O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.

Perancangan Pabrik Sorbitol Kapasitas 130000 ton/tahun dengan Hidrogenasi Katalitik

21.632 visualizações

Publicada em

Detail describe about basic desain of sorbitol manufactoring

Publicada em: Design

Perancangan Pabrik Sorbitol Kapasitas 130000 ton/tahun dengan Hidrogenasi Katalitik

  1. 1. 1 BAB I STRATEGI PERANCANGAN 1.1 Latar Belakang Dalam era globalisasi, penting bagi Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang untuk meningkatkan pembangunan di segala bidang termasuk dari sektor industri. Salah satu diantaranya adalah industri kimia. Perkembangan industri kimia oleh pemerintah ditandai dengan adanya pendirian pabrik-pabrik kimia baru, yang dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan bahan-bahan industri dalam negeri. Salah satu jenis bahan kimia yang masih diperoleh dengan cara impor dari negara-negara produsen termasuk diantaranya adalah sorbitol. Oleh sebab itu, muncul konsep pemikiran bahwa masa depan pendirian pabrik sorbitol mempunyai peluang yang baik guna menunjang berbagai industri lain di samping dapat menghemat devisa negara melalui pengurangan kebutuhan impor sorbitol dari luar negeri. Sorbitol adalah senyawa monosakarida polyhidric alcohol. Nama kimia lain dari sorbitol adalah hexitol atau glusitol dengan rumus kimia C6H14O6. Struktur molekulnya mirip dengan struktur molekul glukosa hanya yang berbeda gugus aldehid pada glukosa diganti menjadi gugus alkohol. Struktur kimia sorbitol dapat dilihat pada gambar 1.1. Gambar 1.1 Struktur Kimia Sorbitol (Perry, 1999) Sorbitol pertama kali ditemukan dari juice Ash berry (Sorbus auncuparia L) di tahun 1872. Setelah itu, sorbitol banyak ditemukan pada buah-buahan seperti apel, plums, pears, cherris, kurma, peaches, dan apricots. Zat ini berupa bubuk kristal berwarna putih
  2. 2. 2 yang higroskopis, tidak berbau dan berasa manis, sorbitol larut dalam air, gliserol, propylene glycol, serta sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, phenol dan acetamida. Namun tidak larut hampir dalam semua pelarut organik. Sorbitol dapat dibuat dari glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik bertekanan tinggi. Sorbitol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri barang konsumsi dan makanan seperti pasta gigi, permen, kosmetik, farmasi, vitamin C, dan termasuk industri textil dan kulit (Othmer, 1960). Keunggulan sorbitol selain harga lebih ekonomis, juga karena sifat fisika dan kimianya yang lebih baik, yaitu: - Terbuat dari bahan nabati. Bahan baku sorbitol adalah glukosa yang merupakan hasil pemecahan pati sebagai produk pertanian, berbeda dengan propilen glikol yang merupakan produk petrokimia sehingga untuk industry farmasi maupun kosmetik, sorbitol merupakan produk yang aman bagi kesehatan. - Untuk produk-produk yang mempertahankan kelembaban dan kondisionernya. Pemakaian sorbitol sebagai pengganti gliserin dan propilen glikol akan menghasilkan kenampakan dan rasa yang lebih baik. - Sebagai pemanis untuk kesehatan. Dalam dunia farmasi, sorbitol dikenal sebagai produk yang mempunyai rasa manis hamper sama dengan gula namun hanya sedikit mempengaruhi kadar glukosa dalam tubuh manusia, sehingga bagi penderita diabetes dapat digunakan sebagai alternatif bahan pemanis pengganti sukrosa (Dodgson. 1993). 1.2 Kapasitas Rancangan Salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam pendirian suatu pabrik adalah kapasitas produksi. Kapasitas pabrik yang akan dirancang harus lebih besar dari kapasitas minimum atau paling tidak sama dengan kapasitas terkecil suatu pabrik yang sudah berjalan. Selain itu, kapsitas pabrik harus di atas jumlah permintaan, dengan maksud untuk mengantisipasi peningkatan jumlah permintaan serta kenaikannya setiap tahun maka dapat ditentukan kapsitas pabrik yang akan didirikan. Pabrik Sorbitol ini akan direncanakan akan mulai beroperasi pada tahun 2016, dengan mengacu pada pemenuhan kebutuhan impor. Dengan analogi dari persamaan untuk
  3. 3. 3 menghitung bunga, maka perkiraan volume impor sorbitol (dalam ton) pada tahun 2016 dapat dihitung berdasarkan persamaan (1.1). = ( + ) ................................................................................. (1.1) Dimana: F = perkiraan kebutuhan sorbitol pada tahun 2016 F0 = kebutuhan sorbitol pada tahun terakhir (2011) i = perkembangan rata-rata n = selisih waktu (Peter dan Timmerhauss, 2003). Kebutuhan sorbitol Indonesia pada tahun 2004-2010 dapat dilihat pada Tabel 1.1. Tabel 1.1 Data Kebutuhan Sorbitol di Indonesia Tahun Volume (Ton) Pertumbuhan 2004 540.402,235 - 2005 441.267,360 -0,18 2006 442.505,191 0,0028 2007 1.318.970,795 1,98 2008 550.687,396 -0,58 2009 314.263,571 -0,42 2010 287.404,340 -0,085 Total 0,7178 Rata-rata Peningkatan Pertahun 0,1196 (Sumber: Biro Pusat Statistik, 2012 ) Dengan menggunakan persamaan (1.1) dan data tabel 1.1, maka besarnya kebutuhan sorbitol pada tahun 2016 diprediksi sebesar 633.773 ton/tahun. Sementara itu produksi sorbitol di Indonesia masih sangat terbatas, dari data yang ada masih terdapat tiga pabrik besar yang telah memproduksi sorbitol dapat dilihat pada Tabel 1.2. Tabel 1.2 Produsen Sorbitol di Indonesia Perusahaan Lokasi Kapasitas Produksi (Ton/Tahun) PT Sorbitol Inti Murni Pasuruan 29.900 PT Sama Satria Pasifik Sidoarjo 7.200 PT Budi Kimia Raya Lampung 3.000 Total Kapasitas 40.100 (CIC – Indochemical No. 158, 2009)
  4. 4. 4 Pabrik sorbitol ini akan dirancang untuk memenuhi 20% dari total kebutuhan sorbitol Indonesia sehingga penentuan kapasitasnya menjadi 126.754,6 ton dibulatkan menjadi 130.000 ton, dimana pabrik akan beroperasi selama 24 jam sehari, 330 hari per tahun. Produsen sorbitol utama di dunia adalah Roquette Freres dari Perancis dengan kapasitas produksi 400.000 ton/tahun. Produksi sorbitol dunia adalah sekitar 1.100.000 ton/tahun (Annevelink, 2010). Daftar beberapa pabrik sorbitol dunia beserta kapasitasnya dapat dilihat pada Tabel 1.3. Tabel 1.3 Pabrik Sorbitol di Dunia Pabrik Lokasi Kapasitas (ton/tahun) Roquette Freres Perancis 400.000 Global Sweeteners Cina 100.000 Gulshan Polyols Ltd. India 30.000 Terio Corporation Cina 10.000 ICI Americas Amerika Serikat 10.000 (UN Data, 2012) Di samping itu dengan pendirian pabrik sorbitol di dalam negeri, akan memberikan manfaat diantaranya adalah untuk: - Menghemat devisa negara, selain itu juga akan mengurangi ketergantungan terhadap negara lain. - Dapat memberikan kesempatan bagi berdirinya industri-industri yang menggunakan sorbitol sebagai bahan bakunya. - Memenuhi kebutuhan sorbitol yang diproyeksikan akan terus meningkat. Dari Tabel 1.1 rata-rata peningkatan pertahunnya sebesar 0,1196 (11,96 %). 1.3 Pemilihan Lokasi Letak geografis suatu pabrik mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap kelangsungan atau keberhasilan pabrik tersebut. Karena itu penentuan lokasi pabrik yang akan didirikan sangat penting dalam perencanaannya. Lokasi pabrik yang tepat, ekonomis, dan menguntungkan akan menentukan harga produk yang semurah mungkin dengan keuntungan yang sebesar-besarnya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan jangka panjang dan dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik tersebut. Lokasi pabrik sorbitol ini ditetapkan berada di kawasan industri Kaliwungu Kendal, Semarang dengan pertimbangan sebagai berikut:
  5. 5. 5 1. Penyediaan bahan baku Pemilihan lokasi pabrik memiliki dua dasar pertimbangan, yaitu Weight Gain dan Weight Loss. Untuk pabrik sorbitol ini memilih proses Weight Loss karena untuk menekan biaya dan resiko dalam penyediaan bahan baku. Dalam hal ini, maka pabrik didirikan di dekat lokasi pabrik penyedia bahan baku Hidrogen, yaitu PT. Samator Gas, Kendal, Semarang. Sedangkan sirup glukosanya akan dibeli dari PT. Sari Pati Idaman, Pati. 2. Pemasaran produk Kawasan industri Kaliwungu - Kendal berada pada jalur lalu lintas antar propinsi, sehingga produk sorbitol yang diinginkan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri mudah didistribusikan. 3. Penyediaan listrik dan bahan bakar Lokasi pabrik berada di kawasan industri Kaliwungu, untuk kebutuhan listrik dapat dicukupi dari PLN Kota Kendal dan generator-generator (genset) yang telah disediakan di pabrik. Untuk bahan bakar mudah terpenuhi dan pendistribusiannya. 4. Penyediaan air Kawasan tersebut merupakan kawasan industri, sehingga kemudahan pemenuhan air proses lebih terjamin. Kebutuhan air berasal dari sumur artesis dan PDAM Kota Kendal. 5. Penyediaan sarana transportasi Transportasi darat maupun laut sangat memadai sehingga kemungkinan pengangkutan produk dapat menggunakan angkutan melalui jalan raya, kereta api, maupun kapal laut. 6. Faktor lain Sebagai kawasan industri, maka penyediaan pabrik di kawasan industri Kendal sangat menunjang dalam fasilitas lain, seperti sarana pembuangan limbah dan karakter tanah, pajak, tenaga kerja yang telah diatur dalam peraturan daerah setempat.
  6. 6. 6 1.4 Tinjauan Pustaka 1.4.1 Macam –macam Proses Pembuatan Sorbitol Proses pembuatan sorbitol pertama kali dilakukan pada tahun 1908 dengan cara mereduksi gula dengan Natrium amalgamat dan Dielektrolisa. Selanjutnya pada tahun 1944 dikembangkan proses hidrogenasi katalitik dengan bahan baku glukosa atau sukrosa dan gas hydrogen dengan menggunakan katalis nikel. Proses pembuatan sorbitol secara komersial dikenal ada dua macam cara, antara lain: 1. Proses reduksi elektrofilik Dalam proses ini larutan gula dielektrolisa dengan menggunakan katoda Pb, Hg, Amalgamat. Gas hidrogen yang dibebaskan akan mereduksi glukosa menjadi sorbitol. Proses ini lambat, konversi rendah dan mahal karena memerlukan banyak tenaga dan tidak dapat bersaing dengan proses lain. 2. Proses Hidrogenasi katalitik Terdapat 2 macam proses hidrogenasi katalitik, yaitu secara batch dengan reaktor autoclave berpengaduk dengan tekanan 70 atm dan proses kontinyu yang menggunakan reaktor tipe fixed-bed katalis bertekanan 180 atm. - Pada proses batch, katalis Nikel sebanyak 4% dari berat glukosa murni di campur dengan larutan glukosa 50%. Selanjutnya slurry dari campuran glukosa dan katalis diatur pada pH 6. Slurry kemudian dihidrogenasi dengan gas hidrogen dalam sebuah reaktor autoclave berpengaduk dengan kondisi operasi reaktor pada temperatur 140o C dan tekanan 70 atn serta waktu hidrogenasi 2 – 4 jam. - Pada proses kontiyu, larutan glukosa 50% berat ditambahkan katalis Nikel dengan jumlah 2% dari berat glukosa murni dicampur hingga membentuk slurry. Slurry kemudian dipompakan ke reaktor pada tekanan 125 atm dan gas hidrogen yang telah dikompresi hingga tekanan 175 atm digelembungkan ke dalam reaktor, dan reaksi berlangsung pada temperatur 150o C. Untuk proses kontinyu, ekses gas hydrogen direcycle dan digunakan sebagai bahan baku proses lagi. Konversi dari proses hidrogenasi glukosa menjadi
  7. 7. 7 sorbitol adalah 99 %. Setelah reaksi, slurry yang keluar dari reactor didinginkan dan dipisahkan dari katalisnya dengan cara pengendapan dan filtrasi. Katalis hasil pengendapan dapat digunakan sebagai katalis untuk proses selanjutnya. Kemudian untuk memperoleh larutan sorbitol 70 % dilakukan penguapan kandungan airnya dalam alat evaporator yang dioperasikan pada temperatur 93o C dan tekanan 0,7 atm. Perbandingan proses produksi secara reduksi elektolitik dan hidrogenasi katalitik dapat dilihat pada Tabel 1.4. Tabel 1.4 Perbandingan Proses Reduksi Elektolitik dengan Hidrogenasi Katalitik Parameter Proses Reduksi Elektolitik Hidrogenasi Katalitik 1. Segi proses  Bahan baku Glukosa Glukosa  Konversi reaksi Rendah Dalam proses reduksi dibutuhkan waktu yang lama untuk menghasilkan produk yang diinginkan. Tinggi Dalam proses hidrogenasi waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan produk yang diinginkan adalah lebih cepat.  Kualitas produk Rendah Untuk bahan baku dari sirup glukosa, produk sorbitol yang dihasilkan kurang begitu bagus Tinggi Bila dibandingkan dengan proses reduksi, produk sorbitol yang dihasilkan lebih bagus. 2. Segi ekonomi Harga elektroda sangat mahal. Bahan baku gas hidrogen dan katalis nikel mudah diperoleh dan harganya murah. (Faith, 1975) 1.4.2 Kegunaan Produk Sorbitol dapat dibuat dari glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik bertekanan tinggi. Sorbitol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri barang konsumsi dan makanan seperti pasta gigi, permen, kosmetik, farmasi, vitamin C, dan termasuk industri textil dan kulit. Berikut adalah kegunaan Sorbitol dalam industri : - Bidang makanan
  8. 8. 8 Ditambahkan pada makanan sebagai pemanis dan untuk memberikan ketahanan mutu dasar yang dimiliki makanan tersebut selama dalam proses penyimpanan. Bagi penderita diabetes, sorbitol dapat dipakai sebagai bahan pemanis pengganti glukosa, fruktosa, maltosa, dan sucrosa. Untuk produk makanan dan minuman diet, sorbitol memberikan rasa manis yang sejuk di mulut. - Bidang Farmasi Sorbitol merupakan bahan baku vitamin C dimana dibuat dengan proses fermentasi dengan bakteri Bacillus suboxidant. Dalam hal lain, sorbitol dapat digunakan sebagai pengabsorpsi beberapa mineral seperti Cs, Sr, F dan vitamin B12. Pada konsentrasi tinggi sorbitol dapat sebagai stabilisator dari vitamin dan antibiotik. - Bidang Kosmetik dan pasta gigi Penggunaan sorbitol sangat luas di bidang kosmetika, diantaranya digunakan sebagai pelembab berbentuk cream untuk mencegah penguapan air dan dapat memperlicin kulit. Untuk pasta gigi, sorbitol dapat dipergunakan sebagai penyegar atau obat pencuci mulut yang dapat mencegah kerusakan gigi dan memperlambat terbentuknya karies gigi. - Industri Kimia Sorbitol banyak dibutuhkan sebagai bahan baku surfaktan seperti polyoxyethylene Sorbitan fatty acid Esters dan Sorbitan fatty Acid Esters. Pada industri Polyurethane, sorbitol bersama dengan senyawa polyhidric alcohol lain seperti glycerol merupakan salah satu komposisi utama alkyl resin dan rigid polyurethane foams. Pada industri textil, kulit, semir sepatu dan kertas, sorbitol digunakan sebagai softener dan stabilisator warna. Sedangkan pada industri rokok sorbitol digunakan sebagai stabilisator kelembaban, penambah aroma dan menambah rasa sejuk. Aplikasi lain, sorbitol digunakan sebagai bahan baku pembuatan vitamin C. Negara-negara barat mengaplikasikan sorbitol sebagai bahan baku pembuatan vitamin C.
  9. 9. 9 Gambar 1.2 dengan menggunakan grafik pie tentang kegunaan sorbitol pada berbagai produk. Gambar 1.2 Kegunaan sorbitol pada beberapa produk.(Othmer, 1960) 1.4.3 Sifat fisika dan kimia bahan baku dan produk 1.4.3.1 Glukosa Struktur kimia glukosa dapat dilihat pada Gambar 1.3. Gambar 1.3 Struktur Kimia Glukosa a. Sifat Fisika  Rumus molekul : C6H12O6  Berat molekul : 180 g/mol  Densitas : 1,54 g/cm3  Titik lebur : 140 – 150 o C  Titik didih : 146 o C  Larut dalam air, etanol dan methanol - Air : 1 gr/ 1,1 ml - Methanol : 1 gr/ 120 ml - Acetone : sedikit larut  Panas Pembakaran : 668,94 Kkal  Berasa manis
  10. 10. 10  Berfungsi sebagai sumber energy b. Sifat Kimia  Glukosa bereaksi dengan air brom menurut reaksi: Air brom merupakan oksidator lemah yang dapat mengoksidasi gugus aldehid menjadi gugus asam karboksilat untuk menghasilkan asam glukonat. Hali ini disebabkan karena gugus hidroksil tidak ikit teroksidasi.  Glukosa bereaksi dengan asam nitrat menurut reaksi: Asam nitrat merupakan zat pengoksidasi yang lebih kuat dari air brom. Asam ini mengoksidasi gugus aldehid pada gugus CH2OH dari glukosa menjadi gugus asam ………………… (1.3) HNO3 O H-C H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Glukosa O C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH C-OOH Asam Glukarik ………………… (1.2) Br2 H2O O H-C H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Glukosa O C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Asam glukonat
  11. 11. 11 ………………………………… (1.4) karboksilat. Hasil oksidasi ini adalah asam karboksilat atau asam glukarik (Perry, 1999). c.Spesifikasi glukosa yang diharapkan di pasaran berdasarkan data Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012  pH : 4,5 - 6  Strach : negatif  Brix : 75-80  Komposisi - Air : 25-50 % - Glukosa : 34-42 % - Maltose : 0,5 – 0,85 % - Maltotriosa : < 0,5 % 1.4.3.2 Hidrogen a. Sifat fisika  Rumus molekul : H2  Berat molekul : 2 gr/mol  Titik didih : - 252,77 o C  Densitas pada titik didih normal (20,39 K) ρl : 70,811 kg/m3 ρv : 1,316 kg/m3  Specific gravity : 0,0694  Specific volume : 193 cuft/lb (21,1 o C)  Panas penguapan : 825 J/mol  Temperatur kritis : -239,9 o C  Tekanan kritis : 12,8 atm  Reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air H2 + O2 H2O
  12. 12. 12 ………………………………… (1.5) ………………………………… (1.6) ………………………………… (1.7) ………………………………… (1.8) ………………………………… (1.9) Pada temperatur diatas 500 o C reaksi disertai dengan flame propagation, ledakan atau detonation (oxyhydrogen reaction). Temperatur flame dibatasi oleh thermal dissociation uap air maksimal pada 2700 o C.  Pada temperature tinggi dengan katalis yang sesuai hydrogen akan bereaksi membentuk amoniak.  Dengan bantuan katalis, gas hidrogen dapat mereduksi asam-asam organik menjadi aldehid dan selanjutnya mereduksi lagi menjadi alkohol.  Dapat menjenuhkan senyawa olefin.  Dengan bantuan sinar matahari dapat bereaksi dengan halogen.  Hydrogen bereaksi dengan karbon pada suhu tinggi membentuk methane.  Sebagian besar logam bereaksi dengan hydrogen membentuk senyawa hidrida.  Hydrogen bereaksi dengan karbon monoksida, reaksinya ditentukan oleh kondisi reaksi, katalis, dan rasio CO : H2 (Perry, 1999). b. Spesifikasi yang diharapkan di pasaran berdasarkan data Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012  Komposisi - Hidrogen : 99,999 % - Moisture : < 5 ppm - Oksigen : < 5 ppm - CO : < 1 ppm H2 + Cl2 2HCl H2 + C2H4 C2H6 3H2 + N2 2NH3 R-CHO + H2 R-OH + H2O Aldehid Alkohol R-COOH + H2 R-CHO + H2O Asam Aldehid
  13. 13. 13 1.4.3.3 Katalis Raney Nikel  Komposisi kimia - Ni, wt% : 50% - Al, wt% : 50%  Densitas pada fase solid : 8,1 g/cm3  Densitas partikel : 3.32 g/cm3  Porosity : 0,59 cm  Purc vol : 0,178 cm3 /g  Berbentuk bubuk halus berwarna kelabu  Suhu yang umum digunakan pada 70 – 100 o C  Cukup resisten terhadap dekomposisi, dapat disimpan dan digunakan kembali dalam beberapa periode waktu  Stabilitas termal (tidak terurai pada temperatur yang tinggi) (Haideggar, 1968). 1.4.3.4 Sorbitol a. Sifat fisika  Rumus molekul : C6H12O6  Berat molekul : 182 gr/mol  Relative Density (lar. 70%) : 1,2879 gr/mol  Melting point : 93 o C (metastable form) 97,5 o C (stable form)  Kelarutan dalam air : 235 gr/100 gr H2O (25o C)  Panas pelarutan dalam air : 20,2 kJ/mol  Viskositas (70% solven, 25o C) : 185cp  Hygroskopisity : tinggi  Berbentuk cair pada suhu kamar  Berwarana bening, tidak berbau dan berasa manis  Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, dan fenol  Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organic b. Sifat kimia
  14. 14. 14  Sorbitol ditambahkan pada campuran phenol phtalein dengan 1% larutan boraks akan menghilangkan warna merah muda larutan tersebut. Dengan pemanasan warna merah muda akan muncul lagi tapi bila dilakukan pendinginan warna merah muda akan hilang. Dasar reaksinya adalah kombinasi dua gugus hidroksil dengan asam boraks yang akan menghasilkan asam yang lenih kuat.  Sorbitol akan menghasilkan 1-sorbase bila dioksidasi oleh bakteri Acetobacte xylinum. Selanjutnya dengan kondensasi oleh acetone, 1-sorbase akan menghasilkan diacetone 1-sorbase. Apabila acetone 1-sorbase ini dioksidasi dengan menggunakan kalium permanganate akan dihasilkan asam 2 keton 1 glukonat. Kemudian apabila kedalam asam ini ditambahkan air dan dipanaskan maka akan menghasilkan asam 1-ascorbat (vitamin C). .…………… (1.11) OH OH-C-OH C = O H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH 1-Sorbase OH H-C-OH C= O C-O O-C-H C(CH3)2 C-H O -CH2 Diacetone 1-sorbase ……………… (1.10) OH H-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Sorbitol OH OH-C-OH C = O H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH 1-Sorbase
  15. 15. 15 c. Spesifikasi sorbitol yang diharapkan di pasaran berdasarkan data Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012  pH : 5-7  Total solid : 70 ± 1%  Total sugar : 1-2,5 %  Komposisi - Air : 30 ± 1% - Sorbitol : min. 67,5 % - Reducing sugar : max. 0,1 % - Nikel : max. 2 mg/kg 1.5 Tinjauan Proses Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan sorbitol adalah reaksi hidrogenasi. Reaksi hidrogenasi adalah suatu zat yang bereaksi dengan molekul-molekul hydrogen menggunakan bantuan katalis. Reaksi yang terjadi pada proses hidrogenasi bersifat eksotermis (140o C, 70 atm, dan ΔH=58,2 KJ/mol) dan reaksi akan bergerak ke arah produk pada kondisi operasi yang optimum. Pada reaksi hidrogenasi ini dapat digunakan reaktan dengan fase gas maupun cair. Reaksi hidrogenasi katalitik menghasilkan yield yang tinggi dan produknya biasanya cukup murni. Reaksi hidrogenasi katalitik tidak dapat terjadi tanpa adanya kontak yang cukup antara zat yang bereaksi dengan katalisnya. Tipe reaksi bervariasi tergantung dari fasanya. …………. (1.12) (Vogel, 1986) O OH-C C = O H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Asam 1-ascorbic O C-OH C-OH O C-H C-H HO-C-H CH2OH Asam 2-keto-1-glutonic
  16. 16. 16 Reaksi hidrogenasi katalitik biasanya eksotermis, sehingga pada permukaan katalis dapat terjadi kenaikan suhu. Hal ini dapat menyebabkan penurunan efisiensi katalis. (Faith, 1975) Hidrogenasi katalitik glukosa menjadi sorbitol secara termodinamika merupakan reaksi eksotermis yang berlangsung secara cepat tanpa reaksi samping. Reaksi: Katalis yang digunakan dalam reaksi hidrogenasi adalah katalis nikel. Katalis ini mempunyai bentuk powder, dengan ukuran 10 μm dan tidak larut dalam senyawa organic (Perry, 1999). …………………...… (1.13) Ni 140o C, 70 atm O H-C H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Glukosa + H2 OH H-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH Sorbitol C6H12O6 + H2 Glukosa C6H14O6 + 58,2 KJ/mol Sorbitol Kat Ni 140o C, 70 atm
  17. 17. 17 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Glukosa - Sumber : PT Sari Pati Idaman - Kenampakan : Cairan (sirup) - Komposisi  Glukosa : 34 – 42 %  Maltosa : 0,5 – 0,85 %  Maltotriosa : < 0,5 %  Air : 25 – 50 %  Brix : 75 - 80  DE : 98  pH : 4,5 – 6  Starch : negatif (Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012) 2.1.2 Hidrogen - Sumber : PT. Samator Gas Kendal - Kenampakan : gas tidak berwarna  Komposisi - Hidrogen : 99,999 % - Moisture : < 5 ppm - Oksigen : < 5 ppm - CO : < 1 ppm (Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012)
  18. 18. 18 H2 2H+ 2.1.3 Katalis Nikel  Kenampaka : powder  Ukuran : 10 – 60 µm (Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012) 2.1.4 Sorbitol - Kenampakan : cairan, tidak berwarna, tidak berbau - Komposisi  Sorbitol : minimal 67,5 %  Air : 30 ± 1 %  Reducing sugar : maksimal 0,1 %  Total sugar : 1 – 2,5 %  Total solid : 70 ± 1 %  Nikel : maksimal 2 mg/kg  pH : 5 – 7 (Dinas Perindustrian dan Perdagangan, 2012) 2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi Dasar pembentukan sorbitol merupakan reaksi hidrogenasi katalitik glukosa dengan menggunakan katalis nikel tanpa reaksi samping. Reaksi yang terjadi adalah: 2.2.2 Mekanisme Reaksi Mekanisme reaksi hidrogenasi katalitik glukosa menjadi sorbitol dengan katalis nikel melalui beberapa tahap reaksi, yaitu : (1) C6H12O6 + H2 Glukosa C6H14O6 Sorbitol Kat Ni 140o C, 70 atm
  19. 19. 19 O H-C H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH + 2Ni+ ONi Ni-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH ONi Ni-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH + 2H+ OH H-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH H2-C-OH + 2Ni (1) (2) - Tahap 1 Pada tahap ini gas H2 membentuk radikal bebas yang terdifusi ke dalam gas-liquid interface. - Tahap 2 Pada tahap ini difusi radikal bebas hydrogen berlanjut dari gas-liquid interface ke bulk liquid. - Tahap 3 Pada tahap ini terjadi adsorbsi dari bulk liquid ke permukaan katalis Nikel. - Tahap 4 Pada tahap ini terjadi reaksi permukaan, yaitu larutan glukosa yang teradsorpsi ke permukaan katalis bereaksi dengan gas hydrogen membentuk sorbitol.
  20. 20. 20 B + s Bs A2 + 2s 2As Bs + As Ps + s B + s Bs - Tahap 5 Pada tahap ini produk sorbitol akan terdesorpsi dari permukaan katalis ke dalam bulk liquid. 2.2.3 Kondisi Operasi Reaksi pembentukan sorbitol dari hidrogenasi glukosa dengan katalis nikel merupakan reaksi heterogen gas-cair-padat. Pada reaksi ini dipilih reactor bubble column. Pencampuran antara glukosa dan katalis nikel tercampur sempurna dimasukkan ke dalam reactor untuk mencampur reaktan fasa cair (glukosa) dengan fasa gas (hydrogen) dan katalis padat sebagai tempat terjadinya reaksi dan juga untuk selektivitas reaksi. Gas hydrogen masuk ke dalam reactor melalui distributor (sparger). Setelah terjadi reaksi produk hasil reaksi diturunkan tekanannya dan dimasukkan ke filter untuk memisahkan katalisnya. Selanjutnya produk dimurnikan untuk mendapatkan produk yang siap dipasarkan. 2.2.4 Sifat Reaksi Reaksi pembentukan sorbitol merupakan reaksi hidrogenasi katalitik yang bersifat eksotermis. Mekanisme yang terjadi: A = Hidrogen (H2) B = Glukosa (C6H12O6) P = Sorbitol (C6H14O6) S= Nikel (Ni) Adsorpsi : Reaksi permukaan : Desorbsi : C6H12O6 + H2 Glukosa C6H14O6 + 58,2 KJ/mol Sorbitol Kat Ni 140o C, 70 atm
  21. 21. 21 Untuk reaksi hidrogenasi glukosa: 2.2.5 Tinjauan Thermodinamika Tinjauan thermodinamika diperlukan untuk menentukan sifat dari reaksi apakah reaksi searah atau bolak-balik, eksotermis atau endotermis. Reaksi hidrogenasi glukosa membentuk sorbitol merupakan reaksi eksotermis dan irreversibel. Hal ini dapat dibuktikan dengan meninjau aspek termodinamikanya. Dalam reaksi-reaksi kimia perubahan energi pada umumnya berlangsung dalam bentuk perubahan kalor sehingga dikenal adanya reaksi eksotermis yaitu suatu reaksi kimia yang menghasilkan kalor serta reaksi endotermis yaitu suatu reaksi kimia yang membutuhkan kalor. Jika melihat reaksi hidrogenasi glukosa membentuk sorbitol adalah reaksi eksotermis karena dari reaksi di atas tiap mol glukosa yang membentuk sorbitol menghasilkan panas sebesar 58,2 kJ. Untuk mengetahui apakah reaksi merupakan reaksi searah atau dapat bolak-balik dapat diketahui dari harga konstanta kesetimbangan (K). Energi Gibbs (ΔGo f) masing-masing komponen pada T = 298 K adalah ΔGo f C6H12O6 = -102,47 kcal/mol, ΔGo f C6H14O6 = -124,21 kcal/mol, dan ΔGo f H2 = 0 kcal/mol. Untuk menghitung Energi Gibbs reaksi dapat menggunakan persamaan (2.1). ΔGo reaksi = ΔGo f produk - ΔGo f reaktan …………………………………. (2.1) Dengan menggunakan persamaan (2.1) dan data yang telah ada maka didapat besar ΔGo reaksi sebesar -21,74 kcal/mol atau -21.740 cal/mol. Setelah ΔGo reaksi didapat lalu menghitung harga K dengan menggunakan persamaan (2.2). ΔG reaksi = −RT ln …………………………………. (2.2) C6H12O6 + H2 Glukosa C6H14O6 + 58,2 KJ/mol Sorbitol Kat Ni 140o C, 70 atm H2 + C6H12O6 C6H14O6 (A) (B) (Produk)
  22. 22. 22 Dengan menggunakan persamaan (2.2) diperoleh harga K sebesar 3,19x1011 . Oleh karena harga K sangat besar maka reaksi berjalan ke kanan dan dianggap irreversibel. 2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1 Diagram Alir (Terlampir) 2.3.2 Langkah Proses Secara garis besar, proses pembuatan sorbitol dibagi menjadi 4 tahap, yaitu: 1. Penyimpanan bahan baku 2. Penyiapan bahan baku 3. Proses dalam reaktor 4. Pemurnian produk 1. Penyimpanan Bahan Baku Bahan baku pembuatan sorbitol adalah glukosa, hydrogen, dan katalis nikel. a. Katalis Nikel Kualitas yang dibeli berbentuk powder dengan kemasan disimpan di dalam gudang bahan baku b. Glukosa Glukosa yang dibeli dari PT. Sari Pati Idaman, Pati berupa sirup yang disimpan dalam tangki pada tekanan 1 atmosfer dan suhu 30o C. c. Gas Hidrogen Hidrogen diperoleh dari PT. Samator Gas, Kendal berupa gas dengan tekanan 6 atmosfer dan suhu 30o C yang dikirim dengan menggunakan pipa secara langsung. 2. Penyiapan Bahan Baku a. Katalis Nikel Katalis diangkut ke area proses dan dimsukkan dengan bantuan screw conveyor dan weighing feeder ke dalam tangki pencampur, untuk membentuk slurry dengan kandungan katalis 2% dari berat gula yang terdapat dalam sirup glukosa.
  23. 23. 23 b. Glukosa Dari tangki penyimpanan, glukosa dialirkan dengan pompa ke evaporator vacuum tekanan 0,7 atm dan suhu operasi 92,14o C untuk dipekatkan sampai konsentrasi 50% berat untuk dimasukkan ke dalam mixer. Di dalam mixer terjadi proses pengadukan untuk mendapat komposisi yang homogen. Slurry glukosa-nikel keluar dari tangki bersuhu 92,07o C dan kemudian dipompa ke heat exchanger untuk dipanaskan sampai suhu 140o C dengan pemanas steam jenuh sehingga siap untuk diumpankan ke dalam reaktor. c. Gas Hidrogen Gas hidrogen sebelum dikirim ke unit reaktor dikompresi dengan reciprocrating compressor multistage sampai tekanan 125 atm. Kompresor diselingi dengan 2 buah intercooler untuk menjaga suhu gas keluar pada 140o C sehingga siap untuk diumpankan ke dalam reaktor dengan cara digelembungkan. 3. Proses dalam Reaktor Slurry glukosa dan katalis nikel dari mixer dimasukkan ke dalam reaktor dengan menggunakan pompa dengan tekanan 100 atm. Setelah slurry. Selesai dimasukkan, baru gas hidrogen dengan tekanan 125 atm dimasukkan ke dalam reaktor. Waktu reaksi yang dibutuhkan adalah 70 menit, dan selama waktu reaksi ini gas hidrogen secara kontinyu dimasukkan ke dalam reaktor dan tergelembungkan di dalam reaktor. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga diperlukan pendinginan selama reaksi hidrogenasi berlangsung untuk menjaga suhu operasi stabil pada 140o C dan tekanan 100 atm. Pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 30o C dan keluar dari sistem pada suhu 50o C. Konversi reaksi yang terjadi adalah 99%. Glukosa dan impuritas bermartabat tinggi (maltosa, maltotriosa) akan berubah menjadi sorbitol dan gula reduksi. Setelah 70 menit waktu reaksi, produk mentah dikeluarkan dari reaktor. Gas hidrogen yang tidak bereaksi keluar dari bagian atas reaktor dan akan dikompresi ulang untuk dicampurkan dengan fresh feed gas hidrogen dan diumpankan kembali ke reaktor. 4. Pemurnian Produk a. Pemisahan katalis Produk cairan difiltrasi dengan prinsip tekanan turun untuk memisahkan produk mentah dari katalisnya sekaligus untuk menurunkan tekanan cairan.
  24. 24. 24 b. Penghilangan warna Warna yang terdapat dalam produk mentah dihilangkan dengan menggunakan karbon aktif. Karbon aktif ditambahkan sebanyak 0,1% berat gula dan dilakukan pengadukan dalam mixer-02 selama 25 menit. Pencampuran produk mentah dan karbon aktif akan menurunkan suhu larutan menjadi 85o C. c. Pengambilan partikel padat Partikel padat (karbon aktif dan sisa katalis) yang terdapat dalam produk mentah dihilangkan dengan cara filtrasi dengan menggunakan filter press. d. Penguapan air Air yang terdpat pada produk mentah (sorbitol 48%) diuapkan dalam evaporator yang dioperasikan pada tekanan 0,7 atm dan suhu 92,778o C, sehingga didapatkan produk dengan kemurnian 70%. Media pemanas yang digunakan adalah steam jenuh. e. Pendinginan produk Produk disimpan dalam kondisi suhu kamar sehingga perlu untuk menurunkan suhu larutan. Media pendingin yang digunakan adalah air pendingin (30-50 o C) dan chilled water (10-30o C). f. Penyimpanan produk Produk disimpan dalam tangki penyimpanan pada kondisi suhu 30o C dan tekanan 1atm. 2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1 Neraca Massa Tabel 2.1 Neraca massa di evaporator 1 (EV - 01) Komponen Input Output Arus 1 Arus 2 Arus 3 Glukosa 11,035.85 - 11,035.85 Maltosa 223.34 - 223.34 Maltotriosa 131.38 - 131.38 Air 14,885.26 3,494.69 11,390.58 Total 26,275.84 3,494.69 22,781.15 26,275.84
  25. 25. 25 Tabel 2.2 Neraca massa di mixer 1 (M – 01) Komponen Input Output Arus 3 Arus 4 Arus 5 Glukosa 11,035.85 - 11,035.85 Maltosa 223.34 - 223.34 Maltotriosa 131.38 - 131.38 Air 11,390.58 - 11,390.58 Katalis Nikel - 227.81 227.81 Total 22,781.15 227.81 23,008.96 23,008.96 Tabel 2.3 Neraca massa di reaktor (R – 01) Komponen Input Output Arus 5 Arus 6 Arus 7 Arus 8 Glukosa 11,035.85 - 110.36 - Maltosa 223.34 - 223.34 - Maltotriosa 131.38 - 131.38 - Air 11,390.58 - 11,390.58 - Gas Hidrogen 128.75 - 7.36 Katalis Nikel 227.81 - 227.81 - Sorbitol - - 11,046.89 - Total 23,008.96 128.75 23,130.36 7.36 23,137.72 23,137.72 Tabel 2.4 Neraca massa di Filter 1 (F – 01) Komponen Input Output Arus 7 Arus 9 Arus 7a Glukosa 110.36 22.07 88.29 Maltosa 223.34 - 223.34 Maltotrisa 131.38 - 131.38 Air 11,390.58 - 11,390.58
  26. 26. 26 Katalis Nikel 227.81 227.81 - Sorbitol 11,046.89 - 11,046.89 Total 23,130.36 249.88 22,880.48 23,130.36 Tabel 2.5 Neraca massa di tangki dekolorizer (D – 01) Komponen Input Output Arus 7a Arus 11 Arus 12 Glukosa 88.29 - 88.29 Maltosa 223.34 - 223.34 Maltotrisa 131.38 - 131.38 Air 11,390.58 - 11,390.58 Karbon aktif - 7.36 7.36 Sorbitol 11,046.89 - 11,046.89 Total 22,880.48 7.36 22,887.84 22,887.84 Tabel 2.6 Neraca massa di filter 2 (F - 02) Komponen Input Output Arus 12 Arus 13 Arus 14 Glukosa 88.29 - 88.29 Maltosa 223.34 - 223.34 Maltotrisa 131.38 - 131.38 Air 11,390.58 - 11,390.58 Karbon Aktif 7.36 7.36 - Sorbitol 11,046.89 - 11,046.89 Total 22,887.84 7.36 22,880.48 22,887.84
  27. 27. 27 Tabel 2.7 Neraca massa di evaporator 2 (EV – 02) Komponen Input Output Arus 14 Arus 15 Arus 16 Glukosa 88.29 - 88.29 Maltosa 223.34 - 223.34 Maltotrisa 131.38 - 131.38 Air 11,390.58 6,466.33 4,924.24 Sorbitol 11,046.89 - 11,046.89 Total 22,880.48 6,466.33 16,414.14 22,880.48 2.4.2 Neraca Panas Tabel 2.8 Neraca panas di evaporator 1 Komponen Q masuk Q keluar Q1 Qs Q2 Q3 Glukosa 210,012.27 2,730,249.44 Maltosa 4,806.29 62,483.76 Maltotriosa 2,217.02 28,822.26 Air 312,179.36 160,708,332.94 3,093,796.93 Steam 166,094,470.40 Total 529,214.94 166,094,470.40 160,708,332.94 5,915,352.39 166,623,685.34 166,623,685.34
  28. 28. 28 Tabel 2.9 Neraca panas di HE 1 Komponen Q masuk Q keluar Q4 Qs Q5 Glukosa 2,730,249.44 4,830,282.28 Maltosa 62,483.76 110,544.56 Maltotriosa 28,822.26 50,991.55 Air 3,093,796.93 5,501,518.77 Nikel 503.44 12,041.99 Steam 4,589,523.31 Total 5,915,855.84 4,589,523.31 10,505,379.1510,505,379.15 Tabel 2.10 Neraca panas di reaktor Komponen Q masuk Q keluar Q6 Q5 Q298 Q7 Q8 QR Glukosa 4,830,282.28 3,568,258.97 48,302.82 Maltosa 110,544.56 110,544.56 Maltotriosa 50,991.55 50,991.55 Air 5,501,518.77 5,501,518.77 Nikel 12,041.99 12,041.99 Gas hidrogen 215,617.97 12,321.03 Sorbitol 4,925,282.48 Air Pendingin 3,628,252.89 Total 215,617.97 10,505,379.15 3,568,258.97 10,648,682.17 12,321.03 3,628,252.89 14,289,256.09 14,289,256.09
  29. 29. 29 Tabel 2.11 Neraca panas di kompresor 1 Komponen Q masuk Q keluar Q6a Qcp1 Q6 Qcw Gas hidrogen 23,033.37 215,617.97 Air pendingin 633,123.77 238,159.40 Total 23,033.37 633,123.77 215,617.97 238,159.40 656,157.14 453,777.38 Tabel 2.12 Neraca panas di heat exchanger 2 Komponen Q masuk Q keluar Q7a Qw Q7b Glukosa 38,642.26 20,161.18 Maltosa 110,544.56 57,675.42 Maltotriosa 50,991.55 26,604.29 Air 5,501,518.77 2,855,518.66 Sorbitol 4,925,282.48 2,569,712.60 Air pendingin 5,097,307.48 Total 10,626,979.62 5,097,307.48 5,529,672.14 10,626,979.62 Table 2.13 Neraca panas di evaporator 2 Komponen Q masuk Q keluar Q7b Qs Q9 Q8 Glukosa 20,161.18 21,842.21 Maltosa 57,675.42 62,484.39 Maltotriosa 26,604.29 28,822.55 Air 2,855,518.66 1,337,487.98 16,520,299.89 Sorbitol 2,569,712.60 2,783,974.87 Steam 15,225,239.75 5,529,672.14 15,225,239.75 4,234,612.00 16,520,299.89 Total 20,754,911.89 20,754,911.89
  30. 30. 30 Tabel 2.14 Neraca panas di heat exchanger 4 Komponen Q masuk Q keluar Q10 Qw Q11 Glukosa 8,400.49 1,680.10 Maltosa 24,031.43 4,806.29 Maltotriosa 11,085.12 2,217.02 Air 515,152.62 103,273.07 Sorbitol 1,070,713.58 214,142.72 Air pendingin 1,303,264.04 Total 1,629,383.23 1,303,264.04 326,119.20 1,629,383.23 2.5 Lay Out Pabrik Lay out pabrik adalah tempat kedudukan dari bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat kerja karyawan, tempat perakitan, tempat penimbunan baik bahan baku maupun produk. Tata letak pabrik dirancang sedemikian rupa dan penggunaan area pabrik harus mempertimbangkan penempatan alat-alat pabrik sebagai keamanan, keselamatan, dan kenyamanan karyawan. Selain peralatan yang terantum dalam flowsheet proses beberapa bangunan fisik seperti kantor, poliklinik, laboratorium, kantin, mushola, free safety, dan pos penjagaan hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, misalnya ditinjau dari segi lalu lintas barang dan kontrol keamanan. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangna tata letak pabrik adalah : 1) Transprotasi Tata letak pabrik harus memperhatikan kelancaran distribusi bahan baku, proses maupun produk. 2) Luas area Penempatan alat proses, bangunan kantor, sarana-sarana penunjang diusahakan sesuai dengan luas area yang tersedia. Pada perancangan diusahakan agar luas area yang digunakan seefektif mungkin.
  31. 31. 31 3) Keamanan Bangunan kantor hendaknya berjauhan dengan instalasi proses, hal ini didasarkan pada faktor keamanan yaitu untuk mencegah akibat buruk apabila terjadi ledaka atau kebakaran, serta faktor kenyamanan yaitu tidak terlalu bising oleh suara peralatan proses. 4) Kelancaran proses Letak bangunan dan instalasi proses dirancang sedemikian rupa agar tata letaknya dapat memperlancar jalannya proses kegiatan dilingkungan pabrik. 5) Kemungkinan perluasan pabrik Penyediaan luas area tertentu dilakukan untuk kemungkinan perluasan pabrik di masa yang akan datang. Secara garis besar lay out pabrik dapat dibagi menjadi beberapa daerah utama yaitu: a. Daerah administrasi atau perkantoran b. Daerah proses c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk d. Daerah bengkel dan garasi e. Daerah utilitas
  32. 32. 32 Tabel 2.15 Perincian Jenis Bangunan dan Luas Bangunan Pabrik Sorbitol Jenis bangunan Luas (m2 ) Pos keamanan 50 Kantin dan koperasi karyawan 650 Bengkel dan gudang alat 1800 K3 dan free safety 600 Ruang kontrol 300 Poliklinik 100 Laboratorium 300 Perpustakaan 200 Gedung administrasi 1500 Masjid 500 Area parkir 1500 Taman 500 Area utilitas 12000 Area proses 30000 Area penyimpanan 8000 Unit pengolahan limbah 1000 Area pengembangan 20000 Jumlah 79000
  33. 33. 33 Gambar 2.1 Lay out pabrik sorbitol Keterangan : 1. Pos keamanan 10. Perpustakaan 2. Area parkir 11. Masjid 3. Taman 12. Area proses 4. Gedung administrasi 13. Area utilitas 5. K3 dan safety 14. Area pengolahan limbah 6. Bengkel 15. Area penyimpanan produk 7. Laboratorium 16. Area penyimpanan bahan baku 8. Klinik 17. Area pengembangan 9. Kantin 6 17 12 13 15 16 9 5 7 1 3 2 3 4 8 1 10 911 3 Jalan raya U Jalan raya 14
  34. 34. 34 BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES 3.1 Tangki Penyimpanan Produk Sorbitol Gambar 3.1 Desain Tangki Penyimpanan Sorbitol (T-04) Kode : T- 04 Fungsi : Menyimpan sorbitol Tipe tangki : Tangki Silinder horisontal Bentuk head : Elliptical dished head Bahan konstruksi tangki : Carbon Steel SA-203 Grade C Kondisi penyimpanan : Cair Jumlah tangki : 3 buah Suhu penyimpanan : 30 o C Tekanan penyimpanan : 1 atm Kapasitas tiap tangki : 3.335,90 m3 Panjang total : 59,32 m Diameter tangki
  35. 35. 35  Diameter dalam (ID) : 8,75 m  Diameter luar (OD) : 8,78 m Tebal shell tangki : 0,63 in Tebal head tangki : 0,75 in 3.2 Pompa Gambar 3.2 Desain Pompa (P-05) Kode : P – 05 Fungsi : Mengalirkan produk sorbitol dari evaporator (EV– 02) ke tangki penyimpanan (T – 02) Tipe : Pompa Sentrifugal Laju air pompa : 0,09 ft 3 /s = 41,18 gPm Pipa yang digunakan : D nom = 3 in Sch No. = 40 OD = 3,500 in = 0,292 ft ID = 3,068 in = 0,256 ft Tebal dinding = 0,216 in Inside sectional area = 0,0513 ft2
  36. 36. 36 Tenaga pompa : 1 HP Tenaga motor : 1,25 H 3.3 Kompresor Gambar 3.3 Desain Kompresor (C-01) Kode : C – 01 Fungsi : Menaikan tekanan gas H2 dari 100 atm menjadi 125 atm Jenis : Kompresor reciprocating single stage Kapasitas : 16,21 m3 /s Pin ; Tin : 100 atm ; 140 ºC Pout ; Tout : 125 atm ; 176,64 ºC Efisiensi : 75 % Kerja teoritis : 156,63 Kj/kmol Tenaga actual : 1 H
  37. 37. 37 3.4 Evaporator Gambar 3.4 Desain Evaporator (EV-02) Kode : EV – 02 Fungsi : Memekatkan produk sorbitol cair dari konsentrasi 48% sampai 70% Tipe : falling film evaporator Bahan konstruksi : Stainless steel, SA – 167 Grade 3 tipe 304 Jumlah tube : 665 buah Luas penampang ruang uap : 31,84 ft2 Diameter ruang uap : 76,40 in = 6,63 ft Diameter shell evaporator : 39 in = 3,25 ft Tinggi shell : 22,50 ft Tebal shell : ¼ in Tinggi head : 1,48 ft Tebal head : 3/16 in Tinggi total : 25,47 ft Tinggi kaki barometrik : 10,17 ft
  38. 38. 38 3.5 Mixer Gambar 3.5 Desain Mixer (M-01) Kode : M – 01 Fungsi : Tempat pencampuran sirup glukosa dan katalis nikel Type : tangki vertical Bahan : Stainless steel SA 167 Jumlah : 1 (satu) buah Kondisi Operasional : - Suhu (T) : 93 ºC - Tekanan (P) : 1 atm Dimensi mixer : - Diameter : 2,4 m - Tinggi : 6,9 m - Tebal dinding : ¼ in Head and Bottom : - Tipe : Elliptical Dished Head - Tebal : ¼ in - Tinggi : 0,81 m Pengaduk : - Jenis pengaduk : turbine impeller - Power pengaduk : 35 HP
  39. 39. 39 3.6 Reaktor Gambar 3.6 Desain Reaktor (R-01) Kode : R – 01 Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrogenasi antara glukosa dan gas hydrogen membentuk sorbitol dengan katalis nikel. Type : Bubble Column Bahan : Stainless steel SA 167 Jumlah : 1 (satu) buah Kondisi Operasional : - Suhu (T) : 140 ºC - Tekanan (P) : 100 atm Dimensi mixer : - Diameter : - Tinggi : 7,62 m - Tebal dinding : 5 in Head and Bottom : - Tipe : Elliptical Dished Head - Tebal : 5 in - Tinggi : 0,93 m
  40. 40. 40 Pendingin : - Tipe : jaket - Tebal : ½ in Sparger : - Diameter disk plate : 10 cm - Jumlah orifice : 11 lubang
  41. 41. 41 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1 Unit Pendukung Proses Untuk pendukung proses atau sering disebut dengan unit utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang keberlangsungan suatu proses dalam pabrik. Unit pendukung proses adalah unit penyediaan air (air pendingin, air untuk sanitasi, air umpan boiler, air proses) steam, listrik, dan bahan bakar. Unit pendukung proses yang terdapat pada pabrik sorbitol adalah : 1. Unit pengadaan dan pengolahan air Tujuan : menyediakan kebutuhan air mulai dari pengolahanya hingga siap digunakan sebagai air sanitasi, air untuk umpan boiler, air proses maupun air pendingin. 2. Unit pengadaan steam Tujuan : proses pemanasan pada heat exchanger dan evaporator. 3. Unit pengadaan tenaga listrik Tujuan : tenaga penggerak untuk peralatan proes maupun penerangan. Litrik disuplai dari PLN dan generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 4. Unit pengadaan bahan bakar Tujuan : menyediakan bahan bakar yang digunakan untuk alat boiler dan generator. 5. Unit pengadaan udara tekan Tujuan : udara tekan digunakan untuk menjalankan system instrumentasi diseluruh area proses dan utilitas juga digunakan dalam kegiatan proses ataupun transportasi. 6. Unit pengolahan limbah Tujuan : mengolah limbah yang dihasilkan diseluruh area pabrik.
  42. 42. 42 7. Unit refrigerasi Tujuan : menyediakan pendinginan yang dibutuhkan dalam proses. 4.1.1 Unit Pengadaan dan Pengolahan Air Air merupakan kebutuhan penting dalam proses produksi dan kegiatan lain dalam suatu industri. Untuk itu diperlukan penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar yang berlaku dan secara kuantitas dan kontinuitas harus memenuhi kebutuhan industri sehingga proses produksi tersebut dapat berjalan dengan baik. Pada perancangan pabrik sorbitol ini, kebutuhan air yang dibutuhkan meliputi : a. Kebutuhan air untuk steam sebesar 401,04 m3 /jam. b. Kebutuhan air proses (pendingin dan pencucian katalis) sebesar 28.64 m3 /jam. c. Kebutuhan air untuk sanitasi perkantoran 16,3 m3 /jam. Sehingga kebutuhan total air adalah 445,98 m3 /jam. Untuk mengantisipasi kemungkinan terjadi kebocoran, maka perlu penambahan sebesar 10% dari kebutuhan total air sehingga kebutuhan totalnya menjadi sebasar 490,98 m3 /jam. 4.1.1.1 Unit Pengadaan Air Dalam memenuhi kebutuhan air suatu industri pada umumnya menggunakan air sumur, air sungai, air danau, maupun air laut sebagai sumber untuk mendapatkan air. Dalam perancangan pabrik sorbitol ini, sumber air yang digunakan berasal dari sumur hasil pengeboran (artesis). Pertimbangan digunakannya sumur artesis sebagai sumber untuk mendapatkan air adalah: a. Ada kemungkinan pada lokasi sekitar pabrik banyak terdapat sumber air tanah sehingga bisa didapatkan dengan cara pengeboran. b. Sumur artesis merupakan sumber air yang kontinnuitasnya relatif tinggi sehingga kekurangan air dapat dihindari. c. Pengolahan air dari sumur artesis relatif lebih mudah dan sederhana serta biaya pengolahan airnya relatif murah. d. Lokasi relatif jauh dari sungai, danau, maupun laut sehingga harga serta pemeliharaan pemipaan dipandang tidak ekonomis untuk pengadaan air. Air yang diperlukan di lingkungan pabrik dipergunakan untuk: 1. Air Sanitasi
  43. 43. 43 Air sanitasi digunakan untuk kebuutuhan air minum, laboratorium dan kantor. Syarat air sanitasi meliputi: a. Syarat fisik - Suhu di bawah suhu udara luar - Warna jernih - Tidak mempunyai rasa - Tida bebau b. Syarat kimia - Tidak mengandung zat organik maupun anorganik - Tidak beracun c. Syarat bakteriologis Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen. 2. Air Umpan Boiler Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut: - Zat-zat yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-larutan asam dan gas-gas terlarut. - Zat yang menyebabkan foaming Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebaban foaming pada boiler karena adanya zat-zat organic, anorganik dan zat-zat yang tidak larut dalam jumlah besar Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas yang tinggi. - Zat yang menyebabkan kerak (scaling). Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi yang biasanya berupa garam-garam kabonat dan silikat. 3. Air pendingin Sumber air diambil dari sumur hasil pengeboran yang telah diolah sehingga memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air pendingin. Air banyak digunakan sebagai media pendingin disebabkan oleh factor-faktor berikut: a. Air merupakan materi yang dapat diperoleh dalam jumlah besar. b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
  44. 44. 44 c. Dapat menyerap sejumlah panas persatuan volume yang tinggi. d. Tidak terdekomposisi Air pendingin digunakan pada reactor, heat exchanger dan barometric kondensor. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada air pendingin : a. Kesadahan (hardness), yang dapat menyebabkan kerak b. Besi, yang dapat menimbulkan korosi c. Minyak, yang merupakan terganggunya film corrotion inhibitor, menurunkanheat transfer corfficient, dapat menjadi makanan mikroba sehingga menimbulkan endapan. 4. Air Proses Beberapa hal-hal yang perlu diprhatikan dalam penanganan air proses adalah sebagai berikut: - Zat-zat yang menyebabkan korosi - Zat-zat yang menyebabkan kerak Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat. 4.1.1.2 Unit Pengelolaan Air Air merupakan kebutuhan penting dalam proses produksi dan kegiatan lain dalam suatu industri. Untuk itu diperlukan penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar yang berlaku dan secara kuantitas dan kontinuitas harus memenuhi kebutuhan industri sehingga proses produksi tersebut dapat berjalan dengan baik. Setiap proses industri maupun segala aktivitas membutuhkan air sebagai bahan baku utama atau bahan penolong Kebutuhan air suatu pabrik dapat diperoleh dari sumber air yang ada disekitar pabrik dengan mengolah terlebih dahulu agar memenuhi syarat untuk digunakan. Pengolahan tersebut dapat meliputi pengolahan secara fisik dan kimia. a). Pengolahan air untuk air sanitasi Syarat kualitas air untuk air sanitasi sesuai Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor: 01/Birhukmas/I/1975. Berikut adalah data batasan dan kualitas air yang sebagai syarat air sanitasi:
  45. 45. 45 Tabel 4.1 Syarat kualitas air sanitasi Unsur-unsur Satuan Min. Diperbolehkan Max. dianjurkan Max. diperbolehkan keterangan I. FISIKA 1. Suhu 2. Warna 3. Bau 4. Rasa 5. Kekeruhan II. KIMIA 6. pH 7. Zat padat 8. Zat organik (KmnO4) 9. CO2 agresif (CO2) 10. Kesadahan 11. Calsium (Ca) 12. Magnesium (Mg) 13. Besi (Fe) 14. Mangan (Mn) 15. Tembaga (Cu) 16. Zink (Zn) 17. Chlorida (Cl) 18. Sulfat (SO4) 19. Sulfida (H2S) 20. Fluorida (F) 21. Amoniak (NH4) 22. Nitrat (NO3) 23. Nitrit (NO2) 24. Phenol 0 C Unit - - Unit - mg/lt mg/lt mg/lt OD mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt - - - - - 6,5 - - - 5 - - - - - - - - - 1,0 - - - - - 5 - - 5 - 500 - - - 75 30 0,1 0,05 0,05 1,00 200 200 - - - - - 0,001 Suhu udara 50 - - 25 9,2 1500 10 0,0 10 200 150 1,0 0,5 1,5 15 600 400 0,0 2,0 0,0 20,0 0,5 0,002 skala pt-co - tidak berbau tidak berasa zat beracun
  46. 46. 46 25. Arsen 26. Timbal (Pb) 27. Selesium 28. Chromium 29. Cyanida 30. Cadmium 31. Air raksa III.RADIO AKTIF 32.Sinar Alfa 32. Sinar Beta IV. Mikrobiologi mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt mg/lt µC µC - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0,05 0,1 0,01 0,05 0,05 0,01 0,001 109 108 - martabat 6 (Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor: 01/Birhukmas/I/1975) Dari hasil analisa di atas, air baku untuk sanitasi di pabrik sudah sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor: 01/BIRHUKMAS/I/1975 tentang syarat kualitas air minum. Oleh karena itu, untuk air sanitasi ini tidak ada pengolahan air (water treatment) khusus sebelum digunakan untuk memenuhi kebutuhan sanitasi. b). Pengolahan Air untuk Umpan Boiler Air umpan boiler harus memenuhi syarat tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini : Tabel 4.2 Syarat air untuk umpan boiler Parameter Satuan Pengendalian Batas pH Unit 10.5 – 11.5 Conductivity µmhos/cm 5000, max TDS Ppm 3500, max P – Alkalinity Ppm - M – Alkalinity Ppm 800, max O – Alkalinity Ppm 2.5 x SiO2, min T. Hardness Ppm -
  47. 47. 47 Silica Ppm 150, max Besi Ppm 2, max Phosphat residual Ppm 20 – 50 Sulfite residual Ppm 20 – 50 pH condensate Unit 8.0 – 9.0 (Sumber: Konswegen, 1993) Berdasarkan data-data tabel syarat air untuk umpan boiler di atas, maka perlu dilakukan pengolahan air agar kualitas air memenuhi syarat sebagai air umpan boiler. Unit- unit atau fasilitas yang terdapat dalam pengolahan air untuk umpan boiler adalah unit demineralisasi air serta unit deaerator. 1) Unit Demineralisasi Air Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung didalam air seperti Ca2+ , Mg2+ , HCO3 - , SO4 2- , CI- dll dengan menggunakan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan boiler. Demineralisasi air diperlukan, BFW harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:  Tidak menimbulkan kerak pada kondisi steam yang dikehendaki maupun pada tube heat exchanger, jika yang digunakan sebagai pemanas adalah steam. Hal ini akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi bahkan bisa mengakibatkan tidak beroperasi sama sekali.  Bahan dari gas-gas yang dapat menimbulkan korosi terutama gas O2 dan CO2. Air dari filtered water storage diumpankan ke carbon filter yang berfungsi untuk menghilangkan gas klorin, warna, bau dan zat-zat lainya. Air yang keluar dari carbon filter diharapkan mempunyai pH 7 - 7,5. Selanjutnya air tersebut diumpankan ke dalam kation exchanger untuk menghilangkan kation-kation mineralnya. Kemungkinan jenis kation yang ditemui adalah Ca2+ , Mg2+ , K+ , Fe2+ , Mn2+ dan AI3+ . Kation exchanger merupakan suatu silinder baja tegak yang berisi resin R-H, yaitu suatu polimer dengan rantai karbon yang mengikat ion H+. Reaksi yang terjadi adalah sebagai barikut: Mn+ + nR-H Rn M + nH+ Logam resin
  48. 48. 48 Ion Mn+ dalam operasi akan diganti oleh ion H+ dari resin R–H sehingga air yang dihasilkan bersifat asam. Regenerasi dilakukan jika resin sudah berkurang keaktifanya (jenuh), biasanya dilakukan selang waktu tertentu atau berdasarkan jumlah air yang telah melewati unit ini. Regenerasi ini dilakukan dengan asam sulfat dan melalui 3 tahap yaitu backwash atau pencucian balik, regenerasi dengan menggunakan bahan kimia asam sulfat dan pembilasan menggunakan air demin. Reaksi yang terjadi pada proses regenerasi adalah dari reaksi operasi, yaitu: Rn M + nH+ Mn+ + nR-H Air yang keluar dari kation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger untuk menghilanhkan anion-anion mineralnya. Kemungkinan jenis anion yang ditemui adalah HCO3- , SO4 2- , CI- , NO- , SiO4 2- . Seperti pada kation exchanger, anion exchanger ini juga berupa bejana tekan yang berisi resin dan berjumlah 3 buah. Resin yang terdapat pada anion exchanger ini dapat dituliskan dengan simbol R-OH. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Xn- + nR-OH RnX + nOH- Pada saat operasi reaksi akan berlangsung kekanan sehingga ion negatife Xn- akan diganti oleh ion OH- dari resin R-OH. Regenerasi dilakukan dengan menggunakan NaOH jika resin telah jenuh. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: RnX + nNaOH- nNaXn + nR-OH Air yang keluar dari unit ini diharapkan mempunyai pH sekitar 6,1 - 6,2 dan selanjutnya dikirim ke unit Demineralized Water Storage sebagai penyimpanan sementara sebelum diproses lebih lanjut sebagai BFW. 2) Unit Deaerator Air yang sudah mengalami demineralisasi masih mengandung gas-gas terlarut terutama O2 dan CO2. Gas-gas tersebut dihilangkan dari air karena dapat menimbulkan korosi. Gas-gas tersebut dihilangkan dalam suatu deaerator. Pada deaerator diinjeksikan bahan-bahan kimia sebagi berikut:  Hidrazin yang berfungsi mengikat O2 berdasarkan reaksi berikut: 2N2H2 + O2 2N2 + H2O
  49. 49. 49 Nitrogen sebagai hasil reaksi bersama-sama dengan gas lain dihilangkan melalui stripping dengan uap bertekanan rendah.  Larutan ammonia yang berfungsi mengontrol pH Air yang keluar dari deaerator pH-nya sekitar 8,9 – 9,5. Keluar dari deaerator kedalam air umpan ketel kemudian diinjeksikan larutan fosfat (Na3PO4.H2O) untuk mencegah terbentuknya kerak silica dan kalsium pada steam drum dan boiler tube. Sebelum diumpankan ke boiler, air terlebih dahulu diberi dispersan c). Pengolahan Air untuk Pendingin Penyediaan air pendingin diperoleh dari air tanah. Syarat yang harus dipenuhi jika air digunakan sebagai pendingin proses adalah harus bersih, tekanan supply 3,5 kg/cm2 g, tekanan kembalian 1,5 kg/cm2 g, temperatur supply 320 C (maksimal), temperatur kembalian 500 C (maksimal). Untuk dapat dijadikan sebagai air proses di Plant, air bawah tanah harus memenuhi syarat untuk mencegah timbulnya kerak, korosi, lumut, dan bakteri dengan pengaturan kepekatan air dan penambahan bahan anti lumut, serta anti korosi. Tabel 4.3 Syarat Baku Mutu Air Pendingin Parameter Satuan Nilai pH (pada 250 C) - 6 - 8 Konduktivitas Listrik (pada 250 C) s/cm 500 Total hardness (sebagai CaCO3) ppm 150 Alkalinity (sebagai CaCO3) ppm 100 Ion Klorida (sebagai Cl- ) ppm 200 Ion Sulfat (sebagai SO4 2- ) ppm 200 Ion Besi (sebagai Fe2+ ) ppm 1 Ion Silika (sebagai SiO2) ppm 50 Ion Amonium (NH4 + ) ppm Tak terdeteksi Zat padat tersuspensi ppm 10 Mangan (Batu Kawi) ppm 50 Ion Belerang (S2- ) ppm Tak terdeteksi Stabilitas indeks ppm 6 - 7 (Sumber: www.google.com/syarat_baku_air_pendingin.html) Air pendingin yang ada di pabrik berasal dari air artesis (air tanah). Air tanah yang ada di sekitar pabrik mempunyai kesadahan yang tinggi (200 ppm) yang sangat berbeda jauh dengan syarat baku mutu air pendingin (150 ppm) sehingga membahayakan proses produksi dan peralatan. Hal-hal yang sering terjadi akibat air pendingin yang kurang bersih adalah kerak, korosi, timbulnya lumut dan bakteri. Timbulnya kerak dalam pipa – pipa
  50. 50. 50 proses akan menyebabkan pertukaran panas yang terjadi dalam heat exchanger kurang sempurna karena luas area perpindahan panas yang berkurang. Adanya korosi pada pipa - pipa proses juga sangat membahayakan karena berakibat keroposnya pipa-pipa tersebut sehingga ketebalan diameter pipa menjadi tidak sama. Oleh karena itu sebelum digunakan sebagai air pendingin, air tanah harus dilakukan proses pengolahan air (water traeatment) terlebih dahulu. Air pendingin yang digunakan diambil dari sumur artesis. Proses pengolahan air dari sumur artesis menjadi air pendingin yaitu dengan memompa air yang kemudian ditampung dalam bak penampungan I. Air ditampung dalam bak penampungan I ini untuk mengendapakan kotoran-kotoran yang terbawa bersama air artesis tersebut dari total zat padat yang tersuspensi dari air artesis ≤ 10 ppm menjadi tidak terdeteksi lagi. Kemudian air dari bak penampungan I dengan pH awal 6,5-9,5 dijaga kondisinya menjadi 6-7 dan dialirkan masuk dalam softener. Dalam softener air tersebut mengalami demineralisasi dengan resin, tujuannya adalah untuk menghilangkan zat padat terlarut yang terikut dalam air. Resin yang digunakan adalah Resin Anion - Kation, resin ini berfungsi untuk menyerap mineral, logam, asam, serta kotoran yang terkandung dalam air sehingga akan mengurangi kesadahan air tersebut. a. Resin Anion (penukar anion) Merupakan alat yang bertujuan untuk mereduksi anion. Alat ini terdiri dari anion resin basa lemah dan anion resin kuat. Anion resin basa lemah untuk menangkap ion Sulfat (SO4 2- ) kandungan awalnya adalah 205 ppm di make up menjadi 50 ppm dan Ion Klorida (Cl- ) dari ≤ 300 ppm menjadi ≤ 50 ppm. Sedangkan anion resin basa kuat digunakan untuk menangkap Ion Silika (SiO2) yang kandungan awalnya ≤ 50 ppm hingga tidak terdeteksi dan ion CO3 2 , seperti pada total hardness (CaCO3) yang kandungan awalnya ≤ 150 ppm menjadi ≤ 50 ppm dan dari alkalinity (seperti CaCO3) dari ≤ 100 ppm menjadi ≤ 50 ppm. Reaksinya : H2SO4(l) + 2 NaOH(l) Na2SO4(l) + 2 H2O(l) HCl(l) + NaOH(l) NaCl(l) + H2O(l) H2CO3(l) + 2 NaOH(l) Na2CO3(l) + 2 H2O(l)
  51. 51. 51 H2SiO2(l) + NaOH(l) Na2SiO2(l) + H2O(l) b. Resin Kation (penukar kation) Merupakan alat penukar ion-ion positif dengan ion hidrogen (H+ ) dengan tujuan mereduksi kation – kation yang terkandung dalam air. Resin ini mempunyai 2 kolom terdiri dari dua resin yaitu kation resin asam kuat dan kation resin asam lemah. Air yang telah difilter dikirim ke cation exchanger masuk kolom pertama berisi kation resin asam kuat yang akan mengganti semua kation dengan ion hidrogen (H+ ). Kemudian ke kolom kedua berisi kation resin asam lemah hanya akan mengganti Ca2+ , Mg2+ , Fe2+ , dan Na+ dengan ion Hidrogen (H+ ). Reaksinya : Ca2+ + 2 HCl(l) CaCl2(l) + 2 H+ Mg2+ + 2 HCl(l) MgCl2(l) + 2 H+ Na+ + HCl(l) NaCl(l) + H+ Fe2+ + 2 HCl(l) FeCl2(l) + 2 H+ Air proses dari softener kemudian ditampung dalam bak penampung II (basin) untuk mendapatkan treatment. Treatment tersebut meliputi : a. Pemberian NALCO ST 40 Berbentuk cairan yang digunakan sebagai zat anti mikroorganisme dengan dosis pemakaian sebanyak 4 kg/hari. b. Pemberian NALCO 3 DT 165 NALCO 3DT165 merupakan zat anti korosi, NALCO 3DT165 ini merupakan zat untuk menaikkan phospat dalam basin. Kalau terlalu rendah maka akan mudah mengalami kerak. Dengan dosis pemakaian sebesar 37,5 kg tiap 2 minggu. c. Pemberian NALCO 7348 Digunakan sebagai biodispersan, NALCO 7348 mengandung senyawa Aluminium Sulfat yang berfungsi sebagai koagulan dengan dosis pemakaiannya 3 kg tiap minggu. d. Pemberian NALCO 2834 Berbentuk cairan yang mengandung Natrium Aluminat dan digunakan sebagai zat anti lumut (alga dan ganggang) dengan dosis pemakaian 15 kg tiap minggu.
  52. 52. 52 Air dari basin kemudian dipompa menuju Plant dengan suhu 29–300 C dan air yang keluar dari plant dengan suhu 500 C yang kemudiaan disirkulasikan kembali menuju cooling tower untuk pendinginan dengan menggunakan 3 pompa, air dari cooling tower dipompa ke alat sebagai air pendingin. Air yang keluar dari cooler didinginkan pada cooling tower dengan kontak langsung dengan udara sehingga ada sebagian air yang menguap ke atsmosfer. Karena adanya penguapan, maka kandungan air semakin pekat (tinggi) dan apabila masuk ke peralatan proses dapat mengakibatkan timbulnya kerak yang bisa menghambat aliran air sehingga air yang keluar dari peralatan proses sebagian air harus dibuang dulu sebagai blow down. Adanya air yang menguap, ditiup angin, kebocoran dan blow down akan menyebabkan air dalam cooling tower akan berkurang. Air yang hilang tersebut akan diganti dengan menambahkan air baru sebagai air make up yang berasal dari sand filter. Adapun tahap pengolahan air sebagai berikut: 1. Pompa Digunakan untuk memompa air untuk yang berasal dari sumur artesis dan dialirkan ke bak penampungan I. 2. Bak penampungan I Berbentuk persegi panjang yang digunakan untuk menampung air artesis juga berfungsi sebagai bak pengendapan kotoran. 3. Bak penampungan II Berfungsi untuk menampung air yang berasal dari bak penampungan I dan juga air pendingin yang keluar dari proses setelah didinginkan dari cooling tower system dan juga berfungsi untuk menjaga agar aliran air make up berjalan lancar. Pada bak ini juga dilakukan treatment yang biasa dilakukan untuk air pendingin adalah penambahan bahan-bahan kimia. Setelah pemberian zat tersebut, air disalurkan ke alat-alat produksi sebagai media pendingin dan dikembalikan kebak penampungan cooling water untuk diproses kembali sehingga dapat digunakan sebagai air pendingin. Berikut adalah blok diagram pengolahan air sebagai air pendingin di pabrik sorbitol.
  53. 53. 53 Cara kerja cooling tower adalah: Air bekas pendingin bersuhu sekitar 50 0 C dari pabrik dipompa kembali ke kolam penampungan II (cooling water), kemudian air dipompa ke atas cooling tower dan ditujukan sirip-sirip. Uap yang terjadi dihisap keluar fan (kipas) yang ada di atas cooling tower. Dan ada sebagian uap yang terbawa oleh angin (wind loss). Air yang baru saja turun dari cooling tower akan bertemu dengan air yang berasal dari bak penampungan (make-up water), sehingga suhu akan turun menjadi sekitar 30 0 C. Penambahan air ini juga berfungsi untuk mengurangi kadar impuritas air dan mengganti air yang hilang teruapkan di cooling tower, disamping itu juga perlu pengaturan blowdown untuk memperkecil impuritas yang ada di kolam penampungan II. d). Pengolahan air proses Pengolahan air proses sama dengan pengolahan air pendingin. Air proses harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: tidak korosif, tidak menimbulkan kerak dan tidak mengandung mikroorganisme yang bisa menimbulkan lumut. Berikut ini adalah gambar diagram alir proses pengolahan air artesis menjadi air proses pada pabrik sorbitol. Air artesis Cooling tower Bak penampung I Bab penampungan IIplant Bak penampung I Zat kimia Gambar 4.1 Blok Diagram Penyediaan Air Pendingin
  54. 54. 54 Dari gambar 4.2 mula-mula raw water diumpankan kedalam tangki kemudian diaduk dengan putaran tinggi sambil diinjeksikan bahan-bahan kimia. - Alum yang berfungsi sebagai flokulun. - Zat penggumpal (coagulant aid) yang berfungsi untuk membentuk gumpalan- gumpalan. - Kalsium hipoklorit atau CI2 cair yang berfungsi sebagai desinfektan. Keluar dari tangki, air dimasukan ke dalam tangki penjernih dimana flok-flok yang diendapakan secara grafitasi sambil diaduk dengan putaran rendah. Lumpur yang diendapkan diblow down sedangkan air yang keluar dari bagian atas dialirkan kedalam tempat penampungan sementara. Selanjutnya air diumpankan ke sand filter. Di sand filter ini, air dari tempat penampungan yang kemungkinan masih mengandung partikel-partikel kotoran yang halus disaring, air keluaran dari sand filter ditampung dalam tangki yang siap didistribusikan untuk keperluan sehari-hari. Air pendingin yang digunakan dalam proses sehari-hari berasal dari air pendingin yang telah digunakan dari berbagai proses yang kemudian didinginkan pada cooling water.
  55. 55. 55 Kehilangan air karena penguapan di cooling water diganti dengan air (make up) dari filtered water storage. Air pendingin harus mempunyai sifat-sifat yang tidak korosif, tidak menimbulkan kerak dan tidak mengandung mikroorganisme yang bisa menimbulkan lumut. Untuk mengatasi hal diatas, maka kedalam air pendingin diinjeksikan bahan-bahan kimia sebagai berikut: - Phosphate, berfungsi untuk mencegah timbunya kerak. - Orto-Phosphate untuk mencegah korosi. - Chlorine untuk membunuh mikroorganisme. 4.1.2 Unit Pengadaan Steam Steam digunakan sebagai media pemanas di heat exchanger dan evaporator. Untuk memproduksi steam digunakan boiler. Air sebagai umpan boiler diambil dari boiler feed water. Total kebutuhan steam dapat dilihat pada Lampiran tabel D.1 sebesar 83.550,37 kg/jm. Untuk menjaga kemungkinan kebocoran pada saat distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 20%, sehingga steam yang dibutuhkan menjadi sebesar 100.260,44 kg/jam. Dengan ketetntuan tersebut maka dibutuhkan boiler dengan kapasitas sebesar 198.215.225,96 Btu/jam dan luas penampang permukaan perpindahan panas sebesar 59.212,29 ft2 . Untuk kebutuhan bahan bakar = 1.893,17
  56. 56. 56 gal/jam bahan bakar yang digunakan adalah solar dengan tipe Industrial Diesel Fuel (IDF). Untuk spesifikasi boiler adalah sebagai berikut: Tipe = Water tube boiler Jumlah = 1 buah Heating surface = 59.212,29 ft2 Bahan bakar = solar tipe Industrial Diesel Fuel (IDF) Tekanan = 20,78 psia Suhu = 110 ºC (230 ºF) Berikut adalah gambar rancangan boiler yang digunakan untuk memproduksi steam dalam proses. Gambar 4.4 Desain Water Tube Boiler 4.1.3 Unit Pengadaan Tenaga Listrik Kebutuhan tenaga listrik suatu industri diperoleh dari suplai dari PLN dan pembangkit tenaga listrik sendiri (generator set). Pada perancangan pabrik sorbitol kebutuhan tenaga listrik dipenuhi dari PLN dan generator. Generator dipakai sebagai cadangan energi listrik jika sewaktu-waktu listrik suplai dari PLN padam. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak – balik dengan pertimbangan:  Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar.
  57. 57. 57  Tegangan dapat dinaikan atau diturunkan sesuai dengan kebutuhan dengan menggunakan transformator. Generator AC yang digunakan adalah jenis AC 3 fase yang mempunyai keuntungan yaitu:  Tenaga listrik stabil  Daya kerja lebih besar  Motor 3 fase harganya lebih murah dan sederhana Kebutuhan listrik untuk pabrik meliputi: - Listrik untuk keperluan proses dan keperluan air sebesar 35,79 kW - Listrik untuk pengolahan sebesar 8,95 kW - Listrik untuk penerangan dan AC sebesar 26,26 kW - Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi sebesar 100 kW Total kebutuhan listrik dalam pabrik sebesar 171 Kw. Ditetapkan penggunaan generator dengan input masing-masing 200 kW dengan efisiensi 80%. Untuk spesifikasi generator adalah sebagai berikut: Tipe : generator AC Kapasitas : 200 Kw Tegangan : 220/360 V Efisiensai : 80% Fase : 3 Jumlah : 1 Bahan bakar : solar tipe Industrial Diesel Fuel (IDF) Berikut adalah gambar diagram alir penyaluran listrik pada pabrik sorbitol.
  58. 58. 58 Gambar 4.5 Bagan unit pengadaan tenaga listrik Keterangan: : Arus listrik PLN : Arus generator untuk menggantikan arus listrik apabila terjadi pemutusan listrik PLN 4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar bertujuan memenuhi kabutuhan bahan bakar pada generator. Kapasitas input generator sebesar 200 kW dengan efesiensi 80% maka kebutuhan bahan bakar pada proses sebesar 1.898,40 gal/jam. Bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar cair yang diperoleh dari pertamina. Pemilihan bahan bakar cair didasarkan pada pertimbangan:  Mudah didapat  Mudah dalam penyimpanan Untuk bahan bakar yang digunakan adalah minyak diesel (solar tipe Industrial Diesel Fuel). IDF adalah hasil penyulingan minyak yang berwarna hitam yang berbentuk cair pada temperature rendah. Biasanya memiliki kandungan sulfur yang rendah dan dapat diterima oleh Medium Speed Diesel Engine di sektor industri. Spesifikasi solar sesuai Surat Keputusan Dirjen Migas No.002/P/DM/MIGAS/1979 Tanggal 25 Mei 1979 adalah sebagai berikut:
  59. 59. 59 Tabel 4.4 Spesifikasi bahan bakar solar pada industri Properti Batasan Satuan Min. Maks. Specific Gravity 60 / 60 °F 0.840 0.920 Viscosity Redwood 1/100 °F 35 45 detik Pour Point - 65 °F Sulphur Content - 1.5 % wt Conradson Carbon Residu - 10 % wt Water Content - 0.25 % vol Sediment - 0.02 % wt Ash - 0.02 % wt - Netralization Value : - Strong Acid Number : - 0 mgKOH/gr Flast Point P.M.c.c 150 - °F Colour ASTM 6 - - (Sumber: www.pertamina.com) 4.1.5 Unit Pengadaan Tenaga Tekan Udara tekan yang digunakan untuk menjalankan sistem instrumentasi diseluruh area proses dan utilitas dihasilkan dari kompresor dan didistribusikan melalui pipa-pipa. Untuk memenuhi kabutuhan digunakan satu buah kompresor dengan tiga stage yang diselingi oleh intercooler. Kapasitas kompresor adalah 25 m2 /mnt dan mempunyai tekanan 8 kg/cm2 . Udara tekan yang dihasilkan harus bersifat kering, bebas minyak dan tidak mengandung partikel-partikel lainya. Untuk mekanisme pengadaa tenaga tekan pada pabrik bisa dilihat pada gambar 4.6 sebagai berikut:
  60. 60. 60 Gambar 4.6 Diagram alir pengadaan udara tekan 4.1.6 Unit Pengolahan Limbah 4.1.6.1. Limbah Cair Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik sorbitol antara lain adalah limbah buangan sanitasi, air yang mengandung minyak dari alat-alat proses, dan air sisa proses. 1. Pengolahan Air Buangan Sanitasi Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di kawasan pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi dengan menggunakan lumpur aktif, aerasi dan desinfektan Ca-hipoklorit maupun injeksi chlorine yang berfungsi untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menimbulkan penyakit. 2. Pengolahan Air yang Mengandung Minyak dari Mesin Proses Air berminyak berasal dari buangan pelumas pada pompa dan alat lain. Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenisnya. Minyak di bagian atas dialirkan ke penampung minyak dan pengolahannya dengan pembakaran di dalam tungku pembakar sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke penampung akhir kemudian dibuang. 3. Pengolahan Air Sisa Proses Regenerasi Air sisa regenerasi dari unit penukar ion dan unit demineralisasi dinetralkan dalam kolom penetralan. Penetralan dilakukan dengan larutan H2SO4, jika pH air buangannya lebih dari 7,0 dan dengan larutan NaOH jika pHnya kurang 7,0. Air yang netral dialirkan ke kolom penampungan akhir bersama-
  61. 61. 61 sama dengan aliran air dari pengolahan yang lain dan blow down dari cooling tower. Pada gambar 4.7 bisa dilihat proses pengolahan air limbah dalam pabrik sorbitol. Gambar 4.7 Diagram Alir Pengolahan Air Limbah 4.1.6.2. Limbah Padat dari Katalis, Cake Carbon Aktif, Resin Limbah padat yang berupa katalis bebas, cake carbon aktif dan resin, untuk penanganan masing-masing bahan pencemar dibedakan. Limbah slurry katalis bebas ditampung dalam drum dan dapat digunakan lagi sebagai katalis. Sedangkan cake carbon aktif bebas ditampung dalam drum dan secara berkala dikirim ke pabrik pengolahan limbah padat. Limbah padat resin penukar ion kemudian dibawa ke regenerasi resin / pengaktifan resin. 4.1.7 Unit Refrigerasi Pada proses pembuatan sorbitol ini diperlukan air yang didinginkan (chilled water) sebagai pendingin produk maupun untuk pencucian katalis. Refrigerant yang digunakan adalah jenis steam jet refrigeration dengan refrigerant air. Prinsip refrigerasinya adalah kondensasi steam dengan mengambil panas dari air yang tersedia sehingga mengalami penurunan suhu. Kebutuhan steam perjamnya adalah sebesar 32,4 lb/jam. Untuk menanggulangi kebocoran maka dilebihkan sebesar 10% sehingga dibutuhkan steam sebesar 16,17 kg/jam. Unit refrigerasi pada pabrik sorbitol dapat dilihat pada gambar 4.8.
  62. 62. 62 Gambar 4.8 Unit Refrigerasi 4.2 Laboratorium Laboratorium merupakan bagian yang sangat penting untuk menunjang kelancaran produksi dan menjaga mutu produk. Dengan data yang diperoleh dari laboratorium, maka proses produksi akan dapat selalu dikontrol dan dijaga mutu produk sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Di samping itu laboratorium juga berperan dalam pengendalian pencemaran lingkungan, baik udara maupun limbah cair. Laboratorium berada di bawah operasional yang mempunyai tugas pokok antara lain: 1. Memeriksa bahan baku yang akan digunakan a. Jenis bahan baku yang diinspeksi dan diuji untuk keperluan proses hidrogenasi meliputi: larutan gula (glukosa), hidrogen, katalis. b. Parameter dan standar analisa mengacu pada standar spesifikasi untuk setiap jenis material dan standar produksi. c. Pengendalian dan kebersihan analisa didukung oleh:  Prosedur manual inspeksi dan pengujian  Standar spesifikasi produk 2. Menganalisa dan meneliti produk yang akan dipasarkan a. Analisa produk yang diuji dan diinspeksi yaitu sorbitol. b. Parameter dan standar analisa mengacu pada standar spesifikasi untuk setiap jenis material dan standar produksi. c. Pengendalian dan kebersihan analisa didukung oleh:  Prosedur manual inspeksi dan pengujian  Standar / spesifikasi produk
  63. 63. 63 d. Metode sampling untuk jumlah dan jadwal dilakukan oleh manajer quality dengan pertimbangan dan kemampuan alat uji. e. Analisa inspeksi dan pengujian dilakukan terhadap semua produk dalam proses sample optimasi pergantian produk, sampel dari pelanggan, sample produk baru untuk pengembangan pasar. 3. Memeriksa kadar zat-zat yang dapat menyebabkan pencemaran pada buangan pabrik a. Klasifikasi terhadap limbah buangan pabrik (padat, cair atau gas). b. Menguji kadar/konsentrasi limbah. c. Limbah dengan kadar di bawah batas yang ditentukan langsung dibuang ke lingkungan tetapi limbah dengan kadar di atas batas yang telah ditentukan harus masuk ke unit pengolah limbah. Untuk menunjang kinerja laboratorium maka dibutuhkan peralatan – peralatan antara lain : 1. Peralatan – peralatan gelas : beaker glass, pipet volume, pipet ukur, pipet tetes, labu ukur, erlenmeyer, gelas ukur, biuret, corong, dll 2. pH meter Hanna HI 110 3. Timbangan analitik OHaus 4. Oven memmert ULE 500 5. Hand held refraktometer wine 6. Grain moisture meter MC 78256 7. Spektrofotometer UV – Vis Hitachi U 3900 4.2.1 Program Kerja Laboratorium Dalam upaya pengendalian mutu produk pabrik sorbitol ini mengoptimalkan aktifitas laboratorium untuk pengujian mutu. Adapun analisa untuk unit utilitas meliputi :  Air lunak proses kapur dan air proses penjernihan, yang dianalisa pH, SiO2, Ca sebagai CaCO3, sulfur sebagai SO4 - , Chlor sebagai Cl dan zat padat terlarut.  Air bebas mineral, analisa sama dengan penukar ion.  BFW, yang dianalisa pH, kesadahan, jumlah O2 terlarut dan kadar Fe.
  64. 64. 64  Air dalam boiler, yang dianalisa meliputi pH, jumlah zat padat terlarut, kadar Fe, kadar CaCO3, SO3, PO4 2- , SiO2.  Air minum yang dihasilkan meliputi pH, chlor sisa dan kekeruhan. Untuk mempermudah pelaksanaan program kerja laboratorium, maka laboratorium di pabrik ini dibagi menjadi 3 bagian: 1. Laboratorium pengamatan 2. Laboratorium analitik 3. Laboratorium Penelitian Pengembangan dan Lingkungan 4.2.1.1. Laboratorium Pengamatan Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan analisa secara fisika terhadap semua aliran yang berasal dari proses produksi maupun tangki serta mengeluarkan “Certificate of Quality” untuk menjelaskan spesifikasi hasil pengamatan. Jadi pemeriksaan dan pengamatan dilakukan terhadap bahan baku dan produk akhir. 4.2.1.2. Laboratorium Analitik Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan analisa terhadap sifat-sifat dan kandungan kimiawi bahan baku dan produk akhir. 4.2.1.3 Laboratorium Penelitian Pengembangan dan Lingkungan Kerja dan tugas dari laboratorium ini adalah melakukan penelitian dan pengembangan terhadap permasalahan yang berhubungan dengan kualitas material terkait dalam proses untuk meningkatkan hasil akhir. Sifat dari laboratorium ini tidak rutin dan cenderung melakukan penelitian hal-hal yang baru untuk keperluan pengembangan. Dalam melaksanakan tugasnya juga senantiasa melakukan penelitian terhadap kondisi lingkungan serta mengadakan pengembangannya.
  65. 65. 65 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan Suatu perusahaan harus mempunyai badan hukum yang jelas, mulai dari perusahaan yang bersifat sederhana sampai perusahaan besar yang bermodal raksasa. Bentuk perusahaan yang paling sesuai untuk pendirian pabrik sorbitol adalah Perseroan Terbatas, dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Kemudahan mendapatkan modal. Penjualan saham perusahaan merupakan sumber pendapatan modal yang besar dan mudah dilaksanakan. 2. Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan. 3. Pemilik dan pengurus terpisah satu sama lain. Pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi dan staffnya. 4. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi dan staffnya, serta karyawan perusahaan. 5. Efisiensi dari manajemen. Para pemegang saham duduk dalam dewan komisaris, yang berwenang memilih dewan direksi / direktur utama yang cakap dan berpengalaman. 6. Lapangan usaha lebih luas. Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat sehingga dengan melalui ini bias memperluas bidang usahanya. Perseroan Terbatas adalah suatu bentuk perusahaan yang berdiri terpisah dengan pemiliknya (pemegang saham). Memiliki sifat kontinyu yaitu tetap hidup sebagai badan perusahaan meskipun yang mendirikan atau pemegang saham meninggal dunia. Dalam bentuk ini, para pemegang saham ataupun pemimpinnya tidak mempertanggungjawabkan hutang-hutang perusahaan. Oleh karena itu disebut “Perseroan Terbatas”, yang terbatas adalah pertanggungjawabannya mengenai kewajiban-kewajiban hutang perusahaan terhadap pihak ketiga.
  66. 66. 66 Ciri-ciri perseroan terbatas lainnya adalah perusahaan dipimpin oleh direksi yang dipilih para pemegang saham dan pembinaan personalia sepenuhnya diserahkan kepada direksi dengan pertimbangan hukum-hukum perburuhan. 5.2. Struktur Organisasi Perusahaan Salah satu faktor yang menunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi yang digunakan dalam perusahaan tersebut. Hal ini berhubungan dengan komunikasi dalam perusahaan yang akan memberikan manfaat sebagai berikut : a. Menjelaskan dan menjernihkan persoalan mengenai pembatasan tugas, tanggung jawab, wewenang dan lain-lain. b. Sebagai bahan orientasi untuk pejabat. c. Penempatam pegawai yang tepat. d. Memudahkan penyusunan program dan pengembangan manajemen. e. Memudahkan pengaturan kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang terbukti kurang lancer. Terdapat beberapa macam struktur organisasi antara lain :  Struktur organisasi lini Di dalam struktur organisasi lini biasanya paling sedikit mempunyai tiga fungsi dasar yaitu produksi , pemasaran dan keuangan. Fungsi ini tersusun dalam suatu organisasi dimana rantai perintah jelas dan mengalir ke bawah melalui tingkatan-tingkatan manajerial. Individu-individu dalam departemen-departemen melaksanakan kegiatan utama perusahaan. Setiap orang mempunyai hubungan pelaporan hanya dengan satu atasan sehingga tidak ada kesatuan perintah.  Struktur organisasi fungsional Staff fungsional mempunyai hubungan terkuat dengan saluran-saluran lini. Bila dilimpahkan wewenang fungsional oleh manajemen puncak, seorang staff fungsional mempunyai hak memerintah satuan lini sesuai kegiatan fungsional.  Struktur organisasi line and staff Staff merupakan individu atau kelompok dalam struktur organisasi yang fungsi utamanya memberikan saran dan pelayanan kepada fungsi lini. Karyawan staff tidak secara langsung terlibat dalam kegiatan utama organisasi, posisi staff ditambahkan
  67. 67. 67 untuk memberikan saran dan pelayanan departemen lini dan membantu mencapai tujuan organisasi dengan lebih efektif. Untuk mendapatkan suatu sistem organisasi yang baik sesuai dengan karakter perusahaan yang bersangkutan, maka perlu diperhatikan beberapa asas yang dapat dijadikan pedoman : a. Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas b. Pembagian wewenang c. Pembagian tugas kerja yang jelas d. Kesatuan perintah dan tanggung jawab e. System pengontrol atas pekerjaan yang telah dilaksanakan f. Organisasi perusahaan yang fleksibel Dengan berpedoman pada azas-azas, struktur organisasi yang paling baik digunakan adalah sistem line and staff. Menurut pembagian kerjanya, seorang karyawan hanya bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Untuk kelancaran produksi perlu dibentuk Staff Ahli yang terdiri atas orang-orang yang ahli dalam bidangnya. Staff Ahli memberi bantuan pemikiran dan nasehat pada tingkat pengawas, demi tercapainya tujuan perusahaan. Ada dua kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan oganisasi sistem line and staff, yaitu : 1. Sebagai garis atau line, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan. 2. Sebagai staff, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugasnya dengan keahlian yang dimilikinya. Dalam hal ini berfungsi untuk memberikan saran-saran kepada unit operasional. Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan dalam menjalankan tugas sehari- harinya diwakili oleh dewan komisaris, sedangkan tugas untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Teknik serta Direktur Administrasi. Direktur Teknik dan Produksi membawahi bagian Teknik dan Produksi. Sedangkan Direktur Administrasi membidangi kelancaran pelayanan, keuangan dan pemasaran/penjualan.
  68. 68. 68 Direktur membawahi beberapa kepala departemen dan kepala departemen ini membawahi beberapa kepala seksi, dimana masing-masing seksi akan membawahi dan mengawasi para karyawan perusahaan. Karyawan perusahaan terbagi dalam regu, yang masing-masing kelompok bertanggung jawab kepada pengawas pada masing-masing seksi. Manfaat adanya struktur organisasi ini adalah : 1. Persoalan mengenai pembatasan tugas, tanggung jawab, wewenang dan lain-lain lebih jelas. 2. Penempatan pegawai lebih tepat. 3. Penyusunan program pengembangan manajemen lebih terarah. 4. Turut menentukan pelatihan yang diperlukan untuk pejabat yang sudah ada. 5. Dapat mengatur kembali langkah kerja dan prosedur kerja yang berlaku bila terbukti lancar. Untuk lebih jelasnya, struktur organisasi dapat dilihat pada gambar 5.1. DEWAN KOMISARIS MANAGER SEKRETARIS STAF AHLI KABAG PRODUKSI & TEKNIK KABAG PENGENDALIAN MUTU KABAG KEUANGAN & UMUM KASIE PRODUKSI & PENGPROS KASIE UTILITAS KASIE TEKNIK & PEM PERALATAN KASIE PENGOLAHAN LIMBAH KASIE LABORATORIUM KASIE ADMINISTRASI KASIE AKUNTANSI KASIE PERSONALIA & HUMAS KASIE PEMBELIAN & PEMASARAN KASIE KEAMANAN KEPALA REGU OPERATOR KARYAWAN KEPALA REGU Gambar 5.1. Struktur Organisasi 5.3. Tugas dan Wewenang 5.3.1. Pemegang Saham Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan merupakan beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang terbentuk adalah Rapat Umum Pemegang Saham.
  69. 69. 69 Tugas dan wewenang pemegang saham meliputi : a. Mengadakan rapat umum sedikitnya setahun sekali. b. Mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris dan manajer. c. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung-rugi tahunan dari perusahaan. 5.3.2. Dewan Komisaris Dewan Komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari daripada pemilik saham, sehingga Dewan Komisaris akan bertanggung jawab terhadap pemilik saham. Tugas Dewan Komisaris adalah : a. Menilai dan menyetujui rencana manajer tentang kebijaksanaan umum, target laba perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan pemasaran. b. Mengangkat dan memberhentikan serta melakukan pengawasan terhadap manajer. c. Mempertanggungjawabkan perusahaan kepada pemilik saham. 5.3.3. Manajer Manajer merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan ini dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan kepada Dewan Komisaris. Tugas manajer antara lain melaksanakan kebijaksanaan perusahaan dan mempertanggungjawabkan pekerjaannya kepada pemegang saham pada akhir masa jabatannya, menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kontinuitas hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, konsumen dan karyawan, mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat umum pemegang saham, dan mengkoordinir kerja sama antara kepala bagian produksi dan teknik dan kepala bagian keuangan dan umum. 5.3.4. Staff Ahli Staff Ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu manajer dalam menjalankan tugasnya baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi. Tugas dan wewenang staff ahli antara lain memberikan nasehat dan saran dalam perencanaan dan pengembangan perusahaan, mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan, memberikan sran-saran dalam bidang hokum.
  70. 70. 70 5.3.5. Kepala Bagian Kepala bagian merupakan pimpinan dari kepala seksi dan bertanggung jawab kepada manajer. Ada tiga kepala bagian yaitu Kepala Bagian Produksi dan Teknik, Kepala Bagian Pengendali Mutu (Quality Insurance) serta Kepala Bagian Keuangan dan Umum. Tugas Kepala Bagian Produksi dan Teknik antara lain bertanggung jawab dalam bidang kelancaran produksi dan perawatan pabrik, mengkoordinasi dan mengatur serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala seksi yang menjadi bawahannya. Tugas Kepala Bagian Pengendali Mutu antara lain bertanggung jawab terhadap kualitas dari bahan baku yang akan diolah dan juga produk yang siap untuk dipasarkan. Tugas Kepala Bagian Keuangan dan Umum antara lain bertanggung jawab dalam kelancaran sirkulasi pembelian bahan baku, bahan penunjang seperti katalis dan pendukung proses lainnya serta pemasaran produk, bidang keuangan dan umum, mengkoordinasi dan mengatur serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala seksi yang menjadi bawahannya. 5.3.6. Kepala Seksi Secara umum tugas Kepala Seksi adalah mengkoordinir, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis-garis yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala Seksi ini bertanggung jawab kepada Kepala Bagian. Kepala Seksi terdiri dari : a. Kepala Seksi Produksi dan Pengendalian Proses Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Produksi dan Teknik. Kepala Seksi Produksi dan Pengendalian Proses membawahi unit proses produksi. Tugas unit produksi antara lain mengawasi jalannya proses produksi dan menjalankan tindakan seperlunya pada peralatan produksi yang mengalami kerusakan sebelum diperbaiki oleh unit yang berwewenang. b. Kepala Seksi Utilitas Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Produksi dan Teknik. Kepala Seksi Utilitas membawahi unit utilitas. Tugas unit utilitas antara lain bertanggung jawab terhadap pengadaan air untuk pendukung proses seperti pengadaan air pendingin, air untuk keperluan sehari – hari di pabrik dan pemukiman, pengadaan steam, pengadaan listrik dan bahan bakar.
  71. 71. 71 c. Kepala Seksi Teknik dan Pemeliharaan Peralatan Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Produksi dan Teknik. Kepala Seksi Teknik dan Pemeliharaan Peralatan membawahi unit bengkel dan peralatan. Tugas unit bengkel antara lain merencanakan dan melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik serta memperbaiki kerusakan peralatan pabrik. Tugas unit peralatan antara lain melaksanakan dan mengatur pengadaan sarana untuk kelangsungan proses baik alat utama maupun alat pendukung proses. d. Kepala Seksi Laboratorium Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Pengendali Mutu. Kepala Seksi Laboratorium membawahi unit laboratorium. Tugas unit laboratorium antara lain mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu, mengawasi dan menganalisa mutu produk serta mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan buangan pabrik. e. Kepala Seksi Pengendalian Limbah Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Pengendali Mutu. Kepala Seksi Pengendalian Limbah membawahi unit Pengendalian Limbah. Tugas unit Pengendalian Limbah antara lain menangani hal-hal yang berhubungan dengan limbah yang ada, baik limbah yang berasal langsung dari proses produksi maupun tidak. f. Kepala Seksi Administrasi Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Keuangan dan Umum. Bertugas menyelenggarakan pencatatan utang piutang, administrsi, persediaan kantor dan pembukuan serta masalah perpajakan. g. Kepala Seksi Akuntansi Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Keuangan dan Umum. Bertugas menghitung penggunaan uang perusahaan, menanamkan uang dan merencanakan tentang keuntungan masa depan serta mengadakan perhitungan tentang gaji karyawan. h. Kepala Seksi Pembelian dan Pemasaran Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Keuangan dan Umum. Kepala seksi ini membawahi dua unit yaitu unit pembelian dan unit pemasaran.
  72. 72. 72 Tugas unit pembelian antara lain melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan, mengetahui harga pasaran dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang. Tugas unit pemasaran antara lain merencanakan strategi penjualan hasil produksi, mengatur distribusi hasil produksi dari gudang, serta mencari market atau pasar yang berpotensi. i. Kepala Seksi Personalia dan Humas Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Keuangan dan Umum. Kepala seksi ini membawahi unit personalia dan unit humas. Tugas unit personalia antara lain membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja sebaik mungkin antara pekerja dan lingkungannya supaya tidak terjadi pemborosan waktu dan biaya, mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dan menciptakan kondisi kerja yang tenang dan dinamis serta melaksankan hal-hal yang berhubungan dengan kesehatan karyawan. Tugas unit humas antara lain mengatur hubungan antara perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan perusahaan. j. Kepala Seksi Keamanan Bertanggung jawab kepada Kepala Bagian Keuangan dan Umum dalam hal keamanan. Tugas unit keamanan antara lain menjaga keamanan semua bangunan pabrik maupun fasilitas pabrik, mengawasi keluar masuknya orang, baik karyawan maupun bukan di lingkungan pabrik serta menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan. 5.4. Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji Pegawai 5.4.1. Sistem Kepegawaian Status karyawan / pegawai di pabrik Sorbitol ini dibagi menjadi tiga golongan sebagai berikut : 1. Karyawan tetap Karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan Surat Keputusan (SK) Direksi dan mendapatkan gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian dan masa kerja. 2. Karyawan harian
  73. 73. 73 Karyawan yang diangkat dan diberhentikan tanpa SK Direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan. 3. Karyawan borongan Karyawan yang dikaryakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini menerima upah borongan untuk pekerjaannya. 5.4.2. Sistem Gaji Pegawai Sistem gaji pegawai di perusahaan tergantung pada status karyawan, kedudukan, tanggung jawab dan keahlian. Sistem dibagi menjadi tiga kelompok yaitu : 1. Gaji bulanan Gaji ini diberikan kepada pegawai tetap. Besarnya gaji sesuai dengan peraturan perusahaan. 2. Gaji harian Gaji ini diberikan kepada karyawan tidak tetap. 3. Gaji lembur Gaji ini diberikan kepada karyawan yang bekerja melebihi jam kerja yang telah ditetapkan. Besarnya gaji sesuai dengan peraturan perusahaan. 5.5. Pembagian Jam Kerja Pabrik Sorbitol ini direncanakan beroperasi 24 jam dalam satu hari selama 330 hari dalam setahun. Sedangkan sisa hari digunakan untuk perawatan dan perbaikan. Untuk itu dalam menentukan jam kerja, karyawan dibagi menjadi dua kelompok, yaitu : 1. Karyawan non-shift Karyawan non-shift adalah karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan non-shift adalah Direktur, Kepala Departemen, Kepala Seksi serta karyawan bagian administrasi. Karyawan non-shift ini bekerja selama 34 jam dalam seminggu dengan perincian sebagai berikut : a. Hari Senin – Kamis : pukul 08.00 – 16.00 pukul 12.00 – 13.00 (jam istirahat) b. Hari Jumat : pukul 08.00 – 16.00 pukul 11.30 – 13.30 (jam istirahat)
  74. 74. 74 2. Karyawan shift Karyawan shift adalah karyawan yang menangani proses produksi secara langsung atau mengatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan keamanam dan kelancaran proses produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah kepala regu dan operator produksi, sebagian dari bagian teknik dan keamanan. Para karyawan ini bekerja secara bergantian sehari semalam. Karyawan shift ini dibagi menjadi tiga shift dengan pengaturan sebagai berikut : a. Karyawan Operasi Shift pagi : 07.00 – 15.00 Shift sore : 15.00 – 23.00 Shift malam : 23.00 – 07.00 b. Karyawan Keamanan Shift pagi : 06.00 – 14.00 Shift sore : 14.00 – 22.00 Shift malam : 22.00 – 06.00 Karyawan shift ini dibagi dalam 4 regu, yaitu 3 regu bekerja dan 1 regu istirahat yang dilakukan secara bergantian. Setiap regu akan mendapat giliran 3 hari kerja dan 1 hari libur untuk setiap shift dan masuk lagi untuk shift berikutnya. Untuk hari libur nasional, regu yang bertugas tetap masuk dan diperhitungkan sebagai kerja lembur. Tabel 5.1 Jadwal Kerja untuk Setiap Regu Hari 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Regu 1 P P S S M M L L P P S S M M L 2 S S M M L L P P S S M M L L P 3 M M L L P P S S M M L L P P S 4 L L P P S S M M L L P P S S M Keterangan : P : shift pagi M : shift malam S : shift siang L : libur
  75. 75. 75 Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan karyawan. Untuk itu kepada seluruh karyawan diberlakukan absensi dan masalah absensi ini akan digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai dasar dalam pengembangan karier para karyawan dalam perusahaan. 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji 5.6.1 Penggolongan Jabatan Tingkat pendidikan karyawan berpengaruh terhadap posisi jabatan karyawan dan perinciannya dapat dilihat dalam tabel 5.2. Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan No. Jabatan Tingkat Pendidikan 1. Manajer Sarjana semua jurusan 2. Staff Ahli Sarjana Teknik Kimia/Mesin/Elektro 3. Kabag Produksi dan Teknik Sarjana Teknik Kimia/Mesin/Elektro 4. Kabag Pengendalian Mutu Sarjana Teknik Kimia/Kimia Analisa 5. Kabag Keuangan dan Umum Sarjana Ekonomi/FISIP/Hukum 6. Kasie Produksi & Pengendalian Proses Sarjana Teknik Kimia 7. Kasie Teknik &Pemeliharaan Peralatan Sarjana Teknik Mesin/Elektro 8. Kasie Utilitas Sarjana Teknik Kimia 9. Kasie Laboratorium Sarjana Teknik/D3 Teknik Kimia 10. Kasie Pengendalian Limbah Sarjana Teknik Kimia/Lingkungan 11. Kasie Administrasi Sarjana/D3 Kesekretariatan 12. Kasie Akuntansi Sarjana Ekonomi 13. Kasie Personalia & Humas Sarjana/D3 FISIP/Hukum 14. Kasie Pembellian & Pembayaran Sarjana/D3 Ekonomi 15. Kasie Keamanan SMU/ Sederajat 16. Kepala Regu D3 Kimia/Mesin/Elektro
  76. 76. 76 17. Kepala Regu Keamanan SMU/ Sederajat 18. Operator & Karyawan STM/SMU/Sederajat 19. Sekretaris Akademi Sekretaris 20. Sopir, Cleaning Service SD/SMP/SMU 5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji Penentuan Jumlah Karyawan Kapasitas Produksi sorbitol = 130.000 ton/tahun ( 1 tahun = 330 hari ) = 130.000 ton/tahun × 1 tahun / 330 hari = 394 ton / hari Dari gambar 6-8 Peters and Timmerhauss, untuk kapasitas 394 ton / hari diperoleh karyawan proses sebanyak 60 manhour/(hari)(processing step). Dalam perancangan pabrik sorbitol proses hidrogenasi katalitik terdapat 4 tahapan proses, yaitu 1. Penyimpanan bahan baku 2. Penyiapan bahan baku 3. Proses dalam reactor 4. Pemurnian produk Jumlah karyawan proses adalah 60 × 4/ 24 = 10 orang / shift. Direncanakan terdapat 4 shift. Jadi total karyawan proses adalah 10 × 4 = 40 orang. Sehingga untuk perincian jumlah karyawan dapat dilihat dalam tabel 5.3. Gaji Karyawan Gaji untuk masing-masing golongan karyawan adalah seperti yang terinci dalam tabel 5.4. Tabel 5.3. Perincian Jumlah Karyawan No. Jabatan ∑org/shift ∑ total 1. Manajer - 1 2. Staff Ahli - 2 3 Kabag Produksi dan Teknik - 1 4. Kabag Pengendalian Mutu - 1
  77. 77. 77 5. Kabag Keuangan dan Umum - 1 6. Kasie Produksi & Pengendalian Proses - 1 7. Kasie Teknik &Pemeliharaan Peralatan - 1 8. Kasie Utilitas - 1 9. Kasie Laboratorium - 1 10. Kasie Pengendalian Limbah - 1 11. Kasie Administrasi - 1 12. Kasie Akuntansi - 1 13. Kasie Personalia & Humas - 1 14. Kasie Pembellian & Pembayaran - 1 15. Kasie Keamanan - 1 16. Kepala Regu Produksi & Pengendalian Proses 1 4 17. Operator Produksi & Pengendalian Proses 10 40 18. Kepala Regu Utilitas 1 4 19. Operator Utilitas 8 32 20. Kepala Regu Teknik & Pemeliharaan Peralatan 1 4 21. Operator Teknik & Pemeliharaan Peralatan 5 20 22. Kepala Regu Laboratorium 1 4 23. Operator Laboratorium 6 24 24. Kepala Regu Pengendalian Limbah 1 4 25. Operator Pengendalian Limbah 5 20 26. Kepala Regu Keamanan 1 4 27. Karyawan Keamanan 4 16 28. Karyawan Administrasi - 2
  78. 78. 78 Tabel 5.4 Perincian Golongan dan Gaji No. Jabatan Gaji/bulan (Rupiah) 1. Manajer 25.000.000 2. Staff Ahli 17.500.000 3. Kepala Bagian 10.000.000 4. Kepala Seksi 7.000.000 5. Kepala Regu 7.500.000 6. Kepala Regu Keamanan 2.000.000 7. Operator 2.500.000 8. Karyawan 2.300.000 9. Karyawan Keamanan 1.750.000 10. Sekretaris 3.500.000 11. Sopir 1.500.000 12. Cleaning Service 1.200.000 5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan Untuk meningkatkan kesejahteraan karyawan dan keluarganya, perusahaan memberikan fasilitas penunjang diantaranya adalah : 1. Fasilitas Kesehatan 29. Karyawan Keuangan - 2 30. Karyawan Personalia & Humas - 2 31. Karyawan Pembelian & Pemasaran - 5 32. Sekretaris - 1 33. Sopir - 10 34. Cleaning Service - 6 Jumlah Karyawan Total = 220
  79. 79. 79 Perusahaan memberikan fasilitas poliklinik yang berada di areal pabrik sebagai pertolongan pertaman bagi karyawan selama jam kerja. Biaya pengobatan karyawan yang menderita sakit akibat kecelakaan kerja ditanggung oleh perusahaan. Dan biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak akibat kecelakaan kerja atau keluarga ditanggung oleh perusahaan berdasarkan kebijaksanaan perusahaan. 2. Fasilitas Asuransi Perusahaan memberikan jaminan sosial dan perlindungan kepada karyawan terhadap hal yang tidak diinginkan, seperti asuransi JAMSOSTEK. 3. Fasilitas Koperasi Koperasi Karyawan didirikan untuk meningkatkan kesejahteraan karyawan dan memenuhi kebutuhan sehari-hari dengan harga yang relative murah. 4. Fasilitas Kantin Kantin disediakan untuk kepentingan makan bagi karyawan pada saat istirahat. 5. Fasilitas Peribadatan Perusahaan memberikan fasilitas tempat beribadah bagi para karyawan di areal pabrik seperti mushola 6. Cuti  Cuti tahunan diberikan kepadda karyawan selama 12 hari kerja dalam satu tahun  Cuti sakit diberikan kepada karyawan yang menderita sakit berdasarrkan keterangan dokter. 7. Peralatan Safety dan Pakaian Kerja Untuk menjaga keselamatan kerja karyawan pabrik, diberikan peralatan safety berupa safety helmet, safety shoes, masker, earr plug dan lain-lain. Pakaian kerja diberikan kepada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya. 5.8 Manajemen Perusahaan Manajemen perusahaan yang seringkali digunakan dalam suatu pabrik adalah manajemen produksi. Manajemen produksi memiliki fungsi utama yaitu menyelenggarakan semua kegiatan untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur penggunaan faktor-faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses produksi berjalan sesuai dengan yang direncanakan.

×