commit to user
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI
DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA)
DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO2 SUPERKRITIS
KAPASITAS 100 TON/TAHUN
Oleh :
1. Ester Dwi Agustina Santoso ( I 0510013 )
2. Firna Niwang Jati ( I 0510015 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ZAT WARNA ALAMI
DARI BIJI KESUMBA (BIXA ORELLANA)
DENGAN PROSES EKSTRAKSI CO2 SUPERKRITIS
KAPASITAS 100 TON/TAHUN
Oleh :
1. Ester Dwi Agustina Santoso ( I 0510013 )
2. Firna Niwang Jati ( I 0510015 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
commit to user
iii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa., karena rahmat dan ridho-Nya,
penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan
Pabrik Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana)
dengan Proses Ekstraksi CO2 Superkritis Kapasitas
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Sunu H Pranolo selaku Ketua Program Studi S1 Reguler Jurusan
Teknik Kimia FT UNS.
2. Ir. Paryanto, M.S. selaku Dosen Pembimbing I dan Endang Kwartiningsih,
S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya
dalam penulisan tugas akhir.
3. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
4. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu
dan bantuannya selama ini.
sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, Juni 2014
commit to user
4.4. Unit Keselamatan dan Kesehatan Kerja ... 65
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ... 67
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 79
5.7 Jaminan Sosial Tenaga Kerja ... 81
BAB VI ANALISA EKONOMI ... 83
6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 84
6.2 Dasar Perhitungan ... 86
commit to user
vii
6.4 Hasil Perhitungan ... 88
Daftar Pustaka ... 98
commit to user
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Daftar Pabrik Zat Warna dari Biji Kesumba ... 4
Tabel 1.2 Perbandingan Sifat Fase Cair, Superkritik dan Gas. ... 9
Tabel 1.3 Macam-macam Pelarut Superkritis ... 10
Tabel 1.4 Perbandingan Proses Ekstraksi Berdasarkan Jenis Pelarutnya. .... 11
Tabel 2.1 Neraca Massa Overall ... 27
Tabel 2.2 Neraca Massa di Sekitar Ekstraktor (E-01 A/B/C/D) ... 28
Tabel 2.3 Neraca Massa di Sekitar Siklon (S-01) ... 28
Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 48
Tabel 4.4 Kebutuhan Air Sungai ... 49
Tabel 4.5 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ... 54
Tabel 4.6 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ... 56
Tabel 4.7 Total Kebutuhan Daya Listrik Pabrik ... 57
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ... 77
Tabel 5.2 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 79
commit to user
ix
Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment ... 88
Tabel 6.3 Working Capital Investment ... 89
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ... 89
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ... 90
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ... 90
Tabel 6.7 General Expense ... 91
commit to user
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Impor Zat Warna Alami di Indonesia ... 3
Gambar 1.2 Lokasi Pabrik Zat Warna Alami ... 8
Gambar 1.3 Skema Diagram Fase Superkritis ... 10
Gambar 1.4 Skema Diagram Fase CO2 Superkritis ... 12
Gambar 1.5 Tumbuhan Kesumba ... 15
Gambar 1.6 Buah Kesumba ... 16
Gambar 1.7 Biji Kesumba ... 16
Gambar 1.8 Rumus Bangun Bixin ... 18
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... 23
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ... 24
Gambar 2.3 Lay Out Pabrik Zat Warna Alami... 32
Gambar 2.4 Lay Out Peralatan Proses ... 34
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ... 50
Gambar 4.2 Diagram Siklus Rankine ... 58
Gambar 4.3 Diagram Siklus Refrigerasi ... 59
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Zat Warna Alami ... 70
Gambar 6.1 Grafik Linierisasi Indeks Harga ... 86
commit to user
xi
INTISARI
Ester Dwi Agustina Santoso, Firna Niwang Jati, 2014, Prarancangan Pabrik Zat Warna Alami dari Biji Kesumba (Bixa Orellana) dengan Proses Ekstraksi CO2 Superkritis Kapasitas 100 Ton/Tahun, Jurusan Teknik
Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Dewasa ini, kasus penyalahgunaan bahan pewarna sintetik sebagai pewarna makanan marak ditemukan di Indonesia. Padahal, Indonesia merupakan Negara yang kaya dengan komoditas hayati yang mengandung zat warna alami. Salah satu komoditas yang dapat dijadikan zat warna adalah biji kesumba (Bixa
Orellana). Biji kesumba mengandung pigmen karetenoid dengan komposisi
terbesarnya adalah bixin yang berwarna merah oranye. Pabrik zat warna alami dari biji kesumba akan didirikan di Gresik, Jawa Timur pada tahun 2018 dengan kebutuhan biji kesumba sebesar 4.545 ton/tahun akan dihasilkan kapasitas pabrik 100 ton/tahun.
Pembuatan zat warna alami ini melalui 3 tahap yaitu tahap persiapan bahan baku, ekstraksi, serta pemurnian produk. Pada tahap persiapan bahan baku, gas karbondioksida hasil recovery ampas dilewatkan pada lubang pengeluaran silo biji kesumba SI-01. Kemudian biji kesumba masuk bersama-sama recovery gas CO2 ke ekstraktor. Setelah itu, karbondioksida superkritis dimasukkan melaui
lubang bagian bawah ekstraktor.Tahap ekstraksi dilakukan dalam ekstraktor menggunakan pelarut karbondioksida superkritis selama 60 menit dengan kondisi operasi suhu 600C dan tekanan 400 atm. Tahap pemurnian produk, larutan ekstrak diturunkan tekanannya sampai 40 atm sehingga karbondioksida berubah fase menjadi gas dan dapat dipisahkan dari zat warna alami dengan menggunakan siklon.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (air pendingin, umpan boiler, konsumsi umum & sanitasi) yang bersumber dari Sungai Bengawan Solo dengan kebutuhan sebesar 44.966,60 kg/jam, unit pengadaan steam dengan kebutuhan umpan boiler 3.067,734 kg/jam, unit pengadaan listrik sebesar 1.400 kW dari power plant, unit pengadaan bahan bakar biomassa 3.428,14 kg/jam, unit pengadaan udara tekan sebesar 60 m3/jam dan unit refrigerasi. Limbah padat dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler. Pabrik juga didukung dengan laboratorium yang berfungs 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 178 orang.
Hasil analisis ekonomi didapatkan Rate of Return (ROI) sebesar 44,02% sebelum pajak dan 30,87% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan sebesar 1,85 tahun sebelum pajak dan 2,45 tahun sesudah pajak. Break Even Point
(BEP) sebesar 44,24%, Shut Down Point (SDP) sebesar 27,77%, dan Discounted
Cash Flow (DCF) sebesar 28,42%. Dari hasil analisa ekonomi dapat disimpulkan
