commit to user HALAMAN JUDUL
PRARANCANGAN
PABRIK ZAT WARNA ALAMI DARI BIJI KESUMBA
(Bixa orellana) KAPASITAS 2.800 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
1. Nita Patma Sari ( I 0509033 )
2. Romasta Adelina Simangunsong ( I 0509040)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat dan hidayah-Nya, laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan pabrik zat warna alami dari biji kesumba (Bixa orellana) kapasitas 2.800 ton/tahun” selesai. Dalam penyusunan tugas akhir ini, bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak turut mendukung penyelesaiannya. Karena itu, ucapan terima kasih ditujukan kepada kedua orang tua yang telah memberikan kami banyak dukungan baik moral dan material, Ir. Paryanto, M.S. sebagai dosen pembimbing I dan Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II. Teman-teman mahasiswa yang telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini.
Laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, jadi saran dan kritik membangun sangat diharapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Surakarta, Juli 2013
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... viii
INTISARI ... ix
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2.Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5
1.3.Tinjauan Pustaka ... 8
BAB II. DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 18
2.2. Konsep Proses... 20
2.3.Diagram Alir dan Tahapan Proses... 21
2.4.Neraca Massa dan Neraca Panas ... 26
2.5.Lay Out Pabrik dan Peralatan ... 34
BAB III. SPESIFIKASI ALAT... 39
BAB IV. UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses ... 52
4.2. Unit Pengolahan Limbah... 68
commit to user
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 85
5.8. Manajemen Perusahaan ... 86
BAB VI. ANALISA EKONOMI 6.1. Penafsiran Harga Peralatan ... 91
6.2. Dasar Perhitungan ... 93
6.3. Penentuan Total Capital Investment ... 94
6.4. Hasil Perhitungan ... 95 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D
DAFTAR TABEL
Tabel 1. 1 Data impor zat warna di Indonesia tahun 2010-2012 ... 2
Tabel 1. 2 Daftar pabrik zat warna yang telah berdiri di dunia... 4
Tabel 2. 1 Jumlah arus input ... 27
Tabel 2. 2 Jumlah arus output ... 27
Tabel 2. 3 Neraca massa di sekitar mixer (M-01)... 28
Tabel 2. 4 Neraca massa di sekitar ekstraktor (E-01) ... 28
Tabel 2. 5 Neraca massa di sekitar mixer (M-02)... 29
Tabel 2. 6 Neraca massa di sekitar filter (P-01)... 29
Tabel 2. 7 Neraca massa di sekitar rotary dryer (DE-01) ... 30
Tabel 2. 8 Neraca massa di sekitar ball mill (SR-01) ... 30
Tabel 2. 9 Neraca panas di sekitar mixer (M-01)... 31
Tabel 2. 10 Neraca panas di sekitar ekstraktor (E-01) ... 31
Tabel 2. 11 Neraca panas di sekitar mixer (M-02)... 32
Tabel 2. 12 Neraca panas di sekitar filter (P-01) ... 32
Tabel 2. 13 Neraca panas di sekitar heat exchanger (HE-01) ... 33
Tabel 2. 14 Neraca panas di sekitar rotary dryer (DE-01) ... 33
Tabel 2. 15 Neraca panas di sekitar ball mill (SR-01) ... 34
Tabel 3. 1 Spesifikasi mixer... 39
Tabel 3. 2 Spesifikasi silo ... 44
commit to user
Tabel 4. 4 Kebutuhan air sungai ... 58
Tabel 4. 5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas ... 64
Tabel 4. 6 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan... 65
Tabel 4. 7 Total kebutuhan daya listrik pabrik disuplai generator... 66
Tabel 5. 1 Jadwal pembagian kelompok shift ... 83
Tabel 5. 2 Penggolongan jabatan, jumlah karyawan, dan gaji... 84
Tabel 6. 1 Indeks harga alat ... 92
Tabel 6. 2 Fixed capital investment ... 95
Tabel 6. 3 Working capital investment ... 96
Tabel 6. 4 Direct manufacturing cost ... 96
Tabel 6. 5 Indirect manufacturing cost ... 97
Tabel 6. 6 Fixed manufacturing cost... 97
Tabel 6. 7 General expenses... 98
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Grafik impor zat warna di Indonesia... 3
Gambar 1. 2 Lokasi penanaman kesumba... 7
Gambar 1. 3 Lokasi pabrik zat warna alami ... 8
Gambar 1. 4 Struktur kimia bixin ... 10
Gambar 2. 1 Diagram alir kualitatif ... 22
Gambar 2. 2 Diagram alir kuantitatif ... 23
Gambar 2. 3 Lay out pabrik zat warna alami ... 36
Gambar 2. 4 Lay out peralatan proses... 38
Gambar 4. 1 Skema pengolahan air sungai ... 59
Gambar 5. 1 Struktur organisasi pabrik zat warna alami ... 78
Gambar 6. 1 Grafik linierisasi indeks harga... 93
commit to user
INTISARI
Nita Patma Sari, Romasta Adelina Simangunsong, 2013, Prarancangan pabrik zat warna alami dari biji kesumba (Bixa orllana) kapasitas 2.800 ton/tahun. Program Studi S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Zat warna alami adalah zat warna (pigmen) yang diperoleh dari tumbuhan, hewan atau sumber-sumber mineral. Zat warna ini secara konvensional telah digunakan sejak dahulu sebagai pewarna tekstil, makanan, dan kosmetik. Salah satu tanaman yang dapat dijadikan zat warna adalah biji kesumba (Bixa orellana).
Biji ini mengandung zat warna bixin yang berwarna oranye. Pabrik zat warna
alami dari biji kesumba (Bixa orellana) akan didirikan di Pekalongan, Jawa Tengah pada tahun 2017 dengan kapasitas 2.800 ton/tahun.
Pembuatan zat warna alami ini melalui 4 tahap yaitu tahap persiapan bahan baku, ekstraksi,pembentukan produk serta pemurnian produk. Pada tahap persiapan bahan baku, biji kesumba dan pengotor yang terikut dalam biji kesumba dipisahkan terlebih dahulu dengan menggunakan screen , sementara itu larutan NaOH 0,1 N dipersiapkan di dalam mixer. Tahap ekstraksi dilakukan dalam ekstraktor tangki berpengaduk menggunakan pelarut NaOH 0,1 N dengan kondisi operasi suhu 350C dan tekanan 1 atm. Tahap pembentukan produk, larutan ekstrak yang dicampur dengan H2SO4 98% untuk mengendapkan zat warna. Setelah itu endapan yang terbentuk diambil dengan menggunakan rotary vacuum drum filter. Pemurnian produk dilanjutkan dengan menguapkan air menggunakan rotary dryer sampai kandungan air di dalam produk 4%. Selanjutnya zat warna diseragamkan ukurannya menggunakan ball mil supaya menjadi serbuk.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (proses, umpan boiler, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari Sungai Sengkarang dengan kebutuhan sebesar 14.673,48 kg/jam, unit pengadaan steam dengan kebutuhan 249,40 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 250 kW dari generator, unit pengadaan bahan bakar batubara 29,81 kg/jam dan IDO 25,37 L/jam, unit pengadaan udara tekan sebesar 40,8 m3/jam. Limbah cair dibuang ke laut. Limbah padat dapat dijual dan limbah gas dibuang ke udara bebas. Pabrik juga didukung dengan laboratorium yang berfungsi untuk mengontrol kualitas bahan baku (oven), produk (Oven) dan proses produksi (spektrofotometer).
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas dengan struktur
line and staff. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 89 orang.
Rencana lokasi pendirian pabrik zat warna ini terletak di kota Pekalongan, Jawa Tengah. Lokasi pendirian pabrik dipilih dengan pertimbangan ketersediaan bahan baku, utilitas, pemasaran produk, serta fasilitas pendukung lain.
Berdasarkan analisis keekonomian, pabrik ini layak didirikan karena memenuhi syarat kelayakan secara ekonomi. Hasil analisis keekonomian yaitu, ROI = 23,89% (setelah pajak), BEP = 41,27%, dan Pay Out Time = 3,04 tahun (setelah pajak) dimulai dari pendirian pabrik.
ABSTRACT
Nita Patma Sari, Romasta Adelina Simangunsong, 2013, Preliminary design of natural dye from Kesumba seed (Bixa orllana) capacity 2,800 ton/year. Undergraduate Program, Chemical Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University, Surakarta.
Natural dye is a dye (pigment) obtained from plants, animals or other mineral sources. These dyes were conventionally used in the past for textile, food and cosmetic coloring. Kesumba seed (Bixa orellana) is one of the plant usually used in producing natural dye. Thr seed contains a chemical dye compound called bixin which is orange in color. The natural dye plant is projected to be built in Pekalongan, Central Java in 2017 and the capacity is 2,800 ton/year.
The natural dye production consists of 4 steps which is raw material preparation, extraction, product synthesis and purification. In the raw material preparation, kesumba seed and impurities is separated by using screen while at the mean time NaOH 0.1 N is prepared in the micer. The extraction is carried out in a stirred tank extractor using NaOH 0.1 N as solvent and the operating condiiton is 350C and 1 atm. In the product synthesis, the resulting extract is mixed with H2SO498% to obtain the dye. The resulting agglomerate is separated using rotary vacuum drum filter. The product purification is carried out using rotary drier by evaporating the water content so that the product only contains 4% of water. The product size needs to be homogenized by using ball mill to obtained a powder with homogen size.
The process is supported by several supporting units whih are water provision unit (provide water for process, boiler feed, consumption and sanitation) taken from Sengkarang river as much as 14,673.48 kg.hour, steam unit supplies 249.40 kg.hour, electricity unit supplies 250 kW from generator, fuel provision unit supplies 29.81 kg/hour coal and 25.37 L/hour IDO, compressed air unit supplies 40.8 m3/hour. The liquid waste is thrown to the sea. The solid waste has economic value and therefore can be sold. The gaseous waste is thrown back to the environment. The plant is equipped with laboratory to control the raw material and product quality (oven) and production process (spectrophotometer).
The industry chose to be built as Company Limited (co. Ltd) with line and staff organizational structure and the total worker is 89 people.
