adalah mictas adalah microwave untuk sumrowave untuk sumber ber  energi dan destilator untuk separasi dalam proses pemurnian. Penentuan skala besar dari energi dan destilator untuk separasi dalam proses pemurnian. Penentuan skala besar dari daya untuk alat tersebut digunakan teknik 

daya untuk alat tersebut digunakan teknik  scale  scale upup dengan dengan menggumenggunakan nakan perhiperhitungantungan  bilangan

 bilangan nirmatra. nirmatra. Setelah Setelah dilakukan dilakukan perhitunganperhitungan  scale  scale upup padpada a alaalatt microwavemicrowave,, didapatkan hasil bahwa dengan meningkatkan diameter microwave menjadi 2 kalinya didapatkan hasil bahwa dengan meningkatkan diameter microwave menjadi 2 kalinya maka kebutuhan daya akan meninkat menjadi 8 kali dari sebelumnya yaitu menjadi maka kebutuhan daya akan meninkat menjadi 8 kali dari sebelumnya yaitu menjadi sebesar 6,4 kW.

sebesar 6,4 kW. Peranc

Perancangan ini angan ini juga menganalisjuga menganalisis is aspek ekonomi dengan aspek ekonomi dengan penghipenghitungan proyeksitungan proyeksi arus kas dan

arus kas dan asumsasumsi kapasitas produksi kapasitas produksi dalam i dalam satu tahun yaitu 12600 kg. satu tahun yaitu 12600 kg. Hasil analiHasil analisissis finansial didapatkan dari modal untuk investasi sebesar Rp. 50.921.633.648,00 dan biaya finansial didapatkan dari modal untuk investasi sebesar Rp. 50.921.633.648,00 dan biaya  produksi

 produksi total total sebesar sebesar Rp. Rp. 50.551.306.324,00. 50.551.306.324,00. Vanilin Vanilin dijual dijual dengan dengan harga harga Rp.Rp. 4.700.0

4.700.000,00/00,00/kg kg sehinsehingga gga peneripenerimaan dalam maan dalam waktu setahun sebesar Rp. waktu setahun sebesar Rp. 59.220.059.220.000,0000,00 dan keuntungan kotor yang diperoleh Rp. 8.668.693.676,00/tahun.

dan keuntungan kotor yang diperoleh Rp. 8.668.693.676,00/tahun. Hasil analis

Hasil analisis kelayakan ekonomi meliputi Gross B/C is kelayakan ekonomi meliputi Gross B/C ratiratio o 1,0168, Net B/C 1,0168, Net B/C ratiratioo 1,1275, NPV

1,1275, NPV sebesasebesar r Rp. 6.492.256.280,Rp. 6.492.256.280,12 12 dandan pay  pay back back periodeperiode adalah selama 14,4adalah selama 14,4  bulan

 bulan (1 (1 tahun tahun 2,4 2,4 bulan). bulan). Dari Dari semua semua kriteria kriteria kelayakan kelayakan tersebut tersebut menunjukan menunjukan bahwabahwa secara finansial produksi vanilin sintetik dari eugenol cengkeh ini layak.

secara finansial produksi vanilin sintetik dari eugenol cengkeh ini layak.

Dengan demikian perancangan pabrik untuk produksi vanilin sintetik dari eugenol Dengan demikian perancangan pabrik untuk produksi vanilin sintetik dari eugenol dapat dilakukan, karena penilaian secara teknis dapat direalisasikan, dan secara finansial dapat dilakukan, karena penilaian secara teknis dapat direalisasikan, dan secara finansial layak diterapkan. Kelayakan tersebut merupakan proyeksi yang dapat berubah jika harga layak diterapkan. Kelayakan tersebut merupakan proyeksi yang dapat berubah jika harga  baha

 baha baku baku atau atau harga harga produk produk berfluktuasi, berfluktuasi, sehingga sehingga direkomendasikan direkomendasikan untuk untuk terusterus mel

melakuakukan kan inoinovasvasi i proproses ses untuntuk uk menmenekaekan n biabiaya ya proprodukduksi si dan dan tettetap ap menmengutgutamaamakankan kualitas dari vanilin sintetik yang dihasilkan.

II.. PE

PEN

NDA

DAHU

HUL

LUA

UAN

N

A.

A. DEDESKSKRIRIPSPSI I PRPRODODUK UK YAYANG NG AKAKAN AN DIDIPRPRODODUKUKSISI, , KEKEGGUNUNAAAANN P

PRROODDUUKK, , PPRROOSSPPEEK K PPEERRDDAAGGAANNGGAAN N DDAALLAAM M NNEEGGEERRI I DDAANN INTERNASIONAL

INTERNASIONAL

Vanillin adalah senyawa glikosida yang diperoleh dari buah vanila (vanillin alami) Vanillin adalah senyawa glikosida yang diperoleh dari buah vanila (vanillin alami) ata

atau u dibdibuat uat secsecara ara sinsintettetis is dardari i sumsumber ber lailainnya nnya (va(vanilnillin lin sinsintettetik) ik) dan dan mermerupaupakankan komponen aroma utama yaitu sebesar 85% dari total senyawa volatil. Selain itu, vanillin komponen aroma utama yaitu sebesar 85% dari total senyawa volatil. Selain itu, vanillin  juga

 juga merupakan merupakan senyawa senyawa yang yang dapat dapat diturunkan diturunkan dari dari eugenol. eugenol. Eugenol Eugenol merupakanmerupakan komponen utama yang terdapat pada minyak cengkeh. Secara komersial pun produk  komponen utama yang terdapat pada minyak cengkeh. Secara komersial pun produk  vanillin dibedakan menjadi dua

vanillin dibedakan menjadi dua jenis yaitu, vanillin alami dan vanillin sintetik.jenis yaitu, vanillin alami dan vanillin sintetik.

Pada umumnya kegunaan dari vanillin sintetik dan vanillin alami tidak berbeda yaitu, Pada umumnya kegunaan dari vanillin sintetik dan vanillin alami tidak berbeda yaitu,  berfungsi

 berfungsi sebagai sebagai bahan bahan serbaguna serbaguna yang yang banyak banyak digunakan digunakan sebagai sebagai flavor flavor (82%) (82%) oleholeh indust

industri makanan ri makanan dan minuman (es dan minuman (es krim, cokelatkrim, cokelat, , gula-ggula-gula, permen, pudding, kue ula, permen, pudding, kue dandan soft drink), produk farmasi (13%) dan

soft drink), produk farmasi (13%) dan produk wewangiproduk wewangian an (5%) (Tidco, 2005). Vanilin(5%) (Tidco, 2005). Vanilin dapat dipakai sebagai bahan baku

dapat dipakai sebagai bahan baku pembuapembuatan obat, tan obat, antarantara a lainlain L-dopa L-dopa yaitu suatu asamyaitu suatu asam amino untuk pengobatan penyakit Parkinson, keracunan mangan dan

amino untuk pengobatan penyakit Parkinson, keracunan mangan dan distonia muskularidistonia muskulari  juga

 juga dipakai dipakai untuk untuk sintesissintesis trimethapriimtrimethapriim, , ssuuaattuu chemoterapeutikumchemoterapeutikum untuk untuk   penanggulangan

 penanggulangan infeksi infeksi saluran saluran kencing kencing dan dan saluran saluran pernafasan pernafasan (Sastrohamidjojo,(Sastrohamidjojo, 2002).

2002).

Mahalnya biaya produksi dan harga produk vanilin alami menyebabkan Mahalnya biaya produksi dan harga produk vanilin alami menyebabkan industri-industri pengguna vanilin (makanan dan minuman, farmasi dan parfum) di Indonesia industri pengguna vanilin (makanan dan minuman, farmasi dan parfum) di Indonesia lebih memilih menggunakan vanilin sintetik yang diimpor dari Negara lain. Produksi lebih memilih menggunakan vanilin sintetik yang diimpor dari Negara lain. Produksi van

vanillillin in sinsintettetik ik dunidunia a dipdiperkerkirirakan akan sebsebesaesar r 3003000 0 ton ton per per tahtahun, un, sedsedangkangkan an tottotalal  permintaan pasar global vanillin sintetik mencapi 3500 ton.

 permintaan pasar global vanillin sintetik mencapi 3500 ton.

Seiring dengan berkembangnya industri makanan, minuman dan farmasi diperkirakan Seiring dengan berkembangnya industri makanan, minuman dan farmasi diperkirakan kebutuhan vanillin sintetik dunia akan terus meningkat dengan laju 8-9% per tahun kebutuhan vanillin sintetik dunia akan terus meningkat dengan laju 8-9% per tahun de

dengangan n papangngsa sa papasasar r USUSA A 2727%, %, ErEropa opa 45%45%, , AsAsia ia 21%21%, , dan dan lalaininnynya a 7%7%. . UnUntutuk k  men

mengheghemat mat devdevisa isa dan dan menmengurgurangangi i ketketergergantantungaungan n terterhadahadap p impimpor or vanivanilinlin, , makmakaa diperlukan usaha produksi vanilin di dalam negeri dengan teknologi proses yang efisien diperlukan usaha produksi vanilin di dalam negeri dengan teknologi proses yang efisien dan kualitas produk yang tinggi.

dan kualitas produk yang tinggi.

B.

B. BAHBAHAN AN BAKBAKU U YANYANG G DIPDIPILIHILIH, , PROPROSES SES YANYANG G TERTERLIBLIBAT, AT, HASHASILIL SAMPING, BAHAN TAMBAHAN DAN ATAU BAHAN PENOLONG

SAMPING, BAHAN TAMBAHAN DAN ATAU BAHAN PENOLONG

Van

Vanillillin in sinsintettetik ik dapdapat at dihdihasiasilkalkan n dardari i bebbeberaerapa pa carcara a ataatau u metmetode ode yaiyaitu, tu, sinsintettetisis vanillin dari lignin, sintetis vanillin dari coniferin, dan sintetis vanillin dari eugenol yang vanillin dari lignin, sintetis vanillin dari coniferin, dan sintetis vanillin dari eugenol yang  berasal

sintetik adalah sintetis vanillin dari eugenol. Hal ini dikarenakan, proses produksinya menggunakan bahan dasar eugenol yang didapatkan dari minyak cengkeh dan ketersediaannya melimpah di Indonesia.

Eugenol sebenarnya terdapat pada beberapa jenis tanaman tetapi yang menghasilkan rendemen paling besar adalah tanaman cengkeh. Menurut Sastrohamidjojo (2002), minyak cengkeh mengandung eugenol sebanyak 70-90%. Dalam tanaman cengkeh sendiri, Ketaren (1985) menyebutkan bahwa kandungan eugenol paling banyak terdapat  pada bagian tangkai bunga, yaitu sebesar 90-95%. Sementara kandungan eugenol pada

daun cengkeh sebesar 79-90% dan pada kuncup bunga 85-95%.

 Namun demikian, terdapat beberapa alternatif jenis bahan baku dan proses yang terlibat dalam memproduksi vanillin sintetik, untuk rinciannya dapat dilihat pada tabel di  bawah ini.

Tabel 1. Alternatif bahan baku dan proses yang terlibat

Berdasarkan uraian proses produksi yang dijelaskan pada tabel di atas, bahan baku yang dipilih untuk pembuatan vanillin sintetik adalah eugenol karena proses yang terlibat relatif lebih sedikit dibandingkan dengan yang lain. Dengan asumsi bahwa semakin sedikit proses yang terlibat maka biaya produksi yang dibutuhkan dan limbah yang dihasilkan akan semakin kecil dan sebaliknya. Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui proses-proses yang terlibat pada pembuatan vanillin sintetik dari eugenol yaitu, proses isomerisasi, proses oksidasi dan proses ekstraksi.

Adapun alternatif lain yang dapat dijadikan sebagai dasar pemilihan bahan baku  pembuatan produk vanilin sintetik yaitu dapat disajikan pada tabel di bawah ini.

Pilihan Bahan Baku

Proses _Produk 

Akhir Ekstraksi Isolasi Isomerisasi Oksidasi Ekstraksi

Daun Cengkeh

√

√

√

√

√

Minyak  Cengkeh

√

√

√

√

Vanilin Sintetik  Eugenol

√

√

√

Tabel 2. Mekanisme pemilihan alternatif proses Bahan Baku Proses yang terlibat Rende men (%) Estimasi total biaya (Rp) Nilai tambah (Rp) Produk  Daun cengkeh Penyulingan, isolasi, isomerisasi, oksidasi, ekstraksi. 0.05 825,907,31 1 1,595,000 Vanilin sintetik  Minyak  cengkeh Isolasi, isomerisasi, oksidasi, ekstraksi. 2.59 730,907,31 1 6,173,000 Eugenol Isomerisasi, oksidasi, ekstraksi 7 431,619,81 1 25,400,000 Glukosa dan Asam ferulat Fermentasi 0.045 - - Bio vanillin

Dari tabel diketahui bahwa rendemen paling tinggi dihasilkan dari bahan baku eugenol. Kemudian, bahan baku yang memiliki estimasi total biaya paling rendah adalah eugenol. Lalu, bahan baku yang memiliki nilai tambah paling besar dimiliki oleh bahan  baku eugenol. Berdasarkan hal-hal tersebut, bahan baku yang paling cocok digunakan

untuk pembuatan vanilin sintetik adalah eugenol.

Adapun bahan tambahan yang digunakan pada proses produksi vanilin sintetik, yaitu  pada proses isomerisasi dibutuhkan KOH dan pada proses oksidasi dibutuhkan oksidator 

nitrobenzene, pelarut dimetil sulfoksida (DMSO), dan HCl serta pada proses ekstraksi dibutuhkan pelarut dietil eter.

Masing-masing proses akan menghasilkan hasil samping yaitu, pada proses isomerisasi akan menghasilkan air dan sisa eugenol yang tidak bereaksi. Lalu, pada  proses oksidasi akan menghasilkan hasil samping antara lain, asetaldehid, azobenzene, nitrobenzene, DMSO dan K-isoeugenolat yang tidak bereaksi, garam, dan air. Kemudian, hasil samping yang dihasilkan dari proses ekstraksi adalah residu (nitrobenzene, DMSO, garam, asam vanilat) dan dietil eter. Di bawah ini adalah tabel rincian dari hasil samping setiap proses produksi.

Tabel 3. Hasil samping dari setiap proses produksi

Proses produksi Hasil samping

Isomerisasi air dan sisa eugenol yang tidak bereaksi

Oksidasi asetaldehid, azobenzene, nitrobenzene, DMSO dan K-isoeugenolat yang tidak bereaksi, garam, dan air  Ekstraksi residu (nitrobenzene, DMSO, garam, asam vanilat)

C. PROSES PRODUKSI DENGAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO Proses yang dipilih untuk pembuatan produk vanilin sintetik dengan bahan baku eugenol ini terdiri atas tiga tahapan proses, yaitu proses isomerisasi, proses oksidasi dan  proses ekstraksi. Pembuatan vanilin sintetik ini menggunakan pemanasan gelombang

mikro, yaitu pada proses isomerisasi dan proses oksidasi.

Pemakaian gelombang mikro untuk aktivasi reaksi telah diketahui dapat mempercepat laju reaksi dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan menggunakan pemanasan konvensional. Sehingga efisiensi yang didapatkan dengan  pemakaian gelombang mikro untuk proses pemanasan akan diperoleh lebih tinggi.

D. PENENTUAN KAPASITAS PRODUKSI

Kapasitas produksi vanilin sintetik ditentukan berdasarkan perhitungan di bawah ini: Permintaan terhadap vanilin sintetik = 3500 ton/tahun

Permintaan vanilin untuk farmasi = 13% x 3500 ton = 455 ton/tahun

Market share = 2,77%

= 2,77% x 455 ton/tahun = 12,6 ton/tahun

= 1,05 ton/bulan = 1050 kg/bulan Dalam 1 bulan total produksi sebanyak = 15 batch

Sehingga, produk yang dihasilkan = 1050 kg/ 15 batch = 70 kg/ batch

Untuk menghasilkan produk sebanyak 70 kg produk digunakan bahan baku (eugenol) sebanyak 1020 kg. Rincian perhitungan dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 4. Derajat konversi pada setiap tahapan proses produksi

Tahap proses Tahapan

konversi Derajat konversi atau rendemen Jumlah yang dihasilkan untuk  satu batch Proses ke 3 (Ekstraksi) vanilin kasar  menjadi vanilin murni 12,4 % 70 kg vanilin murni dari 562.5 kg vanilin kasar  Proses ke 2 (Oksidasi) k-isoeugenolat menjadi vanilin kasar  56.25% 562.5 kg vanilin kasar dari 1000 kg k-isoeugenolat Proses ke 1 (Isomerisasi) eugenol menjadi k-isoeugenolat 98.04% 1000 kg k-isoeugenolat dari 1020 kg euegnol Sehingga untuk mendapatkan 70 kg produk vanilin, dibutuhkan 1020 kg eugenol sebagai bahan baku. Dengan kata lain rendemen vanilin murni yaitu :

Basis 70 kg vanilin sintetik :

•

vanilin sintetik = 12,4 % dari vanilin kasar  70 kg = 562.5 kg vanilin kasar 

12,4%

•

562.5 kg = 1000 kg k-isoeugenolat 56,25 %

•

1000 kg = 1020 kg eugenol yang dibutuhkan 98.04%

Jadi rendemen vanilin sintetik dari eugenol sebesar : 70 kg x 100 % = 7 %

1020 kg

E. TOKSISITAS BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKALN DAN KEAMANAN

Banyak pelarut dan pereaksi yang digunakan dalam pembuatan vanilin sintetik ini, antara lain KOH, nitrobenzene, DMSO, dan HCl. Pereaksi dan pelarut ini mudah menguap, oleh karena itu, mereka dengan sengaja dilepaskan ke atmosfer setelah  penggunaan. Di bawah ini adalah rincian mengenai toksisitas dari masing-masing  pelarut yang digunakan pada pembuatan vanilin sintetik.

a. KOH

Beberapa senyawa alkohol juga memiliki sifat-sifat toksik, salah satunya adalah KOH. Gugus alkohol menyebabkan senyawa ini bersifat iritasi yang lebih besar dan narkose atau sebagai pembius, tetapi sifat-sifat ini tidak terdapat pada alkohol dengan molekul lebih besar. Disisi lain, alkohol dengan molekul besar larut dalam lemak.

Sebagai akibatnya, mereka tinggal lebih lama di dalam tubuh, dan merusak organ-organ  bagian dalam (to damage internal organs). Karena derajat penguapannya relatif rendah,

maka masalah serius terhadap inhalasi uap KOH tidak umum terjadi.

 b. DMSO

Dimetilsulfoksida adalah suatu solven yang juga sering digunakan. Ia bersifat polar, oleh karena itu ditemukan dalam penggunaan yang khusus. DMSO masuk ke kulit (penetrasi) secara efektif, tetapi memiliki sifat toksik yang rendah. Namun, ia membawa  bahan-bahan kimia yang bercampur dengannya melewati kulit dan dapat menyebabkan

konsekuensi yang serius bila ia bercampur dengan suatu toksikan yang kuat. DMSO dapat terinhalasi atau diabsorbsi melalui kulit sehingga merusak lever. Karbon disulfida sangat mudah menguap, dan memiliki uap bersifat berbahaya. Lebih signifikan lagi, ia menyebabkan kerusakan yang serius terhadap otak dan susunan syaraf perifer  ( peripheral nervous system). Ia juga berkontribusi terhadap penyakit jantung koroner  (coronary heart disease).

c. Nitrobenzene

 Nitrobenzene adalah senyawa yang mudah menguap dan terpapar secara luas dalam  bentuk uap. Paparan nitrobenzene ke dalam tubuh menyebabkan kerusakan susunan syaraf pusat, saluran pencemaan, dan sumsum tulang yang membentuk sel-sel darah merah. Para pekerja yang terpapar secara berlebihan (overexposed workers) menderita anemia dan menurunnya jumlah sel darah putih. Kontak dalam waktu yang lama dengan kulit menyebabkan kerusakan kulit mirip luka bakar, dan beberapa pekerja menjadi lebih sensitif. Studi epidemiologi terhadap para pekerja yang terpapar benzene dalam periode waktu yang lama menunjukkan bertambahnya pekerja yang menderita kanker, terutama kanker darah (leukimia).

d. HCl

Asam klorida adalah asam kuat yang paling tidak berbahaya untuk ditangani dibandingkan dengan asam kuat lainnya. Walaupun asam, ia mengandung ion klorida yang tidak reaktif dan tidak beracun. Asam klorida dalam konsentrasi menengah cukup stabil untuk disimpan dan terus mempertahankan konsentrasinya. Oleh karena alasan inilah, asam klorida merupakan reagen pengasam yang sangat baik.

Dalam lingkungan industri, pencegahan merupakan tindakan yang lebih baik daripada membiarkan terjadi keracunan. Antisipasi dan tindakan keamanan harus merupakan upaya pertama. Prinsip kerja secara aman adalah penting, tetapi sering dianggap  berlebihan karena mengeluarkan biaya lebih banyak dan tidak menghasilkan nilai

tambah yang nyata pada produk.

Pencegahan terjadinya keracunan dalam proses produksi di industri ini dapat dilakukan dengan mengurangi bahaya dan resiko yang mungkin dapat ditimbulkan pada  pekerja dan lingkungan. Selain itu juga diusahakan upaya pengamanan seperti menyediakan tempat penyimpanan yang aman, tersedianya sarana air pembilas di tempat-tempat strategis, menyediakan dokter perusahaan, melengkapi pekerja dengan masker dan sarung tangan, dan sebagainya.

II. DIAGRAM ALIR PROSES DAN NERACA MASSA

A. DIAGRAM ALIR PROSES

Pembuatan produk vanillin sintetik menggunakan bahan baku eugenol yang berasal dari minyak cengkeh. Proses produksi vanillin sintetik terbagi menjadi 3 macam proses, yaitu proses isomerisasi, proses oksidasi dan proses ekstraksi. Di bawah ini adalah gambar diagram alir proses produksi vanillin sintetik.

Gelombang mikro

KOH = 6500 kg

Eu

Isome

sambil

=

Gelombang mikro

K-Isoe

B. MEKANISME PERHITUNGAN KONVERSI BAHAN DARI SKALA LAB KE SKALA INDUSTRI

Data-data skala lab yang digunakan berasal dari penelitian Cisadae, Rosi ( 2006). 1. Proses isomerisasi

Perbandingan antara massa bahan eugenol (proses isomerisasi) dengan massa maksimum alat, yaitu:

= 23,6 ml : 23000 ml = 1: 974,58

= 1,03 x 10-3_{x 100%}

= 0,103 %

Perhitungan untuk mendapatkan daya optimum yang digunakan. Diketahui:

Kapasitas maksimum daya pada alat = 800 watt

Karena massa yang digunakan hanya sebesar 0,10%, maka daya yang digunakan secara optimal adalah sebesar 

800 watt x 0,103% = 82,4 watt = 82 watt Sehingga dapat disimpulkan,

Untuk massa sebanyak 23,6 ml digunakan daya sebanyak 82 watt. Dapat dibuat persamaan seperti di bawah ini:

82 watt 23,6 ml 15 menit 800 watt 230,24 ml 15 menit

Perhitungan untuk mendapatkan 230,24 ml, sebagai berikut: (800 watt : 82 watt) x 23,6 ml = 230,24 ml.

Berdasarkan hasil scale up alat microwave rotary diketahui bahwa alat tsb membutuhkan daya sebesar 6000 watt. Dimana 6000 watt adalah 7,5 kali-nya daya sebelumnya (800 watt). Dan massa bahan yang dapat diproses adalah sebanyak 

Maka,

6000 watt 1726,8 ml 15 menit.

Perhitungan untuk mendapatkan 1726,8 ml, sebagai berikut: (6000 watt : 800 watt) x 230,24 ml = 1726,8 ml.

Kemudian,

Maka,

962.500 ml : 1726,8 ml = 557 kali Alat yang dimiliki sebanyak 5 alat.

Maka masing-masing alat akan dikenai proses sebanyak  = 557 kali : 5 alat

= 107 kali.

1 kali proses menghabiskan waktu 15 menit, maka untuk 1 alat akan membutuhkan waktu,

= 107 kali x 15 menit = 1665 menit

= 27,75 jam

 Namun, karena alat tidak bisa mengkonversi bahan sebanyak 100 %, maka diasumsikan bahwa total proses oksidasi selama 29,5 jam.

Sehingga, = 29,5 jam = 1770 menit

1 kali proses membutuhkan waktu 15 menit, maka dalam 1770 menit terjadi  proses sebanyak 

= 1770 menit : 15 menit = 118 kali

Karena ada 5 alat yang digunakan maka totalnya adalah = 118 kali x 5 alat

= 590 kali. Kemudian,

Total massa yang digunakan adalah 962.500 ml, maka setiap satu kali proses, massa bahan yang dimasukkan sebesar,

= 962.500 ml : 590 kali = 1631,356 ml.

Sehingga dapat diketahui besarnya konversi alat, yaitu = 1631,356 ml : 1726,8 ml

= 0,9447 x 100% = 94,47 %

= 95%.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa:

Proses isomerisasi, sekali proses menghabiskan waktu 15 menit. Total alat yang digunakan sebanyak 5 alat.

Masing-masing alat melakukan proses produksi (isomerisasi) sebanyak 118 kali.

Sehingga untuk 5 alat, proses produksi (isomerisasi) yang dilakukan sebanyak = 118 kali x 5 alat = 590 kali.

2. Proses oksidasi

Perbandingan antara massa bahan isoeugenol (proses oksidasi) dengan massa maksimum alat, yaitu:

= 2,83 ml : 23000 ml = 1: 8127

= 1,23 x 10-4_{x 100%}

= 0,012 %

Perhitungan untuk mendapatkan daya optimum yang digunakan. Diketahui:

Kapasitas maksimum daya pada ala t= 800 watt

Karena massa yang digunakan hanya sebesar 0,012%, maka daya yang digunakan secara optimal adalah sebesar 

800 watt x 0,012% = 9,6 watt Sehingga dapat disimpulkan,

Untuk massa sebanyak 2,83 ml digunakan daya sebanyak 9,6 watt. Dapat dibuat persamaan seperti di bawah ini:

9,6 watt 2,83 ml4 menit 800 watt 236 ml4 menit

Perhitungan untuk mendapatkan 236 ml, sebagai berikut: (800 watt : 9,6 watt) x 2,83 ml = 235,83 ml = 236 ml.

Berdasarkan hasil scale up alat microwave rotary diketahui bahwa alat tsb membutuhkan daya sebesar 6000 watt. Dimana 6000 watt adalah 7,5 kali-nya daya sebelumnya (800 watt). Dan massa bahan yang dapat diproses adalah sebanyak 

6000 watt 1770 ml4 menit

Perhitungan untuk mendapatkan 1770 ml, sebagai berikut: (6000 watt : 800 watt) x 236 ml = 1770 ml.

Kemudian,

Massa total isoeugenol adalah 1000 kg = 947.000 ml. Maka,

947.000 ml : 1770 ml = 535 kali Alat yang dimiliki sebanyak 5 alat.

Maka masing-masing alat akan dikenai proses sebanyak  = 535 kali : 5 alat

= 107 kali.

1 kali proses menghabiskan waktu 4 menit, maka untuk 1 alat akan membutuhkan waktu,

= 107 kali x 4 menit = 428 menit

= 7,1 jam

 Namun, karena alat tidak bisa mengkonversi bahan sebanyak 100 %, maka diasumsikan bahwa total proses oksidasi selama 7,5 jam.

Sehingga, = 7,5 jam = 450 menit

1 kali proses membutuhkan waktu 4 menit, maka dalam 450 menit terjadi  proses sebanyak 

= 450 menit : 4 menit = 112,5 kali

= 113 kali

Karena ada 5 alat yang digunakan maka totalnya adalah = 113 kali x 5 alat

= 565 kali. Kemudian,

Total massa yang digunakan adalah 947.000 ml, maka setiap satu kali proses, massa bahan yang dimasukkan sebesar,

Sehingga dapat diketahui besarnya konversi alat, yaitu = 1676 ml : 1770 ml

= 0,947 x 100% = 94,7 %

= 95%.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa:

Proses oksidasi, sekali proses menghabiskan waktu 4 menit. Total alat yang digunakan sebanyak 5 alat.

Masing-masing alat melakukan proses produksi (oksidasi) sebanyak 113 kali. Sehingga untuk 5 alat, proses produksi (oksidasi) yang dilakukan ada

sebanyak = 113 kali x 5 alat = 565 kali.

C. NERACA MASSA

Masing-masing dari proses produksi Di bawah ini adalah neraca massa dari masing-masing tahapan proses produksi:

1. Proses Isomerisasi

Pada proses isomerisasi dilakukan konversi dari eugenol menjadi K-Isoeugenolat. Input awal eugenol adalah 1020 kg dengan  penambahan KOH sebagai alkali kuat sebanyak 6500 kg pada saat  pengadukan (suhu 120o_{C). Reaksi isomerisasi ini dipercepat dengan}

ditambahkannya proses pemanasan dengan gelombang mikro. Output dari reaksi ini adalah K-Isoeugenolat sebanyak 1000 kg.

Reaksi kimia dari proses isomerisasi yaitu, seperti di bawah ini

Di bawah ini adalah gambar neraca massa dari proses isomerisasi.

Gambar 2. Neraca massa proses isomerisasi Keterangan gambar:

K-Isoeugenolat yang dihasilkan sebesar 1000 kg yaitu 98% dari massa eugenol. Di bawah ini adalah tabel neraca massa pada  proses isomerisasi.

Tabel 5. Neraca massa proses isomerisasi

Input Output Limbah

Eugenol = 1020 kg K-Isoeugenolat = 1000 kg H20 = 6500 kg, eugenol = 20 kg KOH = 6500 kg 2. Proses oksidasi

Pada proses oksidasi, input yang digunakan adalah K-Isoeugenolat sebanyak 1000 kg yang merupakan output dari proses isomerisasi. Kemudian, proses oksidasi dengan penambahan nitrobenzene dan pelarut DMSO. Penggunaan nitrobenzene sebanyak  1000 kg dan DMSO sebanyak 2000 kg. Perbandingan antara  penggunaan nitrobenzene dengan DMSO adalah 1:2. Nitrobenzene sebagai oksidator yang baik untuk reaksi oksidasi K-Isoeugenolat menjadi vanillin.

Proses selanjutnya adalah pemanasan yang dilakukan dengan gelombang mikro. Pada proses ini dihasilkan limbah yang terdiri atas asetaldehid 1000 kg, azobenzen 500 kg, dan campuran dari Gelombang

mikro KOH = 6500 kg

Eugenol = 1020 kg

Isomerisasi dan pemanasan sambil pengadukan (600rpm) K-Isoeugenolat = 1000 kg H 20 = 6500 kg, Eugenol = 20 kg

nitrobenzene, DMSO, dan K-isoeugenolat yang tidak bereaksi 1800 kg.

Setelah pemanasan selesai, maka didapatkan K-Vanilat sebanyak 700 kg. Kemudian, dilanjutkan proses netralisasi dengan  penambahan HCl sebanyak 5000 kg. Pada proses netralisasi atau  pelepasan K ini dihasilkan limbah yang terdiri atas garam (KCl) 3887,5 kg dan H2O 1250 kg hingga akhirnya didapatkan output

 berupa vanillin kasar sebesar 562,5 kg. Di bawah ini adalah gambar  neraca massa dari proses oksidasi.

Gambar 3. Neraca massa proses oksidasi Keterangan gambar:  Nitrobenzene = 1000 kg, DMSO = 2000 kg asetaldehid 1000 kg, azobenzen 500 kg, campuran dari nitrobenzene, DMSO, dan K-isoeugenolat yang tidak bereaksi

1800 kg. Gelombang mikro

K-Isoeugenolat = 1000 kg

Oksidasi dan pemanasan

K-Vanilat = 700 kg HCl = 5000 kg garam (KCl) 3887,5 kg, H₂O 1250 kg  Netralisasi/ pelepasan K  Vanilin kasar = 562,5 kg

Di bawah ini adalah tabel neraca massa dari proses oksidasi. Tabel 6. Neraca massa dari proses oksidasi

Input Output Limbah

K-Isoeugenolat = 1000 kg K-Vanilat = 700 kg asetaldehid 1000 kg, azobenzen 500 kg, campuran dari nitrobenzene, DMSO, dan K-isoeugenolat yang tidak bereaksi 1800 kg.

Oksidator   Nitrobenzene =

1000 kg

Vanilin kasar = 562,5 kg garam (KCl) 3887,5 kg, H2O 1250 kg Pelarut DMSO = 2000 kg K-Vanilat = 700 kg HCl 25% = 5000 kg

Perhitungan neraca massa dari proses oksidasi dengan menggunakan literatur dari penelitian Rosi (2007) adalah sebagai berikut, Penentuan massa di atas berdasarkan reaksi kimia oksidasi k-isoeugenolat menjadi k-vanilat yaitu dengan perbandingan massa bahan baku dan  produk reaksi yang dihasilkan.

Reaksi kimia ideal:

2 DMSO + 2 Nitrobenzene + 2 K-isoeugenolat  2 k-vanilat + 1 azobenzene+ 2 asetaldehid.  Namun faktanya hasil percobaan hanya menghasilkan 70,12% sehingga

hasil proses oksidasinya adalah sebgai berikut:

2 DMSO + 2 Nitrobenzene + 2 K-isoeugenolat  2 k-vanilat (70,12 % dari k-isoeugenolat) +

1 azobenzene +

2 asetaldehid + sisa rektan yang tidak bereaksi

Sehingga,

2000kg DMSO+ 1000kg Nitrobenzene+ 1000kg K-isoeugenolat

700kg k-vanilat (70,12 % dari k-isoeugenolat)+ 500kg azobenzene + 1000kg asetaldehid + 1800 (DMSO, Nitrobenzene, K-isoeugenolat).

Perbandingan isoeugenol dan HCl = 2,8 ml isoeugenol : 14 ml HCl

= 0,0028 kg isoeugenol : 0,014 kg HCl.

Maka, HCl yang dibutuhkan = 0,014 kg HCl /0,0028 kg isoeugenol x 1000 kg isoeugenol

= 5000 kg HCl.

Rendemen K-Vanilat = 70,12% = 70/100 x 1000 K-Isoeugenolat = 700 kg.

Rendemen vanillin kasar = 56,25%

= 56,25/100 x 1000 K-Isoeugenolat = 562,5 kg. Limbah dari proses netralisasi yaitu:

Air dari larutan HCL 25% yaitu 25%x5000 =1250kg

Garam KCL = (k-vanilat 700kg+HCL 5000kg)- air 1250kg –  vanillin 562,5 k g=3887,5 kg

3. Proses ekstraksi

Pada proses ekstraksi vanillin kasar, input vanillin kasar yang didapat dari hasil proses oksidasi adalah sebesar 562,5 kg. Vanilin kasar ini, diekstraksi dengan menggunakan pelarut dietil eter  sebanyak 7142 kg dan didapatkan output sebesar 7641 kg dan residu sebanyak 63,4 kg. Kemudian, didistilasi untuk menguapkan  pelarut dan pelarut yang diuapkan sebanyak 7070 kg hingga akhirnya didapatkan output vanillin sintetik sebanyak 70 kg. Di  bawah ini adalah gambar neraca massa dari proses ekstraksi.

Gambar 4. Neraca massa proses ekstraksi Dietil eter = 7142 kg

Residu (nitrobenzene, DMSO, garam, asam

vanilat) = 63,4 kg Dietil eter = 7070 kg Vanilin sintetik = 70 kg Vanilin kasar = 562,5 kg Ekstraksi

Campuran vanillin dan dietel eter = 7641 kg

Di bawah ini adalah tabel neraca massa dari proses ekstraksi. Tabel 7. Neraca massa dari proses ekstraksi

Input Output Limbah

Vanilin kasar = 562,5 kg

Vanilin kasar = 562,5 kg Residu (nitrobenzene, DMSO, garam, asam vanilat) = 63,4 kg Pelarut

Dietil eter = 7142 kg

Campuran vanillin dan dietil eter = 7641 kg

Dietil eter = 7070 kg Vanilin sintetik = 70 kg

Perhitungan neraca massa dari proses ekstraksi dengan menggunakan literatur dari penelitian Rosi (2007) adalah sebagai berikut,

1. Perbandingan isougenol dengan larutan dietil eter 

= 2,8 ml isoeugenol : 20 ml dietil eter = 0,0028 kg : 0,020 kg.

Maka, dietel eter yang dibutuhkan adalah 0,020 kg dietil eter / 0,0028 kg isoeugenol x 1000 kg isoeugenol = 7142 kg dietil eter.

2. Output dari proses ekstraksi adalah campuran vanillin dan dietil eter 

= 562,5 kg vanillin kasar + 7142 kg dietil eter – 63,4 kg residu = 7641 kg.

3. Dietil eter yang diuapkan sebanyak 99% = 99/100 x 7142 kg dietil eter 

= 7070 kg.

4. Rendemen vanillin sintetik 7% = 7/100 x 1000 kg isoeugenol = 70 kg.

III.

DESKRIPSI PROSES

Tahap pertama pembuatan vanilin sintetik adalah proses isomerisasi yaitu, mengubah eugenol menjadi K-isoeugenolat dalam suasana basa. Proses isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol dilakukan dengan menggunakan panas dari gelombang mikro yang didapatkan pada alat microwave. Proses ini menggunakan katalis basa kuat kalium hidroksida (KOH) yang proses konversi atau reaksi isomerisasinya terjadi pada sekitar suhu 120o_{C. Di bawah ini adalah gambar dari reaksi yang terjadi.}

Gambar 5. Reaksi perubahan eugenol menjadi isoeugenol dengan KOH

Setelah itu, tahap kedua adalah proses oksidasi. Reaksi oksidasi k-isoeugenolat menjadi vanilin menggunakan oksidator nitrobenzene. Nitrobenzene tersebut digunakan untuk mengubah K-isoeugenolat menjadi K-vanilat dan menghasilkan hasil samping  berupa azobenzene dan asetaldehid.

Sastrohamidjojo (2002) mengatakan reaksi oksidasi isoeugenol dapat dilakukan dengan menggunakan oksidator nitrobenzene. Reaksi oksidasi ini berlangsung dalam fase organik, sehingga untuk membawa oksidator nitrobenzene ke dalam fase organik  dibutuhkan pelarut Dimetil sulfoksida (DMSO). Agar reaksi berjalan sempurna, jumlah oksidator dan pelarut yang digunakan harus melebihi jumlah bahan yang akan direaksikan.

Berdasarkan literatur di atas maka pada tahap oksidasi ini ditambahkan pula DMSO dan dipanaskan dalam oven gelombang mikro. Di dalam oven gelombang mikro terjadi radiasi gelombang mikro yang diserap oleh bahan dan mengubah energi radiasi menjadi energi panas yang akan memanaskan larutan sampel secara langsung sehingga akan menaikkan suhu larutan dan terjadi reaksi oksidasi. Reaksi oksidasi isoeugenol dengan oksidator nitrobenzene dalam suasana basa menghasilkan kalium vanilat seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

+ H

2O

Gambar 6. Reaksi oksidasi menggunakan nitrobenzene

Untuk merubah kalium vanilat menjadi vanilin maka dilakukan tahapan hidrolisis menggunakan asam. Pada tahapan ini ion K+ pada senyawa vanilat digantikan oleh ion OH- dan garam KCl hasil reaksi terendapkan sehingga dapat dipisahkan dari komponen vanilin. Reaksi hidrolisis vanilin dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 7. Reaksi pengasaman kalium vanilin dengan HCl

Hasil akhir dari tahapan hidrolisis adalah terbentuknya dua lapisan yaitu lapisan atas (air) yang mengandung vanilin dan lapisan bawah yang mengandung azobenzene, asetaldehid, DMSO dan reaksi hasil samping lainnya.

Vanilin yang terdapat pada lapisan atas hasil reaksi oksidasi dan hidrolisis selanjutnya diekstraksi menggunakan dietil eter. Menurut Carey (2003), dietil eter  mempunyai tingkat volatil tinggi dan titik didih yang rendah (350_{C) sehingga mudah}

digunakan pada saat proses penguapan. Dietil eter digunakan untuk memisahkan komponen vanilin dari air dan campuran lain hasil oksidasi yang ikut tercampur seperti nitrobenzene, dimetil sulfoksida, azobenzene dan asetaldehid, sehingga vanilin terikat dengan pelarutnya (dietil eter). Kemudian dilakukan destilasi atau penguapan pelarut untuk memisahkan campuran vanillin dan pelarut dietil eter, sehingga pada akhirnya akan didapatkan produk vanillin sintetik. Di bawah ini adalah gambar dari diagram alir   proses produksi vanilin sintetik.

Rotary

microwave _microwaveRotary _microwaveRotary Rotary

microwave Rotary

microwave

Feed tank (eugenol + KOH) Tangki sementar a (k-isoeugenolat)

Nitrobenze + DMSO

Tangki penampung vanilat kasar  HCL

Boiler dalam destilator  Kolom destilator 

Boiler dalam destilator  Kolom destilator 

Tangki penampung produk

Gambar 8. Diagram alir untuk proses pembuatan vanilin sintetik 

Keterangan:

: Proses isomerisasi

: Proses oksidasi

: Proses ekstraksi

IV.

KEBUTUHAN ENERGI PERALATAN UTAMA

PRODUKSI

Pembuatan produk vanilin sintetik didukung dengan adanya penggunaan peralatan  produksi dengan kapasitas yang sesuai. Masing-masing peralatan tersebut memiliki kebutuhan energi yang berbeda-beda. Kebutuhan dari masing-masing peralatan produksi disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 8 Kebutuhan Peralatan Proses Produksi

Alat Proses Jumlah (unit) Kapasitas (L) Daya (Watt) Waktu setiap proses (menit) Banyak  nya proses Total Waktu Produksi (jam) Konversi (%)

IV.

KEBUTUHAN ENERGI PERALATAN UTAMA

PRODUKSI

Pembuatan produk vanilin sintetik didukung dengan adanya penggunaan peralatan  produksi dengan kapasitas yang sesuai. Masing-masing peralatan tersebut memiliki kebutuhan energi yang berbeda-beda. Kebutuhan dari masing-masing peralatan produksi disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 8 Kebutuhan Peralatan Proses Produksi

Alat Proses Jumlah (unit) Kapasitas (L) Daya (Watt) Waktu setiap proses (menit) Banyak  nya proses Total Waktu Produksi (jam) Konversi (%)  Rotary  Microwave Isomerisasi 5 Max 90 6000 15 590 kali 29,5 95 Oksidasi 4 565kali 7,5 95 Destilator Ekstraksi 2 1500 26000 210 3 kali 5,5 95

Di bawah ini adalah penjelasan dari perhitungan masing-masing proses. 1. Proses isomerisasi, sekali proses menghabiskan waktu 15 menit.

Total alat yang digunakan sebanyak 5 alat.

Masing-masing alat melakukan proses produksi (isomerisasi) sebanyak 122 kali. Sehingga untuk 5 alat, proses produksi (isomerisasi) yang dilakukan sebanyak  = 122 kali x 5 alat = 610 kali.

2. Proses oksidasi, sekali proses menghabiskan waktu 4 menit. Total alat yang digunakan sebanyak 5 alat.

Masing-masing alat melakukan proses produksi (oksidasi) sebanyak 113 kali. Sehingga untuk 5 alat, proses produksi (oksidasi) yang dilakukan ada sebanyak  = 113 kali x 5 alat = 565 kali.

3. Proses ekstraksi, sekali proses menghabiskan waktu 210 menit (3.5 jam).

Karena dilakukan 3 kali proses maka total waktu proses produksi = 3 kali x 210 menit = 630 menit = 10,5 jam = 11 jam (dibulatkan).

Alat yang dimiliki ada sebanyak 2 alat, sehingga proses produksi (destilasi) selesai dalam waktu = 11 jam : 2 alat = 5,5 jam.

Berdasarkan data pada tabel diatas dapat dilakukan perhitungan kebutuhan energi untuk  setiap proses produksi, yaitu:

1. Proses isomerisasi dengan Rotary Microwave

P = 6000 W = 6 kW

E = P x t x n

= 6 kW x 29,5 jam x 5

= 3186 x 106 _J

2. Proses oksidasi dengan Rotary Microwave

P = 6000 W = 6 kW

E = P x t x n

= 6 kW x 7,5 jam x 5

= 225 kWh x 3.6 x 106 _J/kWh

= 810 x 106 J

3. Proses ekstraksi dengan destilator 

P = 26000 = 26 kW

E = P x t x n

= 26 kW x 5,5 x 2

= 286 kWh x 3.6 x 106 _J/kWh

= 1030 x 106 _J

Sehingga didapatkan hasil bahwa pada proses isomerisasi dengan menggunakan alat Rotary Microwave sebanyak 5 alat membutuhkan energi total sebesar 3186 x 106 _J

dan pada proses oksidasi dengan menggunakan alat Rotary Microwave sebanyak 5 alat mebutuhkan energi total sebesar 810 x 106 _{J serta pada proses ekstraksi dengan}

menggunakan destilator sebanyak 2 alat membutuhkan energi total sebesar  1030 x 106_J.

Setelah diketahui kebutuhan energy dari masing-masing proses, selanjutnya neraca energi dapat diketahui seperti yang disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 9. Neraca Energi Proses Produksi

Alat Proses Energi (Joule) Ouput

(Joule) Input Loss Rotary Microwave Isomerisasi 3186 x 106 _{159,3 x 10}6 _{3026,7 x 10}6 Oksidasi 810 x 106 40,5 x 106 769,5 x 106 Destilator Ekstraksi 289,8 x 106 _{14,49 x 10}6 _{275,31 x 10}6

Input energi merupakan kebutuhan energy dari masing-masing proses. Kemudian loss adalah hasil kali dari nilai konversi dengan kebutuhan energi dari masing-masing proses. Sehingga didapatkan nilai ouput yang merupakan selisih dari nilai input dan loss.

V. SCALE UP

Hubungan antara peningkatan diameter (D) terhadap tenaga (P), P1 = 800 w,

D1 = 8 cm, dan D2 = 2D1(ini terkait dengan kapasitas produksi per satu kali operasi yaitu

1,74 liter dan membutuhkan diameter wadah 16 cm). Berdasarkan eksperimen, P  berbanding lurus dengan N2_.

Perhitungan scale up: P = k Da_N b

ρ

c _µd

Dimensi untuk tiap variabel: P = ML2_T-3 D = L

ρ

= ML-3 µ = ML-1_T-1 M : 1 = c+d L : 2 = a-3c-d T : -3 = -b-d Sehingga, a = 5-2d  b = 3-d c = 1-d

P berbanding lurus dengan N2

P=N2 _{~ N}2_=N3-d

2=3-d d=1

Untuk cairan yang sama

ρ

, µ adalah konstan. P₂/D₂5 N₁3ρ P₁/D₁5 N₂3ρ =₌ k  D 1 2  N 1ρ /µ D 2 2  N 2ρ /µ

Atau

Jika D2=2D1

Maka,

Jadi, dengan meningkatkan D2 = 2D1maka kebutuhan P2akan meningkat menjadi 8 kali

dari P1yaitu menjadi 6,4 kw.

P₂ P 1 D 1 5 _N 1 3 D 2 5 N 2 3 = D 1 2 _N 1 D₂2 N₂ P₂ P₁ =  N₂2D₂3  N 1 2 D 1 3 P 2 P 1 = D₂3 D 1 3 P2 = 8P1 (2D 1) 3 D 1 3 P 2 P 1 = 8 P₂ P 1 = P2 = 8 x 800 w = 6400w = 6,4 kw

VI.

SPESIFIKASI PERALATAN

Ada beberapa peralatan utama yang digunakan untuk proses produksi vanilin sintentik. Pada proses isomerisasi dan oksidasi digunakan alat microwave untuk proses  pemanasan. Di bawah ini adalah gambar dari microwave yang digunakan.

Gambar 8. Mesin rotary microwave Spesifikasi dari alat di atas disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 10. Spesifikasi alat rotary microwave Microwave generator power, controlled, watts 6000

Operating frequency, MHz 2450 ± 50

Starting humidity, % ≤ 50

Final humidity, % ≥ 0.01

Drying temperature 100 - 1000 °C

 pressure in drying chamber, mm Hg 50 – 760

3 phase, 380 volt, 50 Hz:

average, kW ~ 2.5

maximum, kW ≤ 3.7

Drying chamber volume, dm3 _{Max 150}

Working volume, dm3 Max 90

Footprint, mm 1680×1050×1750

Dryerweight,kg ~ 220

Pada proses ekstraksi digunakan alat untuk ekstraksi yaitu destilator. Di bawah ini adalah gambar dari alat destilator yang digunakan.

Gambar 9. Alat destilator  Di bawah ini adalah spesifikasi dari mesin destilator. 1. Multi Column

2. Feed Water Aprox 1500L

3. Cooling Water Aprox SOL and 80L 4. Steam Consumption I 5 Kg & 26 Kg/hr  5. Electric Consumption 2 Kw for Pump

6. Electrically operated Built in Boiler 24 Kw for Boiler  Sumber: http://www.situsmesin.com/

Peralatan lain yang tidak kalah pentingnya dalam pada proses produksi vanillin sintetik adalah tangki. Tangki ini digunakan untuk mewadahi bahan yang sedang menunggu waktu untuk diproduksi dan juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan  bahan baku sementara. Kapasitas produksi tangki yang dibutuhkan ada beberapa macam yaitu, 100 L, 8000 L, dan 16000 L. Di bawah ini adalah gambar dari tangki yang digunakan.

Spesifikasi dari gambar tangki di atas disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 11. Spesifikasi tangki

Spesifikasi Keterangan

Kapasitas alat tangki 100 L, 9000 L, dan 18000 L Kaki Penopang Stainless

Steel

Dudukan tangki berbahan Stainless, mencegah korosi Bahan material Stainless steel grade SS304, tahan korosi, tahan segala

cuaca, higienis

Triple Four Bone Dirancang dengan konsep triple bone yg diposisikan di empat posisi vital tangki guna memperkuat dinding dan mencegah tangki pecah

PVC & Stainless Steel Fitting

Dilengkapi dengan PVC (inlet) dan Stainless Steel (outlet) bulkhead fitting sebagai aksesoris standard yang kuat, ringan, tidak korosif dan berfungsi untuk  mencegah terjadinya penyebaran karat di area saluran minyak masuk dan keluar 

Large Manhole Terisedia lubang tutup yang cukup besar untuk   mempermudah proses inspeksi, pemeliharaan dan  perawatan

Kunci Pengait Tutup dapat dikunci sebagai pengamanan untuk   mencegah masuknya objek yang tidak diinginkan.

Sumber: http://sap88.indonetwork.co.id/2044927/penguin-stainless-steel-water-tank-tangki-stainless-penguin.htm

Selain itu, dibutuhkan juga alat timbangan untuk proses pengukuran berat bahan  baku yang akan digunakan pada proses produksi vanilin sintetik. Alat timbangan ini,  pada umumnya digunakan di setiap proses produksi. Keunggulan dari timbangan ini adalah dapat dengan mudah dibawa-bawa atau dengan kata lain timbangan yang mendatangi bahan yang akan ditimbang. Gambar alat timbangan tersebut dapat dilihat  pada gambar di bawah ini.

Gambar 11. Alat timbangan Spesifikasi dari alat timbangan di atas, antara lain:

Kapasitas alat: 150 kg Merek Hanher 

Berat 18 kg

VII. PRAKIRAAN BIAYA PERALATAN

Proses produksi vanilin sintetik dibutuhkan berbagai macam peralatan. Adapun prakiraan biaya dari masing-masing  peralatan yang dibutuhkan yaitu disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 12. Daftar prakiraan biaya peralatan produksi vanilin sintetik  Peralatan p roduksi Unit Kapasitas

alat

Harga per unit Harga peralatan produksi

Sumber

Microwave rotary 5 90 L Rp 80.000.000 Rp 400.000.000 http://microwavetech/pharmamicro.php Tangki 8000 L 2 9000 L Rp 11.400.000 Rp 22.800.000 http://sap88.indonetwork.co.id/2044927 /penguin-stainless-steel-water-tank-tangki-stainless-penguin.htm Tangki 16000 L 1 18000 L Rp 45.600.000 Rp 45.600.000 Tangki 100 L 1 100 L Rp 2.850.000 Rp 2.850.000 Timbangan 1 150 kg Rp 1.850.000 Rp 1.850.000 www.kaskus.us/showthread.php? t=2362649&page=5 Destilator 2 1500 L Rp 75.000.000 Rp 150.000.000 http://www.situsmesin.com/ Pipa IPAL 1 Rp 1.000.000 Rp 1.000.000 www.pipaku.com

Peralatan pendukung lain Rp 1.000.000 Rp 1.000.000 Total biaya peralatan produksi Rp 1.150.185.000

Berdasarkan tabel di atas, diketahui bahwa total prakiraan biaya peralatan produksi adalah sebesar Rp 1.150.885.000.

VIII.

PRAKIRAAN BIAYA INVESTASI DAN BIAYA POKOK 

Dalam melakukan perancangan sebuah pabrik diperlukan adanya perhitungan mengenai prakiraan biaya investasi dan biaya produksi dari pembuatan vanilin sintetik. Prakiraan yang dipakai dikembangkan oleh Peters dan Timmerhaus (1981). Rincian dari  prakiraan biaya investasi dan biaya produksi tersebut adalah sebagai berikut:

BIAYA INVESTASI

VIII.

PRAKIRAAN BIAYA INVESTASI DAN BIAYA POKOK 

Dalam melakukan perancangan sebuah pabrik diperlukan adanya perhitungan mengenai prakiraan biaya investasi dan biaya produksi dari pembuatan vanilin sintetik. Prakiraan yang dipakai dikembangkan oleh Peters dan Timmerhaus (1981). Rincian dari  prakiraan biaya investasi dan biaya produksi tersebut adalah sebagai berikut:

BIAYA INVESTASI

BIAYA PRODUKSI

I

BIAYA

A

BIAYA

a. Biaya

A.

ANALISIS KELAYAKAN EKONOMI

Perancangan pabrik ini juga diperlukan suatu analisis kelayakan ekonomi agar  dapat diketahui layak atau tidaknya pembangunan pabrik jika dilihat dari aspek  ekonomi. Rincian dari perhitungan analisis kelayakan ekonomi adalah sebagai berikut: Asumsi :

a. Sumber Cost :

- Cost pada periode ke-0 didapatkan dari harga investasi total.

- Untuk periode ke-1 hingga periode ke-20, cost adalah biaya produksi total.  b. Sumber Penerimaan :

A.

ANALISIS KELAYAKAN EKONOMI

Perancangan pabrik ini juga diperlukan suatu analisis kelayakan ekonomi agar  dapat diketahui layak atau tidaknya pembangunan pabrik jika dilihat dari aspek  ekonomi. Rincian dari perhitungan analisis kelayakan ekonomi adalah sebagai berikut: Asumsi :

a. Sumber Cost :

- Cost pada periode ke-0 didapatkan dari harga investasi total.

- Untuk periode ke-1 hingga periode ke-20, cost adalah biaya produksi total.  b. Sumber Penerimaan :

Berikut adalah aliran kasnya :

Perhitungan Pay Back Period (PBP)

 Pay back period  dicari dengan menggunakan interpolasi, yaitu pada saat terjadi  perubahan dari akumulasi PV negatif ke akumulasi PV positif:

Perhi

x = PBP = 1,19 = 1,2 tahun

1,2 tahun x 12 bulan/tahun = 14,4 bulan

Maka pay back periode adalah selama 14,4 bulan (1 tahun 2,4 bulan).

Dengan demikian perancangan pabrik untuk produksi vanilin sintetik dari eugenol dapat dilakukan, karena penilaian secara teknis dapat direalisasikan, dan secara finansial layak diterapkan. Hal ini ditunjukan oleh kriteria kelayakan yaitu net present value lebih dari nol, net B/C dan gross B/C lebih dari satu, yang menunjukan bahwa  produksi vanilin sintetik dari eugenol cengkeh ini layak.

B. PENUTUP

A. KESIMPULAN

Vanilin (4-hidroksi-3-metoksi benzaldehida) merupakan padatan kristal  berwarna putih atau sedikit berwarna kuning, biasanya berbentuk jarum dan mempunyai bau (aroma) yang khas. Vanilin memiliki berbagai manfaat, sehingga  permintaanya di dunia terus meningkat hingga 15 persen tiap tahunnya. Namun  permintaan tersebut tidak semua terpenuhi. Untuk menghemat devisa dan mengurangi ketergantungan terhadap impor vanilin, maka diperlukan usaha  produksi vanilin di dalam negeri dengan teknologi proses yang efisien dan kualitas  produk yang tinggi.

Vanilin merupakan glikosida yang diperoleh dari Vanilla atau dibuat secara sintetik dari sumber lainnya. Secara komersial terdapat produk vanilin alami, semi sintetik dan sintetik. Terdapat tiga alternatif bahan baku vanilin semi sintetis, yaitu: vanilin dari lignin, vanilin dari coniferin, dan vanilin dari eugenol yang berasal dari minyak cengkeh. Dari pertimbangan ketersediaan bahan baku, kualitas vanilin yang dihasilkan, dan efisiensi proses, maka dipilih alternatif proses sintesis vanilin dari eugenol menggunakan teknologi gelombang mikro.

Secara garis besar, proses sintesis vanilin dari eugenol meliputi isomerisasi, oksidasi, dan ekstraksi. Proses isomerisasi mengubah eugenol menjadi K-isoeugenolat dalam suasana basa. Proses isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol dilakukan dengan menggunakan panas dari gelombang mikro Proses ini menggunakan katalis basa kuat kalium hidroksida (KOH) yang proses konversi atau reaksi isomerisasinya terjadi pada suhu 120o_C.

Reaksi oksidasi k-isoeugenolat menjadi vanilin menggunakan DMSO dan oksidator nitrobenzene. Nitrobenzene tersebut digunakan untuk mengubah K-isoeugenolat menjadi K-vanilat dan menghasilkan hasil samping berupa azobenzene dan asetaldehid.

Di dalam oven gelombang mikro terjadi radiasi gelombang mikro yang diserap oleh bahan dan mengubah energi radiasi menjadi energi panas yang akan memanaskan larutan sampel secara langsung sehingga akan menaikkan suhu bahan dan terjadi reaksi oksidasi.

Untuk merubah kalium vanilat menjadi vanilin dilakukan tahapan hidrolisis menggunakan asam yaitu HCl sehingga garam KCl hasil reaksi terendapkan dan dapat dipisahkan dari komponen vanilin. Hasil akhir dari tahapan hidrolisis adalah terbentuknya dua lapisan yaitu lapisan atas (air) yang mengandung vanilin dan lapisan bawah yang mengandung azobenzene, asetaldehid, DMSO dan reaksi hasil samping lainnya.

Vanilin yang terdapat pada lapisan atas hasil reaksi oksidasi dan hidrolisis selanjutnya diekstraksi menggunakan dietil eter. Dietil eter digunakan untuk  memisahkan komponen vanilin dari air dan campuran lain hasil oksidasi yang ikut tercampur, sehingga vanilin terikat dengan dietil eter. Kemudian dilakukan destilasi atau penguapan pelarut untuk memisahkan campuran vanillin dan pelarut dietil eter, sehingga pada akhirnya akan didapatkan produk vanillin sintetik.

Ada beberapa peralatan utama yang digunakan untuk proses produksi vanilin sintentik. Pada proses isomerisasi dan oksidasi digunakan alat rotary microwave untuk proses pemanasan. Mengacu pada hasil perhitungan scale up yaitu kebutuhan daya microwave sebesar 6,4 kW,  Rotary Microwave yang dipilih menggunakan daya 6 kW. Pada proses ekstraksi digunakan destilator.

Kebutuhan energi rotary microwave  pada proses isomerisasi sebesar  3186 x 106 _{joule, sedangkan pada proses oksidasi membutuhkan energi sebesar} 

810 x 106  _{joule. Destilator membutuhkan energi lebih kecil, yaitu sebesar} 

1030 x 106 _joule.

Pembuatan vanilin sintetik dengan proses tersebut membutuhkan modal untuk investasi sebesar Rp. 50.921.633.648,00 dan biaya produksi total sebesar Rp. 50.551.306.324,00. Vanilin dijual dengan harga Rp. 4.700.000,00/kg sehingga  penerimaan dalam waktu setahun sebesar Rp. 59.220.000,00 dan keuntungan kotor 

yang diperoleh Rp. 8.668.693.676,00/tahun.

Hasil analisis kelayakan ekonomi meliputi Gross B/C ratio 1,0168, Net B/C ratio 1,1275, NPV sebesar Rp. 6.492.256.280,12 dan pay back periode adalah selama 14,4 bulan (1 tahun 2,4 bulan). Dari hasil tersebut dapat disimpulkan industri ini layak untuk didirikan.

B. REKOMENDASI

Seperti industri lain, industri vanilin sintetik memerlukan manajemen yang  baik untuk dapat mempertahankan eksistensi di dunia industri. Manajemen sumber 

daya manusia, manajemen pemasaran, manajemen keuangan, manajemen produksi dan operasi, manajemen mutu, serta manajemen strategik harus dipelajari, dikembangkan dan diaplikasikan.

Managemen SDM mengatur segala hal yang berhubungan dengan SDM mulai dari perekrutan, pelatihan, pengembangan karir, dan lain-lain. Manajemen  pemasaran mengatur strategi dalam memasarkan produk, manajemen keuangan mengatur keuangan meliputi arus kas, laba rugi, penentuan harga produk, dan lain-lain. Sedangkan manajemen produksi dan operasi mengatur penjadwalan pemesanan  bahan baku, produksi, dan jumlah bahan baku yang dipasok maupun produk yang

harus dihasilkan.

Koordinasi antara seluruh bagian tersebut dalam perusahaan akan memperkuat eksistensi. Selain itu, masalah lingkungan juga perlu diperhatikan untuk menciptakan  sustainable development. Produksi bersih dan pengendalian limbah sangat baik untuk diterapkan sebagai langkah menjaga lingkungan hidup.