Kotek Der.pdf

PRA RANCANGAN PEMBUATAN SUSU YOGHURT DARI KACANG KEDELAI DENGAN KAPASITAS 8 TON/JAM KARYA AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Sains Terapan Program Studi Teknologi Kimia Industri FT-USU

O L E H BENNY SAMUEL NIM: 015201009

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR INTI SARI

i

DAFTAR ISI

ii

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN

I-1

1.1. Latar Belakang

I-1

1.2. Perumusan Masalah

I-3

1.3. Tujuan Rancangan

I-3

1.4. Manfaat Rancangan

I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

II-1

2.1. Komposisi Kimia Susu Kedelai

II-1

2.2. Lemak

II-2

2.3. Protein

II-4

2.4. Karbohidrat

II-5

2.5. Mineral Dan Vitamin

II-6

2.6. Masalah Yang Dihadapi Dalam Penggunaan Kedelai Sebagai Bahan Pangan 2.7. Bahan Tambahan Dalam Pembuatan Yoghurt

II-7 II-8

2.7.1. Susu Skim

II-8

2.7.2. Gula

II-8

Universitas Sumatera Utara

2.7.3. Gum Arab

II-9

2.7.4. Potassium Sorbat

II-10

2.7.5. CaCl 2

II-10

2.7.6. Starter (Mikroba Yang Aktif Pada Fermentasi)

II-11

2.8. Deskripsi Proses BAB III NERACA BAHAN

II-13 III-1

3.1. Hammer Mill (C-110)

III-1

3.2. Bak Perendaman I (F-130)

III-2

3.3. Bak Perendaman II (F-150)

III-2

3.4. Bak Pencuci (F-160)

III-3

3.5.Tangki Rebus (Q-170)

III-3

3.6. Ketel Adukan (Q-200)

III-3

3.7. Filter Press (H-210)

III-4

3.8. Agitator I (M-220)

III-4

3.9. Fermentor (F-230)

III-5

3.10. Agitator II (M-250)

III-5

BAB IV NERACA PANAS

IV-1

4.1. Bak Perendaman I (F-130)

IV-1

4.2. Tangki Rebus (Q-170)

IV-1

4.3. Ketel Adukan (Q-200)

IV-2

4.4. Agitator I (M-220)

IV-2

4.5. Fermentor (F-230)

IV-3

4.6. Agitator II (M-250)

IV-3

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

V-1

Universitas Sumatera Utara

5.1. Gudang (F-100)

V-1

5.2. Loading Ramp (J-101)

V-1

5.3. Screw Conveyor I (J-102)

V-2

5.4. Hammer Mill (C-110)

V-2

5.5. Bak Perendaman I (F-130)

V-3

5.6. Screw Conveyor II (J-131)

V-3

5.7. Filter Press (H-210)

V-4

5.8. Tangki CaCl 2

V-4

5.9. Tangki NaHCO 3

V-5

5.10. Bak Perendaman II (f-150)

V-5

5.11. Bak Pencuci (F-160)

V-6

5.12. Tangki Perebusan (Q-170)

V-6

5.13. Ketel Adukan (Q-200)

V-6

5.14. Agitator I (M-220)

V-7

5.15. Fermentor (F-200)

V-7

5.16. Inkubator

V-8

5.17. Gudang Pengemasan

V-8

5.18. Gudang Penyimpanan

V-8

5.19. Pompa NaHCO 3

V-9

5.20. Pompa CaCl 2

V-9

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VI-1

6.1. Instrumentasi

VI-1

6.2.Keselamatan Kerja

VI-5

6.3. Keselamatan Kerja Pada Unit Utilitas Pabrik Pembuatan Yoghurt

Universitas Sumatera Utara

Dari Kacang Kedelai

VI-6

6.3.1. Pencegahan Terhadap Kebakaran Dan Ledakan

VI-7

6.3.2. Peralatan Perlindungan Diri

VI-7

6.3.3. Keselamatan Kerja Terhadap Listrik

VI-8

6.3.4. Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan

VI-8

6.3.5. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis

VI-9

BAB VII UTILITAS

VII-1

7.1. Kebutuhan Uap (Steam)

VII-1

7.2. Kebutuhan Air

VII-2

7.2.1. Pengendapan

VII-3

7.2.2. Klarifikasi

VII-4

7.2.3. Filtrasi

VII-5

7.2.4. Demineralisasi

VII-5

7.2.5. Deaerasi

VII-9

7.3. Kebutuhan Bahan Kimia

VII-9

7.4. Kebutuhan Listrik

VII-10

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar

VII-10

7.6. Pencemaran Yang Terjadi Dan Cara Penanggulangannya

VII-11

7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas

VII-14

7.7.1. Pompa Air Sumur Bor (L-411)

VII-14

7.7.2. Bak Pengendapan (H-410)

VII-14

7.7.3. Clarifier (H-420)

VII-15

7.7.4. Tangki Pelarutan Alum (M-421)

VII-15

7.7.5. Tangki Pelarutan Soda Abu (M-422)

VII-16

Universitas Sumatera Utara

7.7.6. Pompa Bak Pengendapan (L-421)

VII-16

7.7.7. Sand Filter (H-430)

VII-17

7.7.8. Pompa Clarifier (L-431)

VII-17

7.7.9. Menara Air (F-440)

VII-18

7.7.10. Pompa Sand Filter (L-441)

VII-19

7.7.11. Kation Exchanger (T-450)

VII-19

7.7.12. Tangki Pelarutan H 2 SO 4 (M-451)

VII-20

7.7.13. Pompa Menara Air (L-451)

VII-20

7.7.14. Anion Exchanger (F-460)

VII-21

7.7.15. Tangki Pelarutan NaOH

VII-21

7.7.16. Pompa Kation Exchanger (L-461)

VII-22

7.7.17. Tangki Kaporit (F-490)

VII-23

7.7.18. Tangki Penampungan Air Umpan Ketel (F-500)

VII-23

7.7.19. Pompa Air Umpan Ketel (L-501)

VII-24

7.7.20. Deaerator (E-510)

VII-24

7.7.21. Pompa Deaerator (L-511)

VII-25

7.7.22. Boiler (E-250)

VII-25

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

VIII-1

8.1. Lokasi Pabrik

VIII-1

8.2. Tata Letak Pabrik

VIII-3

8.3. Kebutuhan Areal Untuk Pendirian Pabrik

VIII-4

BAB IX ORGANISASI MANAJEMEN PERUSAHAAN

IX -1

9.1. Organisasi Dan Manajemen

IX-1

9.2. Bentuk Badan Usaha

IX-1

Universitas Sumatera Utara

9.2.1. Badan Usaha Perorangan (Single Proprietorship)

IX-2

9.2.2. Badan Usaha Persekutuan (Partnership)

IX-2

9.2.3. Badan Usaha Perseorangan (Corporation)

IX-5

9.2.4. Koperasi (Coperative)

IX-5

9.2.5. Badan Usaha Milik Negara (BUMN)

IX-6

9.2.6. Penggabungan Badan Usaha (Joint Venture)

IX-6

9.3. Bentuk Struktur Organisasi

IX-6

9.4. Uraian Tugas Wewenang Dan Tanggung Jawab

IX-7

9.4.1. Direktur

IX-8

9.4.2. Kepala Bagian Produksi Dan Laboratorium

IX-8

9.4.3. Kepala Bagian Personalia Dan Pemasaran

IX-9

9.4.4. Sekretaris

IX-9

9.5. Sistem Kerja Dan Tenaga Kerja

IX-9

9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja

IX-10

9.7. Jumlah, Tingkat Pendidikan Dan Gaji Tenaga Kerja

IX-10

BAB X ANALISA EKONOMI

X-1

10.1. Modal Investasi

X-1

10.1.1. Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI)

X-2

10.1.2. Modal Kerja/Working Capital

X-3

10.2. Hasil Penjualan

X-4

10.3. Biaya Produksi Tetap

X-4

10.3.1. Biaya Tetao/Fixed Cost

X-4

10.3.2. Biaya Variabel/Variabel Cost (VC)

X-5

10.4. Perkiraan Laba/Rugi Usaha

X-5

Universitas Sumatera Utara

10.5. Aspek Analisa Ekonomi

X-5

10.5.1. Profit Margin (PM)

X-5

10.5.2. Break Event Point

X-6

10.5.3. Return On Investment (ROI)

X-6

10.5.4. Pay Out Time (POT)

X-7

10.5.5. Return On Network (RON)

X-7

10.5.6. Internal Rate On Return (IRR)

X-7

BAB XI KESIMPULAN

XI-1

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Dari Berbagai Jenis Susu Dalam 100 gr Bahan II-2 Tabel 2.2. Susunan Asam Lemak Kacang Kedelai

II-3

Tabel 2.3. Perbandingan Kandungan Asam-Asam Amino Essensial Pada Protein Kacang Kedelai Dengan Daging Sapi

II-5

Tabel 2.4. Komposisi Karbohidrat Kedelai

II-6

Tabel 2.5. Pembentukan Asam Pada Susu Skim Oleh Streptococcus Dan Lacobacillus Serta Kombinasi Keduanya Selama Fermentasi Pada Suhu Inkubasi 45oC

II-12

Tabel 3.1. Hammer Mill (C-110)

III-1

Tabel 3.2. Bak Perendaman I (F-130)

III-2

Tabel 3.3. Bak Perendaman II (F-150)

III-2

Tabel 3.4. Bak Pencuci (F-160)

III-3

Tabel 3.5. Tangki Rebus (Q-170)

III-3

Tabel 3.6. Ketel Adukan (Q-200)

III-3

Tabel 3.7. Filter Press (H-210)

III-4

Tabel 3.8. Agitator I (M-220)

III-4

Tabel 3.9. Fermentor (F-230)

III-5

Tabel 3.10. Agitator II (M-250)

III-5

Tabel 4.1. Bak Perendaman I (F-130)

IV-1

Tabel 4.2. Tangki Rebus (Q-170)

IV-1

Tabel 4.3. Ketel Adukan (Q-200)

IV-2

Tabel 4.4. Agitator I (M-220)

IV-2

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.5. Fermentor (F-230)

IV-3

Tabel 4.6. Agitator II (M-250)

IV-3

Tabel 6.1. Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt Dari Kacang Kedelai

VI-4

Tabel 7.1. Kualitas Sumur Bor PKS PTPN IV Kebun Adolina

VII-2

Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah Pabrik Pembuatan Minuman Kesehatan Yoghurt

VIII-5

Tabel 9.1. Jumlah, Tingkat Pendidikan dan Gaji Tenaga Kerja

IX-10

Tabel 10.1. Modal Investasi Tetap (MIT/FCI)

X-2

Tabel 10.2. Perincian Modal Kerja (Working Capital)

X-3

Tabel 10.3. Perincian Biaya Tetap

X-4

Tabel 10.4. Rincian Biaya Variabel

X-5

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Didalam upaya peningkatan gizi masyarakat, susu dan hasil olahannya merupakan bahan makanan yang mempunyai peranan penting terutama sebagai sumber protein. Susu dan hasil olahannya merupakan bahan pangan yang sangat baik sebagai sumber protein yang dikandungnya dapat dicerna dan diserap oleh tubuh. Akan tetapi sebagian masyarakat yang sejak kecil tidak terbiasa meminum susu atau mengkonsumsinya, sehingga didalam sistem pencernaannya tidak terdapat enzim laktase. Enzim ini diperlukan untuk mencerna laktosa yang kadarnya cukup tinggi pada susu. Orang yang tidak memiliki enzim laktase dalam sistem pencernaannya, jika mengkonsumsi susu dapat mengakibatkan laktose intolerance. Masalah laktose intolerance dapat diatasi dengan mengkonsumsi hasil olahan fermentasi susu dimana laktosanya telah dirombak atau difermentasi. Salah satu hasil olahan fermentasi susu yang sangat populer dan digemari masyarakat negara maju namun kurang populer di Indonesia adalah Yoghurt. Bentuk dari youghurt ini mirip bubur atau es krim yang rasanya agak asam. Pada umumnya yoghurt dibuat dari susu segar dengan penambahan susu skim dan gula hingga total solid menjadi 15-18%. Untuk menurunkan biaya pembuatan yoghurt yang cukup mahal, telah dibuat yogurt dari campuran susu dengan bahan-bahan lain misalnya dengan susu kedelai yang disebut dengan soyghurt. Susu kedelai merupakan salah satu jenis bahan yang kandungan gizinya cukup tinggi, terutama protein yang tersusun oleh asam-asam amino essensial yang sangat dibutuhkan oleh pertumbuhan dan memelihara tubuh, Selain itu kedudukan susu kedelai dimasa depan akan menjadi semakin penting, hal ini dimungkinkan karena beberapa keunggulan yang dimilikinya yaitu tidak mengandung laktosa, proteinnya tidak menimbulkan alergi, rendah lemak, bebas kolesterol, bergizi tinggi, teknologi pembuatan relatif mudah, biaya produksi relatif murah serta dapat diolah lebih lanjut menjadi es krim. Yoghurt dan lain-lain.

Universitas Sumatera Utara

Namun demikian, ada beberapa faktor yang menyebabkan produk olahan kedelai kurang disukai, antara lain bau langau, rasa pahit dan rasa seperti kapur. Kedelai juga mengandung sejenis oligosakarida yang tidak bisa dicerna oleh tubuh dan menyebabkan flatulensi (perut kembung). Selain itu kedelai juga mengandung zat anti nutrisi (antitripsin, fitat, saponin, hemaglutin) yang membatasi kapasitas protein untuk diserap oleh tubuh. Untunglah senyawasenyawa tersebut mudah diatasi dengan proses perendaman, perebusan atau fermentasi sehingga aman dikonsumsi manusia. Diversifikasi produk olahan susu kedelai sesuai selera, dengan susu hewani lainnya bisa dijadikan soygurt yang bersifat probiotik, yakni bakteri yang menguntungkan kesehatan. Setelah diolah menjadi soyghurt, susu kedelai menjadi lebih awet, selain itu juga lebih berkhasiat sebagai minuman fungsional dan untuk meningkatkan penerimaan masyarakat terhadap soyghurt telah banyak dilakukan usaha misalnya dengan penambahan penstabil. Gum arab dapat digunakan untuk memperbaiki kekentalan /viskositas, tekstur dalam bentuk makanan. Didalam Industri pangan gum arab digunakan sebagai pengikat aroma, penstabil dan pengemulsi, dan untuk meningkatkan daya tarik terhadap soygurt sering ditambahkan flavour buah.

1.2 Perumusan Masalah Sehubungan dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan minuman kesehatan maka dirancanglah Pabrik Pembuatan Yoghurt dengan kapasitas 8 ton/jam.

1.3 Tujuan Rancangan Sebagai ilmu keteknikan, maka Teknologi Kimia Industri membidangi perancangan (design) konstruksi, operasi peralatan, serta proses pengolahan bahan mentah atau bahan baku menjadi produk yang berdaya guna untuk bahan baku bagi proses berikutnya maupun untuk kebutuhan masyarakat. Tujuan Rancangan Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai adalah juga untuk mengaplikasikan Ilmu Teknologi Kimia Industri yang meliputi neraca massa, neraca energi, operasi teknik kimia, utilitas, dan bagian ilmu Teknologi Kimia Industri lainnya yang

Universitas Sumatera Utara

penyajiannya disajikan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt Dari Kacang Kedelai dengan Kapasita 8 ton/jam.

1.4 Manfaat Rancangan Berdasarkan tujuan Rancangan dapat diketahui mengenai kelayakan (feasibility) dari Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai dengan kapasitas 8 ton/jam. Disamping itu manfaat rancangan ini adalah meningkatkan kesehatan masyarakat, menciptakan lapangan kerja dan menambah anggaran daerah.

Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

2.1. Komposisi Kimia Susu Kedelai Susu kedelai atau susu nabati dikenal di negara Cina sebagai air dadih kedelai atau hasil ekstraksi kacang kedelai yang telah lama dikonsumsi menjadi minuman yang sangat populer karena mempunyai nilai gizi yang cukup tinggi dibandingkan dengan susu hewani (Sibuea, 1990 didalam Sidabutar, 1994). Di Indonesia pengolahan susu kedelai juga dikembangkan, dimana dengan kandungan protein 2,5-3% dapat dijadikan semacam minuman ringan (soft drink) yang sangat bermanfaat bagi kesehatan anak-anak. Bagi balita yang kekurangan gizi, susu kedelai dapat mengisi kekurangan gizi tersebut. Dimana, dengan meminum dua gelas susu kedelai sudah terpenuhi 30% dari kebutuhan protein perhari (Saraswati, 1986). Dipandang dari segi gizi, susu kedelai yang dibuat dengan kadar protein 3% mempunyai nilai gizi mendekati susu, kedelai mengandung provitamin A serta mengandung vitamin B kompleks tinggi, kecuali vitamin B 12 . Namun susu kedelai mempunyai kandungan kapur yang rendah kira-kira 18,5% dari susu sapi (Saraswati, 1986). Menurut Miller (1961), secara komersil susu kedelai pertama kali dikembangkan oleh suatu perusahaan susu di Shanghai pada tahun 1935. Perusahaan ini mula-mula mensterilisasikan susu kedelai hingga menyerupai susu sapi dan selanjutnya dibotolkan. Ada 2 macam susu kedelai yaitu berbentuk cairan dan berbentuk bubuk, cairan susu dipanaskan kemudian dikeringkan dengan II-1 Universitas Sumatera Utara

menggunakan spray drayer, sedangkan untuk memperoleh susu kedelai cair, setelah selesai penyaringan biasanya dimasak sampai mendidih atau diseterilkan dalam botol (Winarno dan Rahman, 1974). Komposisi kimia dari berbagai jenis susu dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.1. Komposisi Kimia Dari Berbagai Jenis Susu Dalam 100 gr Bahan Komponen

Susu Sapi

Susu Kedelai

Susu Kerbau

Kalori (kal)

61

41

60

Protein (g)

3,2

3,5

6,3

Lemak (g)

3,2

2,5

12

Karbohidrat (g)

4,3

5

7,1

Kalsium (mg)

143

50

216

Fosfor (mg)

60

45

101

Besi (mg)

133

0,7

0,2

Vitamin A (SI)

130

200

80

Vitamin B 1 (mg)

0,03

0,08

0,04

Vitamin C (mg) Air (g)

1

2

1

88,3

87

73,8

Sumber : Departemen Kesehatan RI., (1992).

2.2. Lemak Lemak pada kedelai sebagian besar terdiri dari asam lemak tidak jenuh dan sisanya berupa asam lemak jenuh. Asam lemak tidak jenuh yang terdapat pada kedelai berupa asam linoleat, asam oleat, asam linoleat dan arakidonat. Asam lemak jenuh yang terdapat pada kedelai terdiri dari asam palmitat, stearat, arakidat dan asam laurat. Selain itu kedelai juga mengandung lemak dalam bentuk fosfolipida yaitu lemak yang mengandung gugusan fosfor. Lemak-lemak tersebut adalah lesitin dan sepalin. Lesitin adalah fosfolipida yang merupakan zat

Universitas Sumatera Utara

pengemulsi alami yang terdapat dalam kedelai kira-kira 2 persen (Soemaatmadja, 1978). Kedelai mengandung sekitar 18-20% lemak dan dari jumlah tersebut terdiri dari asam lemak tidak jenuh yang bebas kolesterol. Disamping itu, didalam lemak kedelai terkandung beberapa fosfolid yang penting yaitu lesitin, sepalin dan lipositol (Koswara, 1992). Menurut Somaatmadja (1978), kacang kedelai mempunyai kadar lemak yang cukup tinggi yaitu antara 14-24% dan rata-rata 18% adalah asam lemak tidak jenuh dan 15% asam lemak jenuh. Komposisi asam lemak yang terdapat pada kacang kedelai dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.2. Susunan Asam Lemak Kacang Kedelai Jenis Asam Lemak Jumlah (%) Asam Lemak Jenuh Asam Palmitat 7-10 Asam Stearat 2-5 Asam Arakidat 0,2-1 Asam Laurat 0-0,2 Asam Lemak tidak Jenuh Asam Linoleat 25-64 Asam Oleat 11-60 Asam Linolenat 1-12 Asam hexadekanoat 1-5 Sumber : Soemaatmadja, 1978. Oleh karena lemak kedelai tersebut mengandung asam lemak jenuh yang rendah dan asam lemak tidak jenuh yang tinggi, serta rendah dari kolesterol, maka orang-orang yang menggunakan kedelai sebagai sumber lemak akan lebih sedikit kemungkinannya menderita arteriosklerosis dibandingkan dengan sumber lemak yang lain seperti minyak kelapa dan minyak sawit (Shurleff dan Aoyagi, 1979).

Universitas Sumatera Utara

2.3. Protein Protein susu kedelai mempunyai asam amino yang mendekati susu sapi, sehingga dapat digunakan sebagai pengganti susu ibu atau sebagai pengganti susu bagi orang-orang yang alergi terhadap protein hewani (Winarno dan Rahman, 1974). Susu kedelai dan susu sapi mempunyai kandungan protein yang kira-kira sama yaitu 3,5-4% dan perbandingan susunan asam amino mempunyai kesesuaian yang baik. Dengan sedikit suplementasi khusus dapat menggantikan secara baik susu sapi (Sibuea, 1990 di dalam Sidabutar, 1994). Kedelai mengandung asam-asam amino lisin yang tinggi metionin yang rendah, sementara asam amino lisin justru merupakan asam amino yang paling rendah jumlahnya diantara asam amino esensial dalam protein nabati. Hal ini menunjukkan kedelai merupakan pelengkap yang baik untuk makanan sereal yang kurang lisin, tetapi kaya metionin (Basuki dan Hardjo, 1979). Kandungan

asam-asam

amino

essensial

protein

kacang

kedelai

dibandingkan dengan susunan asam amino daging sapi dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.3. Perbandingan Kandungan Asam-asam Amino Essensial pada Protein Kacang Kedelai dengan Daging Sapi Asam Amino Kacang Kedelai Isoleusin 320 Leusin 480 Lysin 400 Phinilalanin 320 Metionin 80 Threonin 250 Tryptofan 90 Valin 350 Sumber : Winarno dan Rahman, (1974).

Daging Sapi 327 512 546 257 155 276 73 347

Universitas Sumatera Utara

2.4. Karbohidrat Kedelai mengandung karbohidrat yang tidak dicerna oleh tubuh seperti sellulosa, pentosa, galaktosa, rafinosa, dan hemiselulosa. Bagian yang dapat dicerna dalam jumlah yang kecil sedangkan yang sulit dicerna terdapat dalam jumlah banyak (Suliantari dan Rahayu, 1990). Koswara (1992), menyatakan kedelai mengandung karbohidrat sekitar 10%. Dari kandungan tersebut, berarti hanya 12-14% saja yang dapat digunakan tubuh secara biologis. Karbohidrat pada kedelai terdiri atas golongan oligosakarida dan golongan polisakarida. Golongan oligosakarida terdiri dari sukrosa, stakiosa, dan rafinosa yang larut dalam air. Sedangkan golongan polisakarida terdiri dari arabinogalaktan dan bahan-bahan sellulosa. Jenis dan jumlah karbohidrat pada kedelai dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.4. Komposisi Karbohidrat Kedelai Komponen Jumlah (% biji utuh) Sellulosa 4 Hemisellulosa 15 Stakiosa 3,8 Raffinosa 1,1 Sukrosa 5 Gula-gula lain Sedikit Sumber : Koswara, (1992).

2.5. Mineral Dan Vitamin Beberapa mineral yang terdapat pada kedelai antara lain adalah Fe, Na, K, Ca, P, Mg, S, Cu, Zn, Co, Mn dan Cl. Dan diantara mineral-mineral tersebut yang terpenting adalah Fe karena selain jumlahnya cukup tinggi, yaitu sekitar 0,9-1,5% Fe juga terdapat dalam bentuk yang langsung dapat digunakan untuk pembentukan hemoglobin darah (Suliantari dan Rahayu, 1990).

Universitas Sumatera Utara

Secara umum kedelai merupakan sumber vitamin B, karena kandungan vitamin B 1 , B 2 , niasin, peridoksin dan golongan vitamin B lainnya banyak terdapat di dalamnya. Vitamin lain yang terkandung dalam jumlah cukup banyak ialah vitamin E dan K. Sedangkan vitamin A dan D terkandung dalam jumlah yang sangat sedikit. Dalam kedelai muda terdapat vitamin C dengan kadar yang sangat rendah (Koswara, 1992).

2.6. Masalah Yang Dihadapi Dalam Penggunaan Kedelai Sebagai Bahan Pangan Masalah yang sering dihadapi dalam proses pembuatan minuman susu kedelai yaitu terdapatnya bau langu, stabilitas koloid yang kurang mantap dan adanya zat anti tripsin yang dapat menghambat daya cerna tripsin serta adanya asam pitat yang dapat menghambat penyerapan mineral (Susanto dan Saneto, 1994). Bau dan rasa langu merupakan salah satu masalah dalam pengolahan kedelai. Rasa langu yang tidak disukai ini diakibatkan oleh adanya enzim lipoksigenase pada kedelai. Hal ini terjadi karena enzim lipoksigenase menghidrolisis atau menguraikan lemak kedelai menghasilkan senyawa penyebab bau langu, yang tergolong dalam kelompok hexanol (Koswara, 1992). Menurut Smith dan Circle (1972), bahwa enzim lipoksigenase yang terdapat di dalam kedelai akan mengoksidasi lipid dan menghasilkan ethil vinil keton yang dapat menyebabkan langu pada kedelai tersebut. Disamping enzim lipoksigenase, kedelai juga mengandung enzim-enzim urease dan “Soybean Trypsin Inhibitor”. SBTI ini dapat mengganggu

Universitas Sumatera Utara

menghambat aktivitas enzim trypsin yang terdapat pada pencernaan tubuh manusia dan hewan sehingga daya serap tubuh terdapat protein akan terganggu atau terhambat. Adanya enzim urease dalam biji kedelai dapat menyebabkan pemecahan urea menjadi CO 2 dan NH 3 (Basuki dan Hardjo, 1979). 2.7. Bahan Tambahan Dalam Pembuatan Yoghurt 2.7.1. Gula Kelompok gula pada umumnya mempunyai rasa manis, tetapi masingmasing bahan dalam komposisi gula ini memiliki rasa manis rasa khas yang saling berbeda. Kekuatan rasa manis yang ditimbulkan oleh beberapa faktor yaitu jenis pemanis, konsentrasi, suhu, serta sifat mediumnya. Tujuan penambahan gula ini umumnya adalah memperbaiki flavor bahan makanan sehingga rasa manis yang timbul dapat meningkatkan kelezatan (Sudarmadji, 1982). Gula disamping sebagai sumber aroma (manis) juga merupakan sumber energi yang baik bagi mikroorganisme. Semakin besar jumlah gula yang ditambahkan maka substrat yang tersedia bagi mikroba semakin banyak, sehingga pertumbuhannya semakin banyak dan cepat, sehingga aktivitas mendegredasi laktosa dan bahan organik lainnya menjadi asam organik semakin tinggi pula (Harper dan Hall, 1976).

2.7.2. Gum arab Gum arab pada dasarnya merupakan polimer yang sangat banyak bercabang terdiri atas rangkaian satuan-satuan D-galaktosa, L-arabinosa, asam Dglukoronat, dan L-Ramnosa. Berat molekulnya 250.000–1.000.000 (Tranggono, 1990).

Universitas Sumatera Utara

Gum yang diperoleh dari tumbuh-tumbuhan adalah polimer kompleks dari berbagai gula dan gula turunan asam uronik. Semua gum bersifat hidrofilik sehingga dapat membentuk larutan koloid atau membentuk gel. Yang termasuk gum adalah gum arab, gum karayu, locust bean gum, gum tragacant, gum guar dan ganggang laut turunan algin (Charley, 1982). Gum arab dapat digunakan untuk memperbaiki kekentalan atau viskositas, tekstur dalam bentuk makanan. Selain itu gum arab dapat mempertahankan flavor dari bahan yang dikeringkan dengan pengering semprot. Dalam hal ini gum arab membentuk lapisan partikel flavor, sehingga melindungi dari oksidasi dan absorbsi air dari udara. Di dalam industri pangan gum arab digunakan sebagai pengikat aroma, penstabil, pengemulsi dalam pembuatan es krim (Tranggono, 1990). Gum arab secara komersil dipisahkan berdasarkan warna, yang berwarna sangat pucat mempunyai harga yang sangat tinggi, terutama untuk konfeksioneri, gum dengan warna yang lebih gelap biasanya mempunyai rasa yang kurang menyenangkan (Minifie, 1989). Menurut Blanshard (1979), fungsi gum di dalam produk bahan pangan adalah sebagai perekat, alat pengikat, alat penjernih, alat penguat, alat pelapis alat pembusa, alat penyatu atau penggabung dan sebagainya. Namun fungsi yang umum dari gum adalah pengental dan alat penstabil.

2.7.3. Potasium Sorbat Sorbat biasanya digunakan dalam bentuk garam kalium dan mampu menghambat berbagai jenis kapang dan khamir. Berbeda dengan asam benzoat,

Universitas Sumatera Utara

sorbat lebih efektif pada pH yang relatif tinggi. Sorbat digunakan pada roti dan kue, juga pada Intermediate Moisture Food (IMF) sebagai anti jamur (Winarno, 1993). Asam sorbat dapat mencegah pertumbuhan kapang dan bakteri dengan cara menginaktifkan enzim dehidrogenase untuk diperlukan oleh mikroba tersebut untuk metabolisme karbohidrat dan asam-asam lemak. Asam sorbat, kalium sorbat, atau natrium sorbat sering digunakan di dalam makanan untuk mencegah pertumbuhan kapang (Winarno, 1980). Asam sorbat berdisosiasi di dalam sel mikroorganisme yang mengganggu pH sitoplasma dan akan menyebabkan denaturasi protein mikroba sehingga metabolisme dalam selnya akan terhambat bahkan merusak inti selnya. Pemberian asam sorbat menonaktifkan enzim dehidrogenasi yang diperlukan mikroba dalam metabolisme karbohidrat, asam lemak, dan lain-lain (Hanafiah, 1978).

2.7.4. CaCl 2 Didalam susu, kalsium berikatan dengan kasein membentuk kalsium kaseinat yang bila diperlakukan dengan asam, ikatan tersebut akan lepas dan kasein akan menggumpal. Kalsium kaseinat yang berbentuk globulin mempunyai diameter 40-300 mµ yang disebut misella (Harper dan Hall, 1976). Dengan adanya asam, baik yang ditambahkan maupun hasil perombakan mikroba (asam laktat, asam lemak dan asam amino) kasein akan lepas dari kalsium dan mengendap. Alkohol dapat bertindak sebagai ”dehidrating agent” yang menarik air dari kasein sehingga kalsium kaseinat akan mengendap dan menggumpal (Harper dan Hall,1976).

Universitas Sumatera Utara

2.7.5. Starter (Mikroba Yang Aktif Pada Fermentasi). Jenis mikroba fermentatif memegang peranan yang sangat penting pada pemeraman dan pembentukan aroma yang khas untuk berbagai jenis hasil olahan susu seperti keju, asam-asam, kefir dan yoghurt (Harper dan Hall, 1976). Pada permulaan fermentasi dimana starter yang ditambah mengandung kedua jenis bakteri dalam perbandingan yang sama (1 : 1), Streptococcus thermophillus lebih cepat tumbuh dari Lactobasillus bulgaricus. Setelah ratio antara Streptococcus thermopillus dan Lactobasillus bulgaricus mencapai 3 : 1, produk asam laktat telah cukup tinggi untuk menghambat pertumbuhan Streptococus thermophilus, tetapi merangsang pertumbuhan Lactobacillus bulgaricus hingga akhirnya mencapai keseimbangan populasi dengan ratio 1 : 1 (Winarno, 1982). Menurut Pederson (1979), pertumbuhan Streptococcus thermopilus akan berhenti pada keasaman (sebagai asam laktat) media 0,7–1%. Pada keasaman ini bakteri Lactobacillus bulgaricus yang lebih cepat sampai keasaman 2,5-3%. Pada fermentasi susu skim yang terjadi pada yoghurt, bakteri Streptococcus thermopilus dan Lactobacillus bulgaricus akan tumbuh secara sinergis, dimana fermentasi yang berlangsung lebih cepat bila keduanya berada secara bersamasama seperti terlihat pada tabel berikut : Tabel 2.5. Pembentukan Asam pada Susu Skim oleh Streptococcus dan Lactobasillus serta Kombinasi Keduanya Selama Fermentasi pada Suhu Inkubasi 45oC Inokulum Total Asam Setelah Fermentasi (Jam) 0 1 2 3 Streptococcus thermophillus (2%) 0.19 0.22 0.22 0.27 Lactobasillus bulgaricus (2%) 0.99 0.21 0.26 0.39 Gabungan (1%) 0.90 0.23 0.42 0.70 Sumber : Harper dan Hall, 1976

Universitas Sumatera Utara

Pada Tabel 2.5. dapat dilihat bahwa dengan jumlah yang sama, kombinasi Streptococus thermopillus dan Lactobacillus bulgaricus (1+1)% menghasilkan total asam yang lebih tinggi dibandingkan secara sendiri-sendiri dengan jumlah yang sama (2%). Disamping bakteri-bakteri yang merombak laktosa, pada fermentasi susu juga tumbuh bakteri yang menghasilkan asam sitrat yang dikenal dengan nama Citric Acid Fermentatif (CAF) bakteri. Bakteri CAF antara lain Leuconostoc ceremonis yang menghasilkan asam sitrat, glukosa, galaktosa dan laktosa. Dan juga Lactobasillus dexatranicum yang menghasilakan asam sitrat dari glukosa, galaktosa, laktosa dan sukrosa. Streptococus lactis sub sp diacetylactis juga aktif pada fermentasi susu yaitu asam merombak asam sitrat menjadi diacetyl, dan bahan organik lain yang mudah menguap yang merupakan aroma yang khas dari hasil olah susu yang difermentasi (Harper dan Hall, 1976).

2.7. Deskripsi Proses Kacang kedelai yang telah disortir ditimbun dalam loading ramp (J-102) kemudian kacang kedelai ditransformasikan ke dalam hammer mill (C-110), pada hammer mill kacang kedelai dikupas cangkang kedelai diumpankan ke incinerator (A-120) untuk dibakar dan kernel kedelai direndam pada bak perendaman I (F130) dengan temperatur 90oC selama 30 menit. Kernel hasil rendaman ditransformasikan ke bak perendaman II (F-150) dengan larutan NaHCO 3 0,5% dengan perbandingan 3 : 1 selama 15 menit. Hasil rendaman dari bak II dicuci pada bak rendaman III dengan air bersih yang mengalir. Hasil cucian kernel

Universitas Sumatera Utara

kedelai direbus pada ketel rebusan dengan steam sampai kernel kedelai benarbenar lunak, setelah itu kernel kedelai diumpankan ke ketel adukan, pada alat ini kernel diblender dengan penambahan air panas 90oC. Perbandingan antara kernel kedelai dengan air panas adalah 1 : 8. Hasil belender kemudian dipompakan ke alat filter press (H-210), pada alat ini hasil adukan dipress dan ampas diumpankan kepengolahan limbah, sedangkan hasil pengepresan (susu kedelai) diumpankan ke Agitator I (M-220). Pada Agitator I ini susu kedelai ditambah gula 1% dan susu skim 16% kemudian hasil dari pencampuran diumpankan ke tangki Fermentor (F230) kemudian didinginkan sampai temperatur 40oC, kemudian ditambah gum arab 0,1% dan bibit starter dimasukkan 1,5% kemudian diaduk. Hasil adukan diumpankan ke tangki agitator II pada tangki ini hasil campuran ditambah CaCl 2 sebanyak 3,5% dan potasium sorbat 500 ppm, kemudian disimpan pada inkubator (F-300) dan diinokulasi pada suhu 27oC selama 12-13 jam dan disimpan dalam botol dan dipasarkan.

Universitas Sumatera Utara

BAB III NERACA BAHAN

Kapasitas pengolahan : 8 ton/jam Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan Massa

: Kilogram (kg)

3.1. Hammer Mill (C-110) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Komposisi Alur 1

Alur 2

Alur 3

Biji kedelai

8000

-

-

Cangkang

-

-

4160

Kernel

-

3840

-

Sub Total

8000

3840

4160

TOTAL

8000

8000

III-1

Universitas Sumatera Utara

3.2. Bak Perendaman I (F-130) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Komposisi Alur 2

Alur 4

Alur 5

Alur 6

Biji kedelai

-

-

-

-

Cangkang

-

-

-

-

3840

-

-

3840

-

7680

7680

-

3840

7680

7680

3840

Kernel Air Sub Total TOTAL

11.520

11.520

3.3. Bak Perendaman II (F-150) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Komposisi

Kernel

Alur 6

Alur 7

Alur 8

Alur 9

3840

-

-

3840

Air

-

11.462,4

11.462,4

-

NaHCO 3

-

57,6

57,6

-

3840

11.520

11.520

3840

Sub Total TOTAL

15.360

15.360

Universitas Sumatera Utara

3.4. Bak Pencuci (F-160) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Komposisi

Kernel

Alur 9

Alur 10

Alur 11

Alur 13

3840

-

3840

-

-

3840

-

3840

3840

3840

3840

3840

Air Sub Total TOTAL

7680

7680

3.5. Tangki Rebus (Q-170) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Komposisi

Kernel Air Sub Total

Alur 11

Alur 12

Alur 14

3840

-

3840

-

3840

3840

3840

3840

7680

TOTAL

7680

7680

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

3.6. Ketel Adukan (Q-200)

Komposisi

Kernel Air Sub Total TOTAL

Alur 14

Alur 15

3.840

-

3.840

-

30.720

30.720

3.840

30.720

34.560

34.560

Alur 16

34.560

Universitas Sumatera Utara

3.7. Filter Press (H-210) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Komposisi Alur 16

Alur 17

Alur 18

3.840

-

-

Air

30.720

-

-

Susu kedelai

-

-

31.104

Ampas

-

3.456

-

Sub Total

34.560

3.456

31.104

TOTAL

34.560

Kernel

34.560

3.8. Agitator I (M-220) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam

Komposisi

Susu kedelai Gula Sub Total TOTAL

Alur 18

Alur 20

Alur 21

31.104

-

31.104

-

311,04

311,04

31.104

311,04

31.415,04

31.415,04

31.415,04

Universitas Sumatera Utara

3.9. Fermentor (F-230) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam

Komposisi Alur 21

Alur 22

Alur 23

Alur 24

Susu kedelai

31.104

-

-

31.104

Gula

311,04

-

-

311,04

Gum arab

-

-

31,42

31,42

Bibit Starter

-

471,23

-

471,23

Sub Total

31.415,04

471,23

31,42

TOTAL

31.886,27

31.886,27 31.886,27

3.10. Agitator II (M-250) Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam

Komposisi Alur 24

Alur 25

Alur 26

Alur 27

Susu kedelai

31.104

-

-

31.104

Gula

311,04

-

-

311,04

Gum arab

31,42

-

-

31,42

Bibit Starter

471,23

-

-

471,23

CaCl 2

-

-

1.116,02

Potasium Sorbat

-

15,94

-

Sub Total

31.886,27

15,94

1.116,02

TOTAL

33.018,23

1.116,02 15,94 33.018,23 33.018,23

Universitas Sumatera Utara

BAB IV NERACA PANAS

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan panas

: Kilo joule (kJ)

4.1. Bak Perendaman I (F-130) Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Komposisi

Kernel

Alur 2

Alur 4

Alur 5

Alur 6

390.796,8

-

6.718.848

3.907.968

-

671.884,8

-

-

390.796,8

671.884,8

6.718.848

3.907.968

-

-

Air Sub total Panas yang dibutuhkan

956.413,4

TOTAL

10.626.816

10.626.816

4.2. Tangki Rebus (Q-170) Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Komposisi

Kernel Air Sub Total

Alur 11

Alur 12

Alur 14

390.796,8

-

2.735.577,6

-

671.884,8

-

390.796,8

671.884,8

2.735.577,6

Panas yang dibutuhkan

1.672.896

-

TOTAL

2.735.577,6

2.753.577,6

IV-1

Universitas Sumatera Utara

4.3. Ketel Adukan (Q-200) Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Komposisi

Kernel Air Sub Total

Alur 14

Alur 15

2.753.577,6

-

4.298.764,8

-

40.313.088

29.562.931,2

2.753.577,6

40.313.088

33.861.696

Panas yang dilepas TOTAL

Alur 16

-

9.186.969,6

43.048.665,6

43.048.665,6

4.4. Agitator I (M-220) Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Komposisi

Susu kedelai Gula Sub Total Panas yang dilepas TOTAL

Alur 18

Alur 20

Alur 21

7.821.411,84

-

6.114.921,984

-

3.401,22

29.250,513

7.821.411,84

3.401,22

6.144.172.497

-

1.680.640,563

7.824.813,060

Universitas Sumatera Utara

4.5. Fermentor (F-230) Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Komposisi

Susu kedelai Gula

Alur 21

Alur 23

Alur 24

6.114.921,984

-

2.133.112,32

29.250,513

-

10.203,667 1.382,092

Gum arab

-

1.382,092

Bibit Starter

-

-

-

Sub Total

6.174.172,076 1.382,092

2.387.995,012

Panas yang dilepas

-

3.757.559,577

TOTAL

6.145.995,589

6.145.995,589

4.6. Agitator II (M-250) Masuk (kJ)

Keluar (kJ)

Komposisi Alur 24

Alur 25

Alur 26

2.133.112,32

-

-

284.414,976

10.203,667

-

-

1.360,488

1.382,092

-

-

184,278

CaCl 2

-

-

59.396,436

Potasium Sorbat

-

1.031,461

-

2.387.995,012

1.031,461

59.396,436

Susu kedelai Gula Gum arab

Sub Total Panas yang dilepas

-

TOTAL

2.448.422,909

Alur 27

7.919,830 137,528 2.682.776,329 234.453,420 2.448.422,909

Universitas Sumatera Utara

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

5.1. Gudang (F-100) Fungsi

: Menyimpan persedian bahan baku selama 1 bulan

Bentuk

: Prisma tegak segi empat

Bahan

: Dinding beton dan atap seng

Laju alir bahan baku

: 8 ton/jam

Tinggi gudang

:4m

Lebar gudang

: 7,868 m

Panjang gudang

: 15,736 m

5.2. Loading Ramp (J-101) Fungsi : Tempat penimbunan sementara untuk mempermudah pemuatan biji kacang kedelai ke screw conveyor Jumlah loading ramp

: 1 unit

Kapasitas loading ramp

: 8 ton

Volume loading ramp

: 5,646 m3

Panjang sisi atas

: 3,619 m

Panjang sisi bawah

: 0,987 m

Tinggi

: 1,480 m

Lebar

: 1,645 m

5.3. Screw Conveyor I (J-102) Fungsi : Mengangkut biji kacang kedelai dari loading ramp ke hammer Mill. Bahan konstruksi

: Baja

Kapasitas

: 8 ton/jam

Dari tabel 21.6 Perry 1997, karena kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam, maka untuk screw conveyor dipilih kapasitas dengan spesifikasi sebagai berikut: - Diameter flight

= 9 in

- Diameter pipa

=2½

- Diameter shaft

V-1

= 2 in

Universitas Sumatera Utara

- Hanger center

= 10 ft

- Kecepatan putar

= 40 rpm

- Kapasitas tourque maksimum

= 7.600 in.lb

- Diameter feed section

= 6 in

- Daya motor pada pengangkutan 30 ft

= 0,85 HP

5.4. Hammer Mill (C-110) Fungsi

: Untuk memecah biji kacang kedelai.

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Laju bahan masuk

: 8000 kg/jam

Kapsitas hammer mill : 9.600 kg/jam Diameter (D)

: 2 ft

Panjang

: 3 ft

Ball charge

: 0,85 ton

Kapasitas kritis

: 44,2263 rpm

Kecepatan Mill (k)

: 0,174 ton

Daya penghancur (p) : 1,3402 Hp

5.5. Bak Perendaman I (F-130) Fungsi : Merendam kacang kedelai dengan air panas selama 30 menit. Laju bahan umpan masuk

: 3840 kg/jam

Bahan konstruksi

: Beton

Volume bak perendaman

: 14,113 m3

Tinggi bak peredaman

: 1,652 m

Panjang bak perendam

: 4,13 m

Lebar bak perendam

: 2,478 m

5.6. Bucket Elevator (J-131) Fungsi : Mengangkut kacang kedelai dari bak perendaman I ke bak perendaman II Bahan konstruksi : Besi Kapasitas : 8 ton/jam Ukuran bucket

: (6 x 4 x 4½) in

Universitas Sumatera Utara

Jarak tiap bucket

: 12 in

Elevator center

: 25 ft

Kecepatan Putar

: 43 rpm

Kecepatan Bucket

: 225 ft/men

Daya head shaft

: 1 Hp

Diameter tail shaft

:1

11 in 16

Diameter head shaft : 1

15 in 16

Pully head shaft

: 20 in

Pully tail

: 14 in

Lebar head

: 7 in

Effesiensi motor

: 80%

Daya tambahan

: 1,5 Hp

5.7. Bucket Elevator II Fungsi : Mengangkut kacang kedelai dari bak perendaman II ke bak perendaman NaHCO 3 Bahan konstruksi : Besi Kapasitas : 8 ton/jam Ukuran bucket

: (6 x 4 x 4½) in

Jarak tiap bucket

: 12 in

Elevator center

: 25 ft

Kecepatan Putar

: 43 rpm

Kecepatan Bucket

: 225 ft/men

Daya head shaft

: 1 Hp

Diameter tail shaft

:1

11 in 16

Diameter head shaft : 1

15 in 16

Pully head shaft

: 20 in

Pully tail

: 14 in

Lebar head

: 7 in

Effesiensi motor

: 80%

Universitas Sumatera Utara

Daya tambahan

: 1,5 Hp

5.8. Filter Press (H-210) Fungsi

: Untuk memisahkan susu kedelai dengan ampas (serat kedelai)

Jenis

: Plate and frame filter

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Bahan media filter

: kanvas

Jumlah

: 1 buah

Porositas cake

: 0,208

Luas plate

: 0,2 m2

Jumlah plate

: 1000 buah

5.9. Tangki CaCl 2 Fungsi

: Untuk membuat larutan CaCl 2 3,5%

Bentuk

: Selinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan

: Baja karbon SA-283 Grade C

Jumlah

: 1 unit

Volume tangki

: 910,768 m3

Diameter tangki

: 12,028 m

Tinggi selinder

: 6,014 m

Tinggi tutup

: 3,007 m

Tinggi tangki

: 9,021 m

Tebal tangki

: 2,63 in

Daya pengaduk

: 2,466 Hp

5.9. Tangki NaHCO 3 Fungsi

: Untuk membuat larutan NaHCO 3 0,5 %

Bentuk

: Selinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan

: Baja karbon SA-283 Grade C

Jumlah

: 9 unit

Volume tangki

: 765,848 m3

Diameter tangki

: 11,354 m

Universitas Sumatera Utara

Tinggi selinder

: 5,677 m

Tinggi tutup

: 2,838 m

Tinggi tangki

: 8,515 m

Tebal tangki

: 2,5 in

Daya pengaduk

: 12,338 Hp

5.10. Bak Perendaman II (F-150) Fungsi : Tempat merendam kacang kedelai dengan larutan NaHCO 3 . Laju bahan umpan masuk

: 3840 kg/jam

Bahan konstruksi

: Beton

Jumlah

: 1 buah

Volume bak perendaman

: 14,083 m3

Tinggi bak peredamanan

: 1,329 m

Panjang bak perendaman

: 3,885 m

Lebar bak perendaman

: 2,331 m

5.11. Bak Pencuci (F-160) Fungsi : Tempat mencuci kacang kedelai dari bak perendaman II.. Laju bahan umpan masuk

: 3840 kg/jam

Bahan konstruksi

: Beton

Volume bak pencuci

: 7,68 m3

Tinggi bak pencuci

: 1,269 m

Panjang bak pencuci

: 3,172 m

Lebar bak pencuci

: 1,903 m

5.12. Tangki Perebusan (Q-170) Fungsi

: Tempat merebus kacang kedelai yang sudah dicuci.

Bentuk

: Selinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Laju bahan masuk

: 3840 kg/jam

Volume ketel adukan : 12,302 m3 Diameter

: 2,865 m

Tinggi selinder

: 1,433 m

Universitas Sumatera Utara

Tinggi head

: 0,716 m

Tinggi tangki

: 2,149 m

Tekanan desain

: 17,671 Psi

Tebal tangki

: 0,5 in

5.13. Ketel Adukan (Q-200) Fungsi : Untuk menghancurkan kernel kedelai sehingga mudah untuk dipress. Bahan konstruksi

: Stainless stell

Bentuk

: Selinder tegak

Volume ketel adukan

: 21,64 m3

Kapasitas ketel adukan

: 26,05 m3

Daya penghancur

: 1009,707 Hp

Diameter

: 2 ft

Panjang

: 3 ft

5.14. Agitator I (M-220) Fungsi : untuk menghomogenkan susu kedelai dengan gula dan susu skim. Bahan konstruksi

: Baja karbon SA-283 Grade C

Bentuk

: Selionder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Jumlah

: 6 unit

Volume agitator

: 6,547 m3

Diameter agitator

: 2,321 m

Tinggi agitator

: 1,741 m

Tekanan desain

: 18,994 Psi

Tebal agitator

: 1/4 in

Daya pengaduk

: 0,337 Hp

5.15. Fermentor (F-200) Fungsi

: Tempat menginokulasi campuran dengan bekteri fermentasi.

Jenis

: Selinder vertikal dengan tutup ellipsoidal.

Jumlah

: 7 unit

Bahan

: Baja karbon SA-283 Grade C

Universitas Sumatera Utara

Diameter

: 2,130 m

Tinggi

: 1,598 m

Tebal

: 1/4 in

5.16. Inkubator Fungsi : Tempat meng inokulasi campuran dengan bekteri fermentasi. Jenis

: Selinder vertikal dengan tutup ellipsoidal.

Jumlah

: 8 unit

Bahan

: Baja karbon SA-283 Grade C

Diameter

: 2,19 m

Tinggi

: 1,642 m

Tebal

: 1/4 in

5.17. Gudang Pengemasan Fungsi

: Tempat mengemas hasil produk dari tangki inkubator.

Bentuk

: Prisma tegak segi empat

Bahan

: Dinding beton dan atap seng

Laju alir bahan baku

: 38.286,52 kg/jam

Tinggi gudang

:4m

Lebar gudang

: 8,584 m

Panjang gudang

: 17,168 m

5.18. Gudang Penyimpaan Fungsi

: Tempat menyimpan hasil pengemasan produk..

Bentuk

: Prisma tegak segi empat

Bahan

: Dinding beton dan atap seng

Laju alir bahan baku

: 38.286,52 kg/jam

Tinggi gudang

:4m

Lebar gudang

: 8,584 m

Panjang gudang

: 17,168 m

5.19. Pompa NaHCO 3

Universitas Sumatera Utara

Fungsi

: Mengalirkan larutan NaHCO 3 ke bak pencucian I

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan

: Commercial steel

Nominal size number : 1/8 in ID

: 0,269 in

OD

: 0,485 in

Luas penampang

: 0,0004 ft2

Flow rate per pipe

: 0,0001 ft/det

Daya

: 0,00125 Hp

5.20. Pompa CaCl 2 Fungsi

: Mengalirkan larutan CaCl 2 ke tangki agitator II

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan

: Commercial steel

Nominal size number : 3/4 in ID

: 0,824 in

OD

: 1,05 in

Luas penampang

: 0,006 ft2

Flow rate per pipe

: 2 ft/det

Daya

: 0,09 Hp

Universitas Sumatera Utara

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1. Instrumentasi Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil yang sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik pemakaian alat-alat pengontrol merupakan hal yang sangat penting karena adanya rangkaian instrumentasi tersebut maka operasi dan peralatan yang ada di pabrik dapat dipantau dan dikontrol dengan cermat sehingga kondisi operasi selalu berada dalam keadaan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolnya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang di atas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis). Pada dasarnya instrumentasi terdiri dari : 1. Sensing Element (Primary Element) Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.

VI-1 Universitas Sumatera Utara

2. Elemen Pengukur (Mearusing Element) Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju alir, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. Instrumen yang umum digunakan dalam pabrik adalah : 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengukur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja: Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja: Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.

Universitas Sumatera Utara

3. Flow Controller (FC) Adalah alat/instrumentasi yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja: Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja: Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point. Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja. 5. Level Indicator Controller (LIC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk menunjukkan/mengukur dan mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja pada saat tertentu.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 6.1. Daftar instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai. No 1

Nama Alat Tangki

Jenis Instrumen Level Controller (LC) Flow Controller (FC)

2

Deaerator

Temperatur Controller (TC)

3

Pompa

Flow Controller (FC)

Instrumen yang digunakan dalam Unit Penyediaan Air pada Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai adalah : •

Pengontrol temperatur, digunakan pada deaerator. steam

PC

TC

Keluar Produk Masuk

TC kondensat

•

Pengontrol tinggi cairan, digunakan pada tangki-tangki pelarutan bahan.

LIC

Universitas Sumatera Utara

•

Pengontrol laju aliran digunakan pada pompa

FC

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumentasi adalah : 1. Level instrumentasi 2. Range yang diperlukan untuk pengukuran 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengendalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel kontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).

6.2. Keselamatan Kerja Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud

Universitas Sumatera Utara

tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi. Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal 12 Januari 1970. Makin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik, maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan. Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan kewajiban perancang pabrik untuk melaksanakannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut: -

Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik

-

Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin

-

Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin

-

Jarak antara mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas

-

Setiap mesin dan peralatannya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran

-

Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya

-

Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran

6.3. Keselamatan Kerja Pada Unit Utilitas Pabrik Pembuatan Yoghurt Dari Kacang Kedelai Dalam pra rancangan unit penyediaan air pada pabrik gula dari tebu, usahausaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan adalah sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

6.3.1. Pencegahan Terhadap Kebakaran Dan Ledakan - Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses. - Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang cukup untuk pemeriksaan. - Sistem perlengkapan energi dibedakan warnanya dan letaknya agar tidak mengganggu gerakan karyawan seperti pipa bahan bakar warna merah, saluran udara warna hijau, saluran steam warna kuning dan air warna biru. - Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station (stasiun kebakaran) setiap saat dalam keadaan siaga. - Bahan-bahan yang mudah terbakar dan meledak seperti SO 2 harus disimpan pada tempat yang aman dan dikontrol secara teratur.

6.3.2. Peralatan Perlindungan Diri Selama berada di dalam lokasi pabrik disediakan peralatan perlengkapan perlindungan diri yang wajib dipakai oleh karyawan dan setiap orang yang memasuki pabrik. Adapun peralatan perlindungan diri ini meliputi: - Pakaian dan perlengkapan pelindung - Sepatu pengaman - Pelindung mata - Masker udara - Sarung tangan

Universitas Sumatera Utara

6.3.3. Keselamatan Kerja Terhadap Listrik - Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekring atau pemutus arus listrik otomatis lainnya. - Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan. - Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja. - Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi. - Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan. - Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan. - Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja dengan suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.

6.3.4. Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan - Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam lokasi pabrik. - Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya seperti SO 2 , karyawan harus memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut. - Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengelolaan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat. - Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.

Universitas Sumatera Utara

6.3.5. Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis - Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat, untuk mencegah kemungkinan jatuh atau terguling. - Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan. - Jalur perpipaan harus berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama bila di dalam gedung atau setinggi 3,5 meter bila di luar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat. - Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. - Pada alat-alat yang bergerak atau berputar seperti roll mill, bucket elevator harus diberikan tutup pelindung untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja.

Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan yaitu : - Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. - Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi. - Perlu ketrampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peratan yang ada. - Setiap kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan. - Setiap

karyawan

harus

saling

mengingatkan

perbuatan

yang

dapat

menimbulkan bahaya. - Pengontrolan secara periodik terhadap alat instalasi pabrik harus dilakukan petugas pemeliharaan (maintenance)

Universitas Sumatera Utara

BAB VII UTILITAS Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan minuman yoghurt ini adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan uap (Steam) 2. Kebutuhan air 3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan listrik 5. Kebutuhan bahan bakar

7.1. Kebutuhan Uap (Steam) Dalam pabrik, uap digunakan sebagai media pemanas pada tangki perebus untuk merebus kernel kedelai sebelum dipress. Kebutuhan uap pada tangki rebusan yaitu 791,604 kg/jam. Total kebutuhan steam adalah = 791,604 kg/jam. Tambahan untuk kebocoran dan lain-lain diambil faktor keamanan diambil sebesar 20% (Perry, 1997), maka: Untuk faktor keamanan diambil 20% = 20% x 791,604 kg/jam = 158,320 kg/jam. Jadi, total steam yang dibutuhkan

= 791,604 + 158,320 = 949,924 kg/jam.

Diperkirakan 80% kondensat dapat dipergunakan lagi (Evans, 1978) Kondensat yang digunakan kembali = 80% x 949,924 kg/jam = 759,939 kg/jam. Kebutuhan air tambahan untuk umpan boiler = 20% x 759,939 kg/jam = 189,984 kg/jam.

7.2. Kebutuhan Air •

•

•

Air untuk umpan boiler = 949,924 + 189,984 = 1.139,908 kg/jam Air domestik diperkirakan 9 liter/jam.orang x 175 karyawan = 1600 kg/jam. VII-1 dan tangki rebus = 7.680 kg/jam. Air proses untuk proses untuk pencucian

Universitas Sumatera Utara

•

Air panas untuk perendaman dan ketel adukan = 33.120 kg/jam.

Sehingga total kebutuhan air adalah = 1.139,908 + 1600 + 7680 + 33.120 = 43.539,908 kg/jam. Sumur air untuk pabrik pembuatan minuman yogurt adalah berasal dari sumur bor. Kualitas sumur bor didasarkan atas analisa hasil sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina seperti tabel 7.1 berikut:

Tabel 7.1. Kualitas sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina Parameter

Satuan

Kadar

-

5,7

Alumina (Al 2 O 3 )

mg/L

20,00

Silika (SiO 3 )

mg/L

56,45

Kalsium (CaO)

mg/L

5,85

Magnesium (MgO)

mg/L

3,45

Klorida (Cl)

mg/L

0,33

Sulfat (SO 2 )

mg/L

0,38

Besi (FeO 3 )

mg/L

9,50

Kandungan organik

mg/L

1,45

PH

(Sumber: PKS PTPN IV Kebun Adolina, 1999).

Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air yang merupakan tempat pengolahan air sumur bor. Pengolahan air pada pabrik ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu: 1. Pengendapan 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Deminiralisasi 5. Daerasi

7.2.1. Pengendapan Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada bak pengendapan, partikel-partikel padat yang berdiameter besar akan mengendap

Universitas Sumatera Utara

secara gravitasi, sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya. Diameter padat dalam air berkisar antara 10-4m (Alaerts, 1984). Untuk membunuh kuman-kuman dalam air dilakukan proses klorinasi yaitu dengan mereaksikan air dengan klor. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit (Ca(ClO) 2 ).

 Kebutuhan air domestik = 1600 kg/jam

 Kaporit yang digunakan mengandung 70% klorin (Alaerts, 1984).  Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Alaerts, 1984).  Kebutuhan kaporit

=

2 x 1600 0,7 x 1.000.000

= 0,004 kg/jam

7.2.2. Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari bak pengendapan dialirkan ke bak clarifier setelah diinjeksikan larutan alum (Al 2 (SO 4 ) 3 ) dan soda abu (Na 2 CO 3 ), dimana alum (Al 2 (SO 4 ) 3 ) berfungsi sebagai koagulan dan (Na 2 CO 3 ) berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Setelah pencampuran, sambil dilakukan pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier secara gravitasi dan air jernih akan keluar melimpah yang selanjutnya masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian alum (Al 2 (SO 4 ) 3 ) hingga 50 ppm terhadap air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum (Al 2 (SO 4 ) 3 ) dan soda abu (Na 2 CO 3 ) adalah 1 : 0,54 (Baron, 1982).  Total kebutuhan air

 Larutan alum yang dibutuhkan  Larutan soda abu yang dibutuhkan

= 43.539,908 kg/jam = 50.10-6 x 43.539,908 kg/jam = 2,176 kg/jam. = 0,54 x 50.10-6 x 43.539,908 kg/jam = 1,176 kg/jam.

Universitas Sumatera Utara

7.2.3. Filtrasi Filtrasi bertujuan untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Pada proses filtrasi digunakan penyaring pasir (sand filter) yang terdiri dari 3 lapisan, yaitu (Hammer, 1996): •

•

•

Lapisan I terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in Lapisan II terdiri dari antrasit setinggi 12 in Lapisan III terdiri dari gravel setinggi 7 in Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.

Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air umpan ketel, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses demineralisasi dan deaerasi.

7.2.4. Demineralisasi Air untuk umpan ketel harus murni yang bebas dari garam-garam terlarut, untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi dengan langkah-langkah sebagai berikut: •

•

Menghilangkan kation-kation Ca2+, Mg2+ Menghilangkan anion-anion SO 4 2-, CO 3 2-, Cl-

Alat-alat demineralisasi dibagi atas: a) Kation Exchanger Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-225. Reaksi yang terjadi: 2H+R + Ca2+

Ca2+R 2 + 2H+

2H+R + Mg2+

Mg2+R 2 + 2H+

Untuk regenerasi dipakai H 2 SO 4 dengan reaksi sebagai berikut: Ca2+R 2 + 2H 2 SO 4 Mg+R 2 + 2H 2 SO 4

CaSO 4 + 2H+R MgSO 4 + 2H+

Universitas Sumatera Utara

b) Anion Exchanger Anion exchanger berfungsi untuk mengikat atau menyerap anion-anion yang terlarut dalam air seperti SO 4 2-, Cl-, dan CO 3 akan diikat oleh resin yang bersifat basa dengan merek R-Dowex, sehingga resin akan melepas ion OHPersamaan reaksi yang terjadi dalam anion exchanger adalah: 2R-OH + SO 4 2-

R 2 SO 4 + 2OH-

R-OH + Cl-

RCl + OH-

Perhitungan Kesadahan Kation Air sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina mengandung kation Ca, Mg dan Fe, masing-masing: 5,85 ppm; 3,45 ppm; dan 9,5 ppm. 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan kation

= 5,8 + 3,45 + 9,5 = 18,8 ppm x

1gr/gal 17,1ppm

= 1,0994 gr/gal Jumlah air yang diolah

= 1.139,908 kg/jam =

1.139,908 kg/jam x 264,17 gal/m 3 995,68 kg/m 3

= 302,436 gal/jam Kesadahan air total

= 1,0994 gr/gal x 302,436 gal/jam x 24 jam/hari = 7.979,955 gr/hari = 7,979 kg/hari

Volume exchanger yang digunakan kapasitas = 7,7 Kgrain/ft3

…(Nalco,1979)

7,7 K grain /ft 3 0,0648 kg Berarti kapasitas exchanger = = 0,4989kg/ft 3 x kg K grain Volume kation exchanger

=

kesadahan total EC

=

7,979 kg/hari = 1139,965 ft3/hari 0,4989 kg/hari

Direncanakan menggunakan resin 0,1 ft3

  re sin x EC  x jumlah umpan boiler Jumlah air yang diolah =   total kesadahan air 

Universitas Sumatera Utara

 0,1 ft 3 x 0,4989 kg/ft 3   x 1139,965 kg/jam x 24 jam/hari =  7,979 kg/hari   = 228,672 kg. Waktu regenerasi

=

air yang diolah air umpan boiler

=

228,672 kg 1139,965 kg/jam

= 0,2 jam Untuk regenerasi digunakan 6 lb H 2 SO 4 /ft3………………(Nalco, 1979) Maka kebutuhan H 2 SO 4 = (6lb/ft3)(1139,965ft3/hari)(1 hari/24jam)(1kg/2,2046 lb) =129,965 kg/jam Perhitungan Kesadahan Anion Air sumur bor PKS PTPN IV Kebun Adolina mengandung anion Cl dan SO 2 , masing-masing 0,33 ppm dan 0,38 ppm. 1 gr/gal = 17,1 ppm Total kesadahan anion = (0,33 + 0,38) ppm =0,71 ppm x

1 gr / gal = 0,0415 gr/gal 17,1 ppm

Jumlah air yang diolah = 1139,965 kg/jam =

1139,965 kg/jam x 264,17 gal/m3 3 995,68 kg/m

= 302,451 gal/jam Kesadahan air total = 0,0415 gr/gal x 302,451 gal/jam x 24 jam/hari = 301,241 gr/hari = 0,301 kg/hari. Volume exchanger digunakan memiliki kapasitas = 12 K grain /ft3…(Nalco, 1979) Berarti kapasitas exchanger =

Volume anion excnanger =

12 K grain /ft 3 kg

x

0,0648 kg = 0,7776 kg/ft3 K grain

kesadahan total 0,301 kg/hari = = 0,387 ft 3 /hari 3 EC 0,7776 kg/ft

Direncanakan menggunakan resin 0,1 ft3

Universitas Sumatera Utara

  re sin x EC  x jumlah umpan boiler Jumlah air yang diolah =   total kesadahan air 

 0,1 ft 3 x 0,7776 kg / ft 3   x 1139,965 kg/jam x 24 jam/hari =  0 , 301 kg / hari   = 7.067,934 kg

Waktu regenerasi

=

air yang diolah 7.067,934 kg = = 6,2 jam air umpan boiler 518,4 kg/jam

Untuk regenerasi digunakan 5 lb NaOH/ft3………….(Nalco, 1979) Maka kebutuhan NaOH = (5 lb/ft3)(0,387 ft3/hari)(1 hari/24 jam)(1 kg/2,2046 lb) = 0,0365 kg/jam

7.2.5. Deaerasi Daerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar uap (anion exchnager) sebelum dikirim sbagai umpan ketel. Air hasil demeneralisasi dikumpulkan pada tangki air umpan ketel sebelum dipompakan ke daerator. Pada proses daerator ini, air dipanaskan hingga suhu 900C hingga gas yang terlarut dalam air dapat dihilangkan. Pemanasan ini juga berfungsi untuk mencegah perbedaan suhu yang besar dengan air umpan ketel sehingga beban ketel dapat dikurangi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam daerator.

7.3. Kebutuhan bahan kimia Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan yoghurt dari kacang kedelai ini sebagai berikut: 1. Al 2 (SO 4 ) 3 = 2,176 kg/jam 2. Na 2 CO 3

= 1,176 kg/jam

3. Kaporit

= 0,004 kg/jam

4. H 2 SO 4

= 129,271 kg/jam

5. NaOH

= 0,0365 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

7.4. Kebutuhan Listrik Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit proses

= 1029,766 Hp x

2. Unit utilitas

= 32,4975 Hp x

1Kw = 767,897 Hp 1,34102 Hp

1Kw = 24,233 kW 1,34102 Hp

3. Ruang kontrol dan laboratorium = 14,914 kW 4. Penerangan dan kantor

= 14,914 kW

5. Bengkel

= 29,828 kW

6. Perumahan

= 22,371 kW

Total kebutuhan listrik = 767,897 + 24,233 + 14,914 + 14,914 + 29,828 + 22,371 = 874,158 kW Untuk cadangan diambil 20% maka: Listrik yang diperlukan = 1,2 x 874,158 kW = 1048,989 kW Untuk memenuhi kebutuhan listrik pada power plant digunakan 3 unit diesel engine generatting set (2 operasi dan 1 stand by). Efisiensi generator 80%, maka: Daya output generator = (1048,989 kW)/0,8 = 1311,236 kW…(Desphande, 1985) Untuk perancangan dipakai diesel generator AC, 1350 kW.

7.5. Kebutuhan Bahan Bakar Bahan bakar generator Nilai Bahan bakar solar

= 19.860 Btu/lbm

Densitas bahan bakar solar

= 0,89 kg/L

Daya generator yang dihasilkan

= 1311,236 kW x

0,9478 Btu/det 1 kW

= 1242,789 Btu/det x 3600 det/jam = 4.474.042,131 Btu/jam Jumlah bahan bakar solar

=

4.474.042,131 Btu/jam 19.860 Btu/lbm

= 225,279 lbm/jam x 0,454 kg/lbm = 102,276 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Kebutuhan solar

=

102,276 kg/jam = 114,917 L/jam 0,89 kg/L

= 2758,023 Liter/hari Bahan bakar tangki Air Panas digunakan solar Nilai Bahan bakar solar

= 19.860 Btu/lbm

Densitas bahan bakar solar

= 0,89 kg/L

Daya generator yang dihasilkan

= 2656,697 kW x

0,9478 Btu/det 1 kW

= 2518,018 Btu/det x 3600 det/jam = 9064865,883 Btu/jam Jumlah bahan bakar solar

=

9064865,883 Btu/jam 19.860 Btu/lbm

= 517,992 lbm/jam x 0,454 kg/lbm = 235,168 kg/jam Kebutuhan solar

=

235,168 kg/jam = 264,233 L/jam 0,89 kg/L

= 6.351,608 Liter/hari 7.6. Unit Pengolahan Limbah Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan minuman yoghurt ini meliputi : 1. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 2. Limbah domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi dilokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair.

Universitas Sumatera Utara

Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (25-30 mg/l) ….(Perry, 1997).

Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Pencucian peralatan pabrik = 100 liter/jam Asumsi konsentrasi = 100 ppm 2. Limbah domestik dan kantor BOD/kapita = 20 gr/hari

......(Arceivala, 1989)

Pemakaian air perorang = 180 liter/hari

......(Arceivala, 1989)

BOD/kapita =

20gr/hari 1 hari x = 0,00463 gr/l = 4,63 ppm 180 l 24 jam

BOD = 4,63 ppm/orang x 175 orang = 810,25 ppm Diperkirakan air buangan tiap orang untuk : Domestik

= 75 liter/hari

......(Metcalf & Eddy, 1991)

Kantor

= 35 liter/hari

......(Metcalf & Eddy, 1991)

Jumlah karyawan = 175

.....(Sesuai dengan BAB VIII)

Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor = 175 x (75 + 35) ltr/hari x 1 hari/24 jam = 802,083 liter/jam 3. Laboratorium = 15 liter/jam Asumsi : konsentrasi = 30 ppm Laju volumetrik limbah

= (100 + 802,083+ 15) ltr/jam = 917,083 liter/jam = 0,917 m3/jam

Universitas Sumatera Utara

7.6.1 Bak Penampungan Fungsi : tempat menampung air buangan sementara Laju volumetrik air buangan

= 0,917 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 7 hari

Volume air buangan

= 0,917 x 7 x 24 = 154,056 m3

Bak terisi 90% maka volume bak =

154,056 = 171,173 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : -Panjang bak (p) = 2 x lebar (l) -Tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka Volume bak

=pxlxt

171,173 m3 = 2 l x l x l l

= 4,406 m

Jadi, panjang bak = 8,812 m Tinggi bak = 4,406 m Luas bak

= 38,825 m2

7.6.2 Bak Equalisasi Fungsi : menghilangkan padatan dengan cara pengendapan Air buangan dari pabrik yang menghasilkan bahan-bahan organik, termasuk Pabrik Pembuatan Susu Yoghurt biasanya pH 5 (Hammer, 1986). Untuk mentralkan pH air buangan dari pH 5 digunakan soda abu (Na 2 CO 3). Kebutuhan (Na 2 CO 3 ) = 0,15 gr (Na 2 CO 3 )/ 30 ml air buangan. (Diteliti di laboratorium Kimia Analitik FMIPA USU, 1999). Kebutuhan (Na 2 CO 3 ) = 0,917 m3/jam x 106 ml/m3 x 0,15 gr/30 ml x 1 kg/103 gr = 4,585 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Laju alir larutan 30% Na 2 CO 3 = 4,585/0,3 = 15,283 kg/jam Densitas larutan 30% Na 2 CO 3 = 1327 kg/m3

….(Perry, 1997)

Volume 30% Na 2 CO 3 = 15,283 / 1327 = 0,0115 m3/jam Laju alir limbah = 0,917 m3/jam Diasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hari Volume limbah = (0,917 + 0,0115) x 1 x 24 = 22,284 m3 Bak terisi 90% maka volume bak =

22,284 =24,76 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : Panjang bak, p = 2 x lebar bak, l Tinggi bak, t = 1,5 x lebar bak, l Maka; Volume = p x l x t 24,76 m3 = 2 l x l x l l = 2,02 m Jadi panjang bak Luas bak

= 4,04 m = 8,160 m3

7.6.3 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis dimana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O 2 . Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Laju volumetrik (Q) = 0,917 m3/jam = 5.813,853 gal/hari BOD 5 (S 0 )

= 810,25 mg/l

Efisiensi (E)

= 95%

(Metcalf & Eddy, 1991)

Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD 5 (Metcalf & Eddy, 1991)

Universitas Sumatera Utara

Koefisien endogenous decay (K d ) = 0,12 hari-1

(Metcalf & Eddy, 1991)

Mixed Liquor Suspended Solid = 1000 mg/l Direncanakan: Waktu tinggal sel (θ c ) = 7 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S) E=

S0 − S x 100 S

S = So -

(Metcalf & Eddy, 1991)

E.S o 100

= 810,25 -

95.810,25 100

S = 40,513 mg/l

2. Penentuan Volume aerator (Vr) Vr = =

θ c. Q.Y(So − S) X(1 + k d .θ c )

(Metcalf & Eddy, 1991)

(7 hari x 5.813,853 gal/hari)(0,8)(810,25 − 40,513)mg/l (1000 mg/l)(1 + 0,12 x 7)

= 3196,526 gal = 12,129 m3 3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 2,5 m Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 1 : 1,5

(Metcalf & Eddy, 1991) (Metcalf & Eddy, 1991)

Jadi, lebar = 1,5 x 2,5 m = 3,75 m V

=pxlxt 3

12,129 m = 3,75 m x 2,5 m x t t

= 1,293 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m diatas permukaan air

(Metcalf & Eddy, 1991)

Jadi, ukuran aerator sebagai berikut : Panjang

= 3,75 m

Lebar

= 2,5 m

Tinggi

= (1,293 + 0,5) m = 1,793 m

4. Penentuan Jumlah Flok yang diresirkulasi (Q r )

Universitas Sumatera Utara

Bak Penampung dan Pengendapan

Q

Kolam Aerasi

Q + Qr Xe

Tangki Aerasi

Qe Xe

Qw Qr Xr

Qw Xr

Asumsi: Q e = Q = 5813,853 gal/hari X e = 0,001 X = 0,001 x 810,25 mg/l = 0,810 mg/l X r = 0,999 X = 0,999 x 810,25 mg/l = 809,44 mg/l Px = Qw x Xr

(Metcalf & Eddy, 1991)

P x = Y obs .Q.(S o -S)

(Metcalf & Eddy, 1991)

Y obs =

Y 1+ k dθ c

Y obs =

0,4 = 0,2174 1 + (0,12).(7)

P x = (0,2174)(5.813,853 gal/hari)(810,25-40,513) mg/l = 972.894,950 gal.mg/l.hari Neraca massa pada tangki sedimentasi Akumulasi

= jumlah massa masuk – jumlah massa keluar

0

= (Q +Q c ) X – Q e X e - Q w X r

0

= QX + Q r X – Q(0,001X)-P x

Qr

= =

QX (0,001 − 1) + Px X

(5.813,853)(810,25)(0,001 − 1) + 972.894,950 810,25

= 4.607,3 gal/hari

5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ) θ=

Vr 3.196,526 = 0,693 hari = 16,651 jam = Q 4.607,3

6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan

Universitas Sumatera Utara

Type aerator yang digunakan adalah surface aerator. Kedalaman air = 4,57 m, dari table 10-11, Metcalf & Eddy, 1991 diperoleh daya aerotarnya 5 hp.

7.5.3 Tangki Sedimentasi Fungsi : Mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Laju volumetrik air buangan = (5.813,853 + 4.607,3) gal/hari = 10.421,153 gal/hari = 39,448 m3/hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 12 m3/m2 hari (Perry, 1997) Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari

(Perry, 1997)

Volume tangki (V) = 39,448 m3/hari x 0,0833 hari = 3,274 m3 Kedalaman tangki sedimentasi = 2,5 m A = ¼ π D2

D = (4A/π)1/2 = (4 x 1,309 / 3,14) = 1,291 m Kedalaman tangki : H = V/A = 3,274 / 2,5 = 1,291 m.

7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1. Pompa Air Sumur Bor (L-411) Fungsi

: Untuk memompakan air sumur bor ke bak pengendapan.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 5,047 in Diameter luar pipa

: 5,563 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 2 Hp

Universitas Sumatera Utara

7.7.2. Bak Pengendapan (H-410) Fungsi

: Tempat penampungan sementara air sumur bor

Bentuk

: Persegi panjang

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Jumlah

:1

Tinggi bak

: 2,758 m

Panjang bak

: 27,58 m

Lebar bak

: 16,548 m

Volume bak

: 1259,389 m3

7.7.3. Clarifier (H-420) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu. Bahan konstruksi

: carbon steel SA-53

Kondisi operasi

: Temperatur : 300C

Tekanan

: 1 atm

Jumlah

:1

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Diameter clarifier

: 5,51 m

Tinggi clarifier

: 8,265 m

Tebal dinding clarifier : 0,456 Daya motor

: 1,960 Hp

7.7.4. Tangki Pelarutan Alum (M-421) Fungsi

: Membuat larutan alum (Al 2 (SO 4 ) 3

Bentuk

: Selinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Plate steel SA-167, Tipe 304

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas tangki

: 4,597 m3

Diameter tangki

: 1,574 m

: 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Tinggi tangki

: 2,361 m

Tebal dinding tangki

: 1/4 in

Daya pengaduk

: 12,775 Hp

7.7.5. Tangki Pelarutan Soda abu (M-422) Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na 2 CO 3 )

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Plate steel SA-167, tipe 304

Kondisi opersai

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas

: 2,592 m3

Diameter tangki

: 1,294 m

Tinggi tangki

: 1,941 m

Daya pengaduk

: 5,933 Hp

: 1 atm

7.7.6. Pompa Bak Pengendapan (L-421) Fungsi

: Memompakan air dari bak pengendapan ke clarifier

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

: 1 atm

Jumlah

:1

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 5,047 in Diameter luar pipa

: 5,563 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,672 Hp

Universitas Sumatera Utara

7.7.7. Sand Filter (H-430) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier.

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-53, Grade B

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:2

Kapasitas sand filter

: 13,119 m3

Diameter sand filter

: 2,029 m

Tinggi sand filter

: 4,058 m

Tebal dinding tangki

: 3/16 in

: 1 atm

7.7.8. Pompa Clarifier (L-431) Fungsi

: Memompakan air dari clarifier ke sand filter

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 5,047 in Diameter luar pipa

: 5,563 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,647 Hp

7.7.9. Menara Air (F-440) Fungsi

: Mendistribusikan air untuk berbagai kebutuhan.

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-53, Grade B

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC

Universitas Sumatera Utara

Tekanan Kapasitas menara

: 314,846 m

Diameter menara

: 6,939 m

Tinggi menara

: 8,326 m

: 1 atm 3

Tebal dinding tangki : 1/4 in

7.7.10. Pompa Sand Filter (L-441) Fungsi

: Memompakan air dari sand filter ke menara air

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 5,047 in Diameter luar pipa

: 5,563 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,647 Hp

7.7.11. Kation Exchanger (T-450) Fungsi

: mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-53, Grade B

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:2

Resin yang digunakan : Daulite C-225 Kapasitas resin

: 7,7 kgrain/ft3

Diameter tangki

: 0,6096 m

Tinggi tangki

: 0,3048 m

Tebal dinding tangki : 7/16

Universitas Sumatera Utara

7.7.12. Tangki Pelarutan H 2 SO 4 (M-451) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Plate steel SA-167,tipe 304

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas tangki

: 5,367 m3

Diameter tangki

: 2,088 m

Tinggi tangki

: 2,784 m

: 1 atm

Tebal dinding tangki : 3/16 in Daya pengaduk

: 8,456 Hp

7.7.13. Pompa Menara Air (L-451) Fungsi

: Untuk memompakan air dari menara air ke cation exchnager.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Kapasitas

: 43.539,908 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 5,047 in Diameter luar pipa

: 5,563 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,647 Hp

7.7.14. Anion Exchanger (F-460) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-53, Grade B

Universitas Sumatera Utara

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Resin yang digunakan : Dowex-2 Kapasitas resin

: 12 kgrain/ft3

Diameter tangki

: 0,6096 in

Tinggi tangki

: 1,8287 in

Tebal dinding tangki

: 7/16 in

7.7.15. Tangki Pelarutan NaOH Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Plate steel SA-167,tipe 304

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas tangki

: 0,006 m3

Diameter tangki

: 0,172 m

Tinggi tangki

: 0,258 m

: 1 atm

Tebal dinding tangki : 3/16 in Daya pengaduk

: 0,0005 Hp

7.7.16. Pompa Cation Exchanger (L-461) Fungsi : Untuk memompakan air dari cation exchnager ke anion exchanger Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Kapasitas

: 1.139,908 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 0,824 in

Universitas Sumatera Utara

Diameter luar pipa

: 1,05 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,006 Hp

7.7.17. Tangki Kaporit (F-490) Fungsi

: Membuat larutan kaporit (Ca(ClO) 2 )

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Plate steel SA-167,tipe 304

Kondisi operas

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas tangki

: 0,0012 m3

Diameter tangki

: 0,1 m

Tinggi tangki

: 0,15 m

: 1 atm

Tebal dinding tangki : 3/16 in

7.7.18. Tangki Penampungan Air Umpan Ketel (F-500) Fungsi

: Menampung air umpan ketel sebelum didistribusikan

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbo steel SA-53, Grade B

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas tangki

: 27,476 m3

Diameter tangki

: 2,857 m

Tinggi tangki

: 2,857 m

: 1 atm

Tebal dinding tangki : 4/16 in

7.7.19. Pompa Air Umpan Ketel (L-501) Fungsi

: Untuk memompakan air dari menara air ke daerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Universitas Sumatera Utara

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Kapasitas

: 791,604 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 0,824 in Diameter luar pipa

: 1,050 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,015 Hp

7.7.20. Dearator (E-510) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel. Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbo steel SA-53, Grade C

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

:1

Kapasitas tangki

: 22,896 m3

Diameter tangki

: 2,689 m

Tinggi tangki

: 4,033 m

: 1 atm

Tebal dinding tangki : 1/4 in

7.7.21. Pompa Daerator (L-511) Fungsi

: Untuk memompakan air dari daerator ke boiler

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC Tekanan

Jumlah

: 1 atm

:1

Kapasitas

: 791,604 kg/jam

Jenis pipa

: Schedule number 40

Diameter dalam pipa : 0,824 in

Universitas Sumatera Utara

Diameter luar pipa

: 1,850 in

Efisiensi pompa

: 80%

Daya pompa

: 0,015 Hp

7.7.22. Boiler (E-520) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses.

Jenis

: Water Tube boiler

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur : 30OC Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 791,604 kg/jam

Daya ketel uap

: 50,584 Hp

Panjang tube

: 20 ft

Diameter tube

: 3 in

Jumlah tube

: 28 buah

Universitas Sumatera Utara

BAB VIII LOKASI DAN TATALETAK PABRIK

Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang karena hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat sekitar lokasi pabrik.

8.1. Lokasi Pabrik Tata letak dalam suatu rancangan diagram alir proses merupakan syarat penting didalam memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik atau desain secara terperinci pada masa yang akan datang, meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, tata letak peralatan dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga diperoleh perhitungan biaya secara terperinci sebelum pendirian. Beradasarkan faktor-faktor tersebut, maka pabrik pembuatan minuman yoghurt direncanakan berlokasi di daerah Galang, Lubuk Pakam, Sumatera Utara. Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah : 1. Bahan baku Bahan baku kedelai direncanakan diperoleh dari pasar setempat. 2. Transportasi VIII-1 Universitas Sumatera Utara

Untuk sarana transportasi, lokasi ini sangat strategis karena terletak dipinggiran kota Medan dengan prasarana jalan yang mudah dijangkau dari segala penjuru. 3. Pemasaran Daerah pemasaran dilakukan disekitar Medan dan bila memungkinkan karena pangsa pasar yang semakin meningkat maka akan dilakukan pemasaran keluar dari Medan. 4. Kondisi iklim Lokasi pabrik ini merupakan daerah yang cukup stabil. Bencana alam seperti gempa bumi, banjir, tanah longsor, dan lainnya hampir tidak pernah terjadi sehingga memungkinkan pengoperasian pabrik berjalan lancar. 5. Kebutuhan air Kebutuhan air diperoleh dari pengolahan air pada unit utilitas. Kebutuhan air ini berguna untuk proses, sarana utilitas, keperluan domestik. 6. Tenaga kerja Tenaga kerja yang akan digunakan sebagian berasal dari penduduk setempat maupun dari luar Marelan. 7. Harga tanah dan bangunan Tanah yang tersedia masih cukup luas dan biaya tanah serta bangunan untuk pendirian pabrik relatif terjangkau. 8. Masyarakat di Marelan (sikap dan keamanan) Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan minuman Yoghurt ini karena akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka.

Universitas Sumatera Utara

Selain itu pendirian pabrik ini diperkirakan tidak akan mengganggu keamanan lingkungan masyarakat.

8.2. Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang effesien dan effektif antara operator, peralatan, dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Tata letak pabrik yang baik dapat diartikan sebagai penyusunan yang teratur dan efesien dari semua fasilitas. Peralatan pabrik dihubungkan dengan tenaga kerja yang ada didalamnya. Fasilitas mesin tidak hanya mesin tetapi juga daerah pelayanan termasuk tempat penerimaan, pengiriman barang, gudang dan sebagainya. Adapun tujuan pengaturan tata letak pabrik adalah sebagai berikut : 1. Mengurangi jarak pengangkutan bahan baku dan hasil produksi. 2. Mengurangi ongkos produksi. 3. Meningkatkan keselamatan kerja. 4. Mengurangi kerja seminimum mungkin. 5. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik. 6. Memudahkan upaya pemeliharaan. Disain yang rasional harus memasukkan susunan areal proses, persediaan (Storage), dan areal pemindahan/areal alternatif (handling area) dalam posisi yang efesien dengan melihat faktor-faktor sebagai berikut : 1. Urutan proses produksi

Universitas Sumatera Utara

Kerja yang efektif dan efesien sangat dipengaruhi urutan proses produksi. Selain meningkatkan efesien kerja, urutan proses produksi yang sesuai tidak membuat karyawan bosan dan cepat lelah. 2. Pemeliharaan dan perbaikan Adanya pemeliharaan dan perbaikan peralatan secara berkala membuat usia peralatan semakin lama. 3. Safety Faktor keamanan dalam perencanaan tata letak pabrik harus mendapat perhatian yang serius. 4. Kemungkinan perluasan dimasa yang akan datang. 5. Bangunan Menyangkut luas bangunan, kondisi bangunan, dan konstruksi yang memenuhi persyaratan. 6. Ruang kerja pabrik harus luas sehingga tidak mengganggu keselamatan para pekerja serta kelancaran produksi. 7. Service area Kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja.

8.3 Kebutuhan Areal Untuk Pendirian Pabrik Kebutuhan areal yang diperlukan untuk lokasi pabrik pembuatan minuman kesehatan Yoghurt diperkirakan sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

Tabel 8.1. Perincian Luas Tanah Pabrik Pembuatan Minuman Kesehatan Yoghurt No.

Areal (Bagian)

Luas (m2) No.

Areal (Bagian)

Luas (m2)

1.

Areal Proses

6.000

13.

Peralatan Pengaman

40

2.

Rencana Perluasan

4.000

14.

Ruang Boiler

80

3.

Perumahan Karyawan

5.000

15.

Laboratorium

60

4.

Unit Pengolahan Air

2.000

16.

Ruang Kontrol

50

5.

Taman

100

17.

Perpustakaan

100

6.

Parkir

350

18.

Tempat Ibadah

40

7.

Ruang Listrik

150

19.

Kantin

70

8.

Kantor

1.000

20.

Pos Jaga

50

9.

Areal Bahan Baku

500

21.

Poliklinik

100

10.

Unit Pemadam Kebakaran

50

22.

Pengolahan Limbah

700

11.

Gudang Produksi

800

23.

Jalan

700

12.

Bengkel

60

TOTAL

22.000

Universitas Sumatera Utara

4

18 11

2 10

U 12

14

13

B

3

T

1 22

S

9

16

7 21 5

15

8

19 17

20

6

JALAN RAYA Keterangan : 1. Areal Proses 2. Rencana Perluasan 3. Perumahan Karyawan 4. Unit Pengolahan Air 5. Taman 6. Parkir 7. Ruag Listrik 8. Kantor 9. Areal Bahan Baku 10. Unit Pemadam Kebakaran 11. Gudang Produksi 12. Bengkel

13. Peralatan Pengaman 14. Ruang Boiler 15. Laboratorium 16. Ruang Kontrol 17. Perpustakaan 18. Tempat Ibadah 19. Kantin 20. Pos Jaga 21. Poliklinik 22. Pengolahan Limbah 23. Jalan

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN TATA LETAK PABRIK PEMBUATAN MINUMAN YOGHURT DARI KACANG KEDELAI PROSES PEMBUATAN MINUMAN YPGHURT DARI KACANG KEDELAI Skala : 1 : 1.000.000 Digambar : Diperiksa/Disetujui :

Tanggal

Tanda Tangan

Nama : BENNY SAMUEL S Nim : 015201009 1.Ir. Indra Surya, MSc NIP : 131 836 666 2. Maya Sarah, ST.,MT NIP : 132 282 134

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

BAB IX ORGANISASI MANAJEMEN PERUSAHAAN 9.1. Organisasi dan Manajemen Dalam suatu perusahaan masalah organisasi dan manjemen merupakan hal yang penting dalam menentukan keberhasilan perusahaan tersebut. Manajemen dapat diartikan sebagai kemampuan untuk mengatur atau mempengaruhi faktorfaktor produksi. Manajemen dapat didefenisikan sebagai suatu proses atau cara yang sistematis untuk melakukan perencanaan, pengorganisasian, kepemimpinan, dan pengendalian uapaya anggota organisasi untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan. Sedangkan organisasi merupakan alat manajemen untuk mencapai tujuan.

9.2. Bentuk Badan Usaha Badan Usaha adalah lembaga berbadanhukum tempat pengusaha melaksanakan tugasnya, yaitu mengelola perusahaan secara teratur untuk mencapai tujuan. Berdasarkan status kepemilikannya, bentuk badan usaha di Indonesia dapat dibedakan atas : 1. Badan Usaha Perseorangan (Single Proprietrorship) 2. Badan Usaha Persekutuan (Partner Ship) a. Perusahaan Firma/Fa. b. Persekutuan Komanditer /CV (Commanditaire Verrotschap) 3. Badan Usaha Perseorangan (Corporation) 4. Koperasi (Cooperative) 5. Badan Usaha Milik Negara (Government or Publik Corporation) 6. Penggabungan Badan Usaha (Joint Venture). 9.2.1. Badan Usaha Perorangan (Single Proprietorship) Badan usaha Perseorangan adalah badan usaha dimana pemilikan harta kekayaan dari bisnis berada ditangan perseorangan, atau badan usaha perseorangan adalah milik pribadi dari seseorang dan secara hukum pemilik dan badan usaha tidak terpisah. Bentuk badan usaha inilah yang paling sering kita IX-1 Universitas Sumatera Utara

jumpai di masyarakat karena modalnya relatif kecil serta mudah mendirikannya. Seabagai contoh: usaha salon, usaha rumah makan, usaha tukang jahit, bengkel, toko dan lain-lain.

9.2.2. Badan Usaha Persekutuan (Partnership) Bentuk badan usaha persekutuan (Partnership) adalah badan usaha yang didirikan dan modal usahanya dimiliki oleh dua orang atau lebih dengan tanggung jawab yang sama atas utang badan usaha dengan seluruh harta pribadi masingmasing. a. Persekutuan Firma (Fa) Adalah persekutuan untuk mengoperasikan badan usaha dengan nama bersama. Firma didirikan tanpa pengeluaran surat saham. Persekutuan Firma didirikan dengan akte resmi yang dibuat oleh notaris. Akte pendirian tersebut berisi : 1. Nama dan tempat tinggal para sekutu (firmant) 2. Penetapan nama perusahaan (biasanya menggunakan salah satu nama sekutu atau nama lain yang telah disepakati). 3. Nama-nama sekutu yang berwenang atas nama perusahaan. 4. Kapan dimulai dan berakhirnya persekutuan. 5. Pembagian laba dan tanggung jawab atas kerugian badan usaha. 6. Hal-hal yang dianggap perlu yang berkenan dengan hak-hak pihak luar terhadap persekutuan. Secara umum ada beberapa kebaikan dari Persekutuan Firma, yaitu : 1. Mudah didirikannya 2. Modal lebih terjamin karena jumlahnya relatif lebih besar dibandingkan dengan badan usaha perseorangan. 3. Dengan bersekutunya beberapa orang dalam firma, maka dalam setiap penanganan masalah dan pengambilan keputusan sudah lebih rasional karena penggabungan beberapa talenta kepemimpinan dan pandangan. 4. Lebih mudah mencari dan membina karyawan yang baik. 5. Memiliki kemampuan yang lebih besar untuk memperoleh pinjaman modal karena sifat tanggung jawab bersama yang tidak terbatas.

Universitas Sumatera Utara

6. Resiko tidak dibebankan kepada satu orang saja tetapi dibagi oleh beberapa orang. 7. Kelangsungan hidup yang lebih terjamin karena tidak tergantung pada satu orang saja. Kelemahannya antara lain : 1. Tanggung jawab yang tidak terbatas artinya kekayaan pribadi setiap sekutu menjadi jaminan bagi hutang-hutang persekutuan. 2. Adanya kemungkinan konflik sesama pemilik yang bisa merugikan badan usaha. 3. Para pemilik sulit (tidak bebas) melepaskan diri.

b. Persekutuan Komanditer (CV) Adalah suatu yang dibentuk oleh beberapa orang, dimana satu atau beberapa sekutu memberikan uang atau barang kepada satu atau beberapa orang yang menoprasikan badan usaha yang bertindak sebagai pimpinan. Ada dua bentuk persekutuan komanditer yang umum dikenal, yaitu ; 1. General Partnership, dimana semua anggota persekutuan aktif dalam menjalankan kegiatan operasional perusahaan sesuai dengan tugas dari jabatan yang ditentukan, namun demikian tanggung jawab hukum dari masing-masing anggota tidak terbatas hanya sebatas modal yang ditentukan. 2. Limited Partnership, dimana tugas dan tanggung jawab dari masing-masing anggota lebih dahulu ditentukan. Dalam hal ini ada dua kelompok anggota : a. Sekutu aktif (General aktif), dimana anggota yang aktif mengelola dan menjalankan kegiatan operasional perusahaan. Tanggung jawab hukum dari sekutu aktif tidak terbatas sebesar modal yang ditentukan. b. Sekutu fasif (Limited Partner), dimana anggota persekutuan tidak aktif dalam pengelolaan kegiatan operasional, dan hanya terlibat dalam pengadaan modal usaha perusahaan. Tanggung jawab hukumnya terbatas hanya sebesar modal yang ditentukan bagi mereka.

Universitas Sumatera Utara

9.2.3. Badan Usaha Perseorangan (Corporation) Ada beberapa kebaikan dari Perseroan Terbatas, yaitu : 1. Tanggung jawab terbatas. 2. Mudah memperluas/memperbesar 3. Mudah mengalihkan kepemilikan. 4. Mempunyai umur yang relatif panjang. 5. Mudah mencari manajemen yang profesional. 6. Mudah mencari dana Sedangkan kelemahannya adalah : 1. Lebih sulit mengoperasikan dan mengorganisasinya. 2. Biaya pendirian dan pajaknya lebih tinggi. 3. Khusus dalam perusahaan yang sangat besar, kekhawatiran karyawan adalah merasa kurang mendapat perhatian.

9.2.4. Koperasi (Corperative) Koperasi adalah badan usaha yang didirikan oleh beberapa anggota yang mempunyai kepentingan yang sama, dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan atau kepentingan bersama. Anggotanya dapat terdiri dari perorangan, beberapa badan usaha yang saling mempunyai kepentingan yang sama. Dalam koperasi dikenal koperasi primer dan koperasi skunder. Koperasi primer adalah koperasi yang dibentuk oleh sekurang-kurangnya 20 orang. Koperasi sekunder adalah koperasi yang dibentuk oleh sekurang-kurangnya 3 koperasi primer.

9.2.5. Badan Usaha Milik Negara (BUMN) BUMN atau sering disebut Perusahaan Negara adalah badan usaha yang dimiliki dan dikelola pemerintah yang bertujuan untuk melayani kebutuhan masyarakat atau untuk melayani kebutuhan masyarakat atau untuk sektor-sektor kegiatan bisnis tertentu yang dinilai vital untuk kemanan dan kesejahteraan negara dan masyarakat. Di Indonesia, BUMN terdiri dari 3 bagian yaitu; Perusahaan jawatan (Perjan), Perusahaan Umum (Perum) dan Persero.

Universitas Sumatera Utara

9.2.6. Penggabungan Badan Usaha (Joint Venture) Joint Venture dapat terdiri dari persekutuan beberapa perorangan atau persekutuan beberapa badan usaha . Joint Venture dengan sendirinya berakhir apabila jangka waktu yang telah ditentukan dicapai. Selama jangka waktu yang telah ditentukan atau selama melaksanakan tujuan yang akan dicapai, tanggung jawab dari masing-masing anggota tidak terbatas hanya sebesar modal yang ditentukan. Berdasarkan uraian diatas, maka Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Minuman Yoghurt ini dipilih bentuk perusahaan Badan usaha Persekutuan (Partnership) jenis Persekutuan Komanditer (CV). Dengan bentuk perusahaan seperti ini, diharapkan pabrik dapat beroperasi secara optimal dengan produksi yang maksimal.

9.3. Bentuk Struktur Organisasi Berdasarkan pola hubungan kerja antara wewenang serta tanggung jawab maka struktur organisasi dapat dibedakan atas : 1. Bentuk struktur organisasi garis. 2. Bentuk struktur organisasi fungsional. 3. Bentuk struktur organisasi garis dan staf. 4. Bentuk struktur organisasi fungsional dan staf. Bentuk struktur organisasi yang direncanakan untuk pabrik pembuatan minuman Yoghurt ini adalah struktur organisasi garis. Hal ini didasarkan atas pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut : 1. Organisasi masih kecil. 2. Jumlah karyawan sedikit. 3. Pimpinan dan karyawan saling kenal. Keuntungan dari organisasi garis adalah : 1. Adanya wewenang dalam pimpinan dan perintah karena adanya pembagian kewenangan dan kekuasaan serta tugas yang jelas dari pimpinan, staff, dan pelaksana sehingga koordinasi mudah dilaksanakan. 2. Pimpinan lebih cepat mengambil keputusan dan dalam memberikan perintah.

Universitas Sumatera Utara

3. Bakat dan kemampuan yang berbeda-beda dari karyawan dapat dikembangkan kearah spesialisnya. 4. Perintah berjalan dengan baik dan lancar dari atas kebawah, sedangkan tanggungjawab, nasehat, dan saran bergerak dari bawah keatas.

9.4. Uraian Tugas wewenang dan Tanggung Jawab Adapun tugas dan tanggung jawab masing-masing bagian yang ada dalam struktur organisasi pabrik pembuatan minuman Yoghurt ini antara lain :

9.4.1. Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh pemegang saham/pemilik modal. Tugas dan wewenang direktur utama adalah : 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efesien. 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaanumum pabriksesuai dengan kebijaksanaan yang berlaku. 3. Mewakili perusahaan mengadakan perjanjian-perjanjian, merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas kepala bagian yang bekerja pada perusahaan. Dalam melaksanakan tugasnya, direktur utama dibantu seorang sekeretaris dan 2 orang kepala bagian yaitu : 1. Kepala bagian produksi dan Laboratorium 2. Kepala bagian Personalia dan Pemasaran.

9.4.2. Kepala Bagian Produksi dan Laboratorium Kepala Bagian Produksi dan Laboratorium adalah pembantu direktur utama untuk menangani permasalahan keteknikan dan proses produksi. Tugas dan wewenang Kepala Bagian Produksi dan Laboratorium adalah : 1. Menjalankan seluruh program dan kebijakan yang telah digariskan. 2. Mengatur dan mengawasi jalannya proses produksi dari bahan baku sampai dengan produk. 3. Mengadakan pengawasan dan penelitian untuk melaksanakan program kerja bagian keteknikan dan produksi.

Universitas Sumatera Utara

4. Mengkoordinir dan mengarhkan kegiatan bagian teknik, proses produksi, rekayasa dan keselamatan kerja.

9.4.3. Kepala Bagian Personalia dan Pemasaran Tugas dan wewenang Kepala Bagian Personalia dan pemasaran adalah : 1. Membantu dan bertanggung jawab kepada direktur utama atas segala kegiatan yang menyangkut pemasaran produksi, kebijakan harga dan distribusi produk yang dihasilkan perusahaan. 2. Mengawasi dan bertanggung jawab dalam hal yang umum pada perusahaan. 3. Bertanggung jawab atas seluruh pengaturan segala urusan yang berhubungan dengan keuangan perusahaan serta kesejahteraan karyawan. 4. Mengkoordinasi, memimpin dan mengawasi bagian pemasaran yang mencakup pergudangan, pembelian bahan baku, distribusi dan seterusnya.

9.4.4. Sekretaris Sekretaris diangkat oleh kepala personalia untuk menangani surat menyurat untuk pihak luar maupun pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu kepala bagian personalia dalam menangani masalah administrasi perusahaan.

9.5. Sistem Kerja dan Tenaga Kerja Pabrik pembuatan minuman yoghurt ini direncanakan beroperasi selama 24 jam perhari selama 330 hari kerja pertahun dengan jumlah tenaga kerja sebanyak 175 orang dimana semua bekerja non shift kecuali petugas keamanan yang waktu kerjanya diatur dalam dua shift.

9.6. Kesejahteraan Tenaga Kerja Untuk mendapatkan hasil yang maksimal dari setiap karyawan, maka setiap karyawan harus didukung dengan fasilitas yang memadai. Fasilitas yang disediakan oleh pabrik pembuatan minuman kesehatan yoghurt ini adalah: 1. Tunjangan kecelakan kerja.

Universitas Sumatera Utara

2. Tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun diluar pekerjaan. 3. Penyediaan tempat ibadah. 4. Memasukkan pekerja ke program kamsostek.

9.7. Jumlah, Tingkat Pendidikan dan Gaji Tenaga Kerja Adapun jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan yang diisyaratkan dapat dilihat pada tabel 9.1 berikut : Tabel 9.1. Jumlah, Tingkat Pendidikan dan Gaji Tenaga Kerja No

Jabatan

Jumlah

Gaji/bln

Jumlah

(Rp)

(Rp)

1

Dewan Komisaris

3

25.000.000 75.000.000

2

Direktur utama

1

30.000.000 30.000.000

3

Sekretaris

1

4

Manajer

2

15.000.000 30.000.000

5

Kepala Bagian

4

10.000.000 40.000.000

6

Kepala Seksi Administrasi

14

8.000.000 112.000.000

7

Karyawan Produksi

65

1.500.000 90.000.000

8

Karyawan Teknik

25

1.500.000 37.500.000

9

Karyawan Keu dan Personalia

10

2.000.000 20.000.000

10

Karyawan Administrasi

10

2.000.000 20.000.000

11

Dokter

1

4.000.000

4.000.000

13

Petugas Keamanan

10

700.000

7.000.000

14

Supir

13

700.000

7.000.000

15

Petugas Kebersihan

12

700.000

7.000.000

Total

175

2.000.000

2.000.000

492.500.000

Universitas Sumatera Utara

STRUKTUR ORGANISASI PABRIK PEMBUATAN YOGHURT DARI KACANG KEDELAI

RUPS

DIREKTUR UTAMA

DEWAN KOMISARIS

SEKRETARIS

Manager Umum dan Keuangan

Kepala Bagian Umum dan Personalia

Kasie Kepeg awaian

Kasie Humas

Kasie Keseha tan

MANAGER BAGIAN TEKNIK & PRODUKSI

Kepala Bagian keuangan dan Administrasi

Kasie Keamanan

Kasie Administra si

Kasie Akuntan si

Kasie Pemasar an

Kepala Bagian Teknik

Kasie Mesin

Kasie Listrik

Kasie Instrumen tasi

KEPALA PRODUKSI

Kasie Pemelihar aan pabrik

Kasie Proses

Kasie laboratori um

Kasie Utilitas

KARYAWAN

Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Yoghurt Dari Kacang Kedelai

Universitas Sumatera Utara

BAB X ANALISA EKONOMI

Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dari tingkat pendapatannya, maka perlu dilakukan analisa ekonomi. Selanjutnya perlu juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijakan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan. Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan kelayakan suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatannya yang didapat dari segi ekonomi. Parameterparameter tersebut antara lain : 1. Modal Investasi/Capital Investment (CI) 2. Biaya Produksi Total /Total Cost (TC) 3. Marjin Keuntungan/Profit Margin (PM) 4. Titik Imbas/Break Event Point (BEP) 5. Laju Pengembalian Modal /Return On Investment (ROI) 6. Waktu Pengembalian Modal (Pay Out Time (POT) 7. Laju Pengembalian Internal/Internal Rate Of Return (IRR)

10.1. Modal Investasi Modal Investasi adalah sejumlah modal untuk mendirikan suatu pabrik atau menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal Investasi terdiri dari : X-1 Universitas Sumatera Utara

10.1.1. Modal Investasi Tetap /Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi langsung adalah segala biaya yang diperlukan untuk membeli peralatan pabrik yang pemakainnya selama pabrik beroperasi. Tabel 10.1. Modal Investasi Tetap (MIT/FCI) No.

Komponen

Biaya (Rp)

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) 1.

Tanah

7.260.000.000

2.

Bangunan

6.578.000.000

3.

Peralatan Proses dan Utilitas

4.

Instrumentasi

1.224.766.513

5.

Biaya Perpipaan

2.449.533.026

6.

Biaya Instalasi Pabrik

1.224.766.513

7.

Biaya Insulasi

1.224.766.513

8.

Biaya Inventaris Kantor

489.906.605

9.

Biaya Perlengkapan Kebakaran

489.906.605

10.

Sarana Transportasi

24.495.330.257

3.290.000.000

Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 11.

Pra Inventasi

2.437.348.802

12.

Engineering dan supervisi

2.437.348.802

13.

Biaya Konstruksi

2.437.348.802

14.

Biaya Tak Terduga

4.874.697.603

TOTAL

60.933.720.040

10.1.2. Modal Kerja /Working Capital Modal Kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai suatu usaha sampai mampu menarik hasil penjualan dan memutar keuangannya. Dasar kebutuhan biaya operasional awal untuk beberapa bulan sesuai dengan kebutuhan. Dalam Perancangan ini modal kerja diambil 3 (tiga) bulan.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 10.2. Perincian Modal Kerja (Working Capital) No. Jumlah biaya

Jumlah

1.

Bahan baku dan Utilitas

2.

Kas

2.047.977.000

3.

Start up

1.828.011.601

4.

Piutang dagang Total

407.586.223.422

262.171.080.000 673.633.292.023

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 60.933.720.040 + Rp 673.633.292.023 = Rp 734.567.012.063,Modal ini berasal dari: Modal sendiri

= 75% dari modal investasi = 0,75 x Rp 734.567.012.063,= Rp 550.925.259.047,-

Modal Pinjaman Bank= 25% dari modal investasi = 0,25 x Rp 734.567.012.063,= Rp 183.641.753.016,-

10.2. Hasil Penjualan Hasil penjualan minuman yoghurt ini = Rp 394.143.900.859,-

10.3. Biaya Produksi Tetap Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik berproduksi mulai dari biaya pengadaan bahan baku, biaya pemasaran, dan biaya umum. Biaya produksi total terdiri dari :

Universitas Sumatera Utara

10.3.1 Biaya Tetap /Fixed Cost Tabel 10.3. Perincian Biaya Tetap No. Jenis Biaya 1. Gaji Karyawan 2. Bungan Bank

Jumlah (Rp) 7.387.500.000 36.728.350.603

3. Depresiasi dan Amortisasi

5.518.997.229

4. Perawatan

3.298.115.314

5. Tambahan

12.186.744.008

6. Distribusi

1.828.011.601

7. Asuransi 8. PBB

683.212.200 53.352.000

Total

67.684.282.955

10.3.2. Biaya Variabel /Variabel Cost (VC) Tabel 10.4. Rincian Biaya Variabel No.

Jenis Biaya

1.

Bahan Baku dan Proses

2.

Pemasaran

22.162.500

3.

Perawatan

494.717.297

4.

Lainnya

609.337.200

Total

Jumlah (Rp) 407.586.223.422

408.712.440.419

Total Biaya Produksi = Fixed Cost + Variabel Cost = Rp 476.396.723.374,-

Universitas Sumatera Utara

10.4. Perkiraan Laba/Rugi Usaha •

•

•

Laba sebelum pajak

= Rp 564.287.596.626,-

Pajak Penghasilan

= Rp 169.268.778.988,-

Laba setelah pajak

= Rp 394.918.817.638,-

10.5. Aspek Analisa Ekonomi 10.5.1. Profit Margin (PM) Merupakan persentasi yang menunjukkan perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan dengan total penjualan. PM = 54,21% Dari hasil perhitungan PM, maka prancangan pembuatan minuman yoghurt ini memberikan keuntungan.

10.5.2. Break Event Point (BEP) Merupakan Titik Keseimbangan antara penerimaan dan pengeluaran. BEP = 11,71% Dari data Feasibilities adalah, BEP ≥ 70% (kurang layak/unfeasible) BEP ≤ 50% (layak/feasible)

BEP perhitungan 11,71 % menunjukkan bahwa prancangan pabrik pembuatan minuman yoghurt ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

10.5.3. Return On Investment (ROI) ROI adalah besarnya persentase keuntungan pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih bertahun-tahun. Resiko pengembalian modal ini adalah : ROI ≤ 11% resiko pengembalian modal kecil 11% < ROI < 44% resiko pengembalian modal sedang ROI ≥ 44% resiko pengembalian modal besar Hasil perhitungan diperoleh pengembalian modal tiap tahun ROI = 53,76 % sehingga prancangan pabrik ini akan dibangun termasuk resiko pengembalian modal sedang.

10.5.4. Pay Out Time (POT) Merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa pabrik beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun. POT = 1,86 tahun.

10.5.5. Return On Network (RON) Return On Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON = 71,68%

10.5.6. Internal Rate On Return (IRR) Merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran yang dilakukan mulai dari tahap awal

Universitas Sumatera Utara

pendirian sampai pada usaha itu sendiri. Kelayakan tercapai bila IRR lebih besar dibandingkan dengan tingkat suku bunga yang dipakai dalam pengembalian bunga pinjaman Bank. IRR pada perhitungan menunjukkan IRR = 63,38 % sedangkan suku bunga pinjaman Bank sebesar 20% (Bank BNI Cab.USU Medan, 2008)

Universitas Sumatera Utara

BAB XI KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Minuman Yoghurt, dengan kapasitas 8 ton/jam diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Lokasi Pabrik direncanakan di daerah Galang Sumatera Utara dengan luas lahan 22.000 m2. 2. Bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan bentuk organisasi garis dengan jumlah karyawan sebanyak 171 orang. 3. Dari hasil evaluasi ekonomi adalah : •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Total modal investasi

= Rp 734.567.012.063,-

Biaya Produksi (BP)

= Rp 476.396.723.374,-

Hasil Penjualan

= Rp 1.040.684.320.000,-

Laba bersih

= Rp 394.918.817.638,-

Break Event Point (BEP)

= 11,71%

Return on Investment (ROI)

=53,76%

Return on Network (RON)

= 71,68%

Pay Out Time (POT)

= 1,86 Tahun

Internal rate of return (IRR)

= 63,38%

Profit Margin (PM)

= 54,21%

Dari hasil evaluasi konomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan minuman yoghurt ini layak untuk didirikan.

XI-1 Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA Atherton, H.V. and J.A Newlander., 1981. Chemistry and Testing of Dairy Product Forth Edition Edition. The AVI publishing Co. Inc. Westport. Connecticut. Baron,L.W., Process Chemistry For Water & Wastewater Treatment., Prencite Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jellse, 1982. Basuki, A.A dan Hardjo., 1979. Minuman Bergizi dan Bercampur Tepung Susu Kedelai dan Jagung. Proceding Seminar Teknologi Pangan III, Balai Penelitian Kimia, Bogor. Buchari Z. Dr., Organisasi dan Manajemen, Cetakan ke-III, Penerbit Balai Aksara, Jakarta,1987. Charley, 1982. Food Science. John Willey and Sons, New York. Departemen Kesehatan R.I., 1992. Daftar Komposisi Bahan Makanan. Bharatara Karya Aksara, Jakarta Fleet, G.H., 1978. Dairy Sciences and Technology, A Course Manual in Food Sciences Watson Fergusson Co. Brisbane, Australia. Foust, Allan, Principle of Unit Operation, 22nd edition, Jhon Willey, Betlehem, 1959, USA. Geankoplis, Christie J., Transport Process, Momentum, Heat and Mass., Allyn & Bacon, Boston, 1993. Hanafiah, H., Beberapa Penggunaan Food Additive dalam industri Perikanan. Warta Perrtanian No.49 Jakarta. Harper, W.C and C.W. Hall., 1976. Dairy Technology and Engenereeing. The AVI Publishing Co. Inc. Westport. Connecticut. Indra Ismawan., Memahami Reformasi Perpajakn 2000., Cetakan Pertama, PT. Alex Media Komputindo, Jakrta, 2001. Jacobsen, P.E ., 1978. The Nutrive of Dairy Industry International. The AVI Publishing co. Inc. Westport. Conneticut. Kern, D.Q., Process Heat Transfer., International student edition, Kogakusha Company Ltd, Tokyo, 1954.

Universitas Sumatera Utara

Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Teknology, 22nd edition, International Sciences, Dursion of John Wiley & Sons, New York. Koswara , S., 1992. Teknologi Pengolahan Kedelai Menjadi Makanan Bermutu Pustaka Sinar Harapan, Jakarta. Manullang. M., Pengantar Ekonomi Perusahaan., Cetakan IX, Liberty Offset, Yogyakarta, 1982. Meyer, L.H., 1978. Food Chemistry Reinhold Publishing Coorporation, New York. Miller, W.H.,1961. Traditional Methods of Processing and Use of Liquid and Powder Milk. Conference of Process on Soybean Product for Protein in Human Food. USDA Agricultural Research Service Pretoria. Illionis. Minifie, B.W., 1968. Chocolate, Cocoa and Confectionery. Van Costrad Reinhold, New York. Nalco., The Nalco Water Hand Book., New York., Mc Graw Hill Book Company, 1979. Overcast, W.W., 1968. Phsycrophilic Microbilogy of Food Fermentation. The AVI Publising Co. Inc. West Port, Connecticut. Rahman, A.S., S. Farciaz., W.p. Rahayu, C.C, Nurwitri dan Suliantari., 1992. Teknologi Fermentasi susu. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Institut Pertanian Bogor. Saraswati, 1986. Susu Kedelai. Bratha Karya Aksara, Jakarta. Shurleff, W and Aoyagi, 1979. Tofu and Soy Milk Production. New Ages Food. Study Centre, Lafayette. Sidabutar, L.O., 1994. Pengaruh Konsentrasi Sodium Bikarbonat dan Sodium Metabisulfat dengan Lama Pemanasan Terhadap Mutu Susu Kedelai. Skripsi Fakultas Pertanian USU Medan. Smith, A.K and Circle, S.J., 1972. Soybeans Chemistry and Teknology. Vol I. The AVI Publishing Co. Inc. Connecticut. Smith, J.M & Van Ness, H.C., Intoduction to Chemical Engineering Thermodynamics., Mc Graw Hill Book Co., New York, 1987. Soemaatmadja, D., 1978. Pengolahan Bahan Makanan Sumber Protein di Indonesia. Balai Penelitian Kimia, Bogor.

Universitas Sumatera Utara

Sofjan Assauri., Manajemen Produksi dan Operasi, Edisi revisi, Lembaga Penerbit Fakultas Ekonomi, Universitas Sumatera Utara, 1998. Suma’mur, P.K., Higiene Perusahaan dan Kesehatan Kerja,. PT. Gunung Agung, Jakarta, 1996. Suliantari dan W.P Rahayu., 1990. Teknologi Fermentasi Umbi-umbian dan Bijibijian. Depdikbud. IPB, Bogor. Timmerhauss, K.D. & Petter, M.S., Plant Design and Economic for Chemical Engineers., 4th edition, Mc Graw Hill Book Co., Tokyo, 1990. Timmerhauss, K.D. & Petter, M.S., Plant Design and Economic for Chemical Engineers., 6th edition, Mc Graw Hill Book Co., Tokyo, 2004. Tranggono, 1990. Bahan-bahan Tambahan Pangan. PAU Pangan dan Gizi. UGM, yogyakarta. Ulrich, Geal, D.A., A Guide to Chemical Engineers Process Design and Economics., Jhon Willey & Sons, New York, 1984. Winarno, F.G dan A.Rahman, 1974. Protein Sumber dan Peranannya. Departemen Teknologi Hasil Pertanian. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan minuman yoghurt ini dengan kapasitas pengolahan 8 ton/jam. Pabrik beroperasi 24 jam sehari dengan hari kerja 330 hari pertahun. Pabrik ini direncanakan didaerah Galang Sumatera Utara, dengan luas lahan 22.000 m2, dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasi garis, dengan tenaga kerja sebanyak 171 orang. Hasil evaluasi ekonomi adalah sebagai berikut : •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Total modal investasi

= Rp 734.567.012.063,-

Biaya Produksi (BP)

= Rp 476.396.723.374,-

Hasil Penjualan

= Rp 1.040.684.320.000,-

Laba bersih

= Rp 394.918.817.638,-

Break Event Point (BEP)

= 11,71%

Return on Investment (ROI)

=53,76%

Return on Network (RON)

= 71,68%

Pay Out Time (POT)

= 1,86 Tahun

Internal rate of return (IRR)

= 63,38%

Profit Margin (PM)

= 54,21%

Dari hasil evaluasi konomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan minuman yoghurt ini layak untuk didirikan karena dari secara ekonomi mendatangkan keuntungan dan membuka lapangan kerja serta secara proses dapat membuat kacang kedelai menjadi produk minuman yang dapat meningkatkan kesehatan serta secara lingkungan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan.

Universitas Sumatera Utara

Tabel LE.8 Penentuan Net Cash Flow Untuk Menghitung IRR Tahun

Laba kotor

0

Pajak 0

Depresiasi 0

Laba bersih 0

P/F, I = 63%

Net Cash Flow 0

0

P/F, I = 64%

PV pada 63% 1

(734,567,012,023)

1

PV pada 64% (734,567,012,023)

1

564,287,596,626

169,268,778,988

5,518,997,229

395,018,817,638

400,537,814,867

0.6135

245,728,720,777

0.6098

244,230,374,919

2

620,716,356,289

186,195,656,887

5,518,997,229

434,520,699,402

440,039,696,631

0.3764

165,621,474,888

0.3718

163,607,858,652

3

682,787,991,917

204,815,222,575

5,518,997,229

477,972,769,342

483,491,766,571

0.2309

111,641,655,948

0.2267

109,611,857,818

4

751,066,791,109

225,296,744,833

5,518,997,229

525,770,046,276

531,289,043,505

0.1417

75,262,812,275

0.1382

73,443,855,520

5

826,173,470,220

247,826,419,316

5,518,997,229

578,347,050,904

583,866,048,133

0.0869

50,742,890,163

0.0843

49,214,602,473

6

908,790,817,242

272,609,061,248

5,518,997,229

636,181,755,994

641,700,753,223

0.0533

34,214,241,983

0.0514

32,981,428,408

7

999,669,898,966

299,869,967,373

5,518,997,229

699,799,931,594

705,318,928,823

0.0327

23,071,312,857

0.0313

22,104,393,485

8

1,099,636,888,863

329,856,964,110

5,518,997,229

769,779,924,753

775,298,921,982

0.0201

15,558,522,235

0.0191

14,815,571,056

9

1,209,600,577,749

362,842,660,521

5,518,997,229

846,757,917,228

852,276,914,457

0.0123

10,492,821,510

0.0117

9,930,842,461

10

1,330,560,635,524

399,126,926,573

5,518,997,229

931,433,708,951

936,952,706,180

0.0076

7,076,876,649

0.0071

6,657,009,695

TOTAL

4,844,317,262

(7,969,217,536)

4.844.317.262 x (64%-63%) 4.844.317.262 − (−7.969.217.536) IRR = 63,38%

IRR = 63% +

Universitas Sumatera Utara

1,200 Nilai (Milyar Rupiah)

Total Penjualan

1,000

Biaya Variabel Biaya Tetap Biaya Produksi

800 600

BEP = 11,71%

400 200 -

20

40

60

80

100

120

Kapasitas Produksi (%)

Gambar LE.1 Grafik Break Event Point Pabrik Pembuatan Yoghurt dari Kacang Kedelai

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA 1. Hammer Mill (C-110) Di dalam hammer mill kacang kedelai akan dikupas, cangkang dan biji akan terpisah. 1

2

Kacang kedelai (baku)

Kernel -Kernel F2 = 48% F1

Hammer Mill

1

F = 8000 kg/jam

3

Cangkang F3 = 52% F1

Komposisi kacang kedelai yang digunakan sebagai bahan terdiri dari 52 % (berat) cangkang dan 48 % (berat) biji kacang kedelai. (Gumbira Sa’id, 1996) Neraca Total : F1 = F2 + F3 F3 = 0,52 x 8000 kg/jam = 4160 kg/jam F2 = 0,48 x 8000 kg/jam = 3840 kg/jam

LA-2

Universitas Sumatera Utara

2. Bak Perendaman I (F-130) Kacang kedelai direndam dalam air panas (80 – 90 oC) selama 30 menit. Air F4 = 2 F2 4 Kernel

2

2

F = 3840 kg/jam

6

Kernel -Kernel F2 = 3840 kg/jam

Bak Perendaman 1 5 Air F5 = F4

Perbandingan Air pencuci dan kernel adalah 2 : 1. (Alfi, Y. dkk, Penelitian 2006) Diasumsikan Air pencuci terbuang keseluruhan F4 = F5 Neraca Total : F2 + F4 = F5 + F6 F2 + 2F2 = 2F2 + F6 F2 = F6 = 3840 kg/jam F4 = 2F2 = 2 x 3840 kg/jam = 7680 kg/jam F5 = F4 = 7680 kg/jam

3. Bak Perendaman II (F-150) Kacang kedelai direndam dengan campuran air dan NaHCO 3 0,5 %, dengan perbandingan 3 : 1 selama 15 menit. (Alfi, Y. dkk, Penelitian 2006) Air 99,5% NaHCO3 0,5% F7 = 3 F6 7 Kernel 100% F6 = 3840 kg/jam

6

9

Bak Perendaman 2

Kernel -Kernel F9 = F6

8 Air F8 = F7

Universitas Sumatera Utara

Neraca Total : F6 + F7 = F8 + F9 3.840 kg/jam + 3 F6 = 3F6 + F9 F9 = 3.840 kg/jam F7 = 3 x 3.840 kg/jam = 11.520 kg/jam Komposisi F7: 



Air 99,5 % F7 = 0,995 x 11.520 kg/jam = 11.462,4 kg/jam NaHCO 3 0,5 % F7 = 0,005 x 11.520 kg/jam = 57,6 kg/jam

F8 = F7 = 11.520 kg/jam

4. Bak Pencuci (F-160) Kacang kedelai dicuci dan dibersihkan dengan menggunakan air bersih, dengan perbandingan antara air dan kacang kedelai 1 : 1. (Alfi, Y. dkk, Penelitian 2006). Air F9 = F10 10 Kernel F9 = 3840 kg/jam

9

11

Bak Pencuci

Kernel -Kernel F9 = F11

31 Air F10 = F31

Neraca Total : F9 + F10 = F11 + F31 F9 = F10 = F11 = F31 = 3840 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

5. Tangki Rebus (Q-170) Kacang kedelai yang sudah dicuci kemudian direbus. Jumlah air yang dibutuhkan untuk perebusan 1 : 1. (Alfi, Y. dkk, Penelitian 2006) Air F12 = F11 12 Kernel

Kernel -Kernel F14 = F11

14

11

Tangki Rebus

F11 = 3840 kg/jam

Kedelai yang sudah dicuci direbus jumlah air yang dibutuhkan untuk perebusan 1 : 1. F12 = F11 Neraca total = F11 + F12 = F14 3840 kg/jam + 3840 kg/jam = F14 F14 = 7.680 kg/jam

6. Ketel Adukan (Q-200) Kacang kedelai diaduk dengan penambahan air panas (100 oC), perbandingan antara kacang kedelai dengan air panas adalah 1 : 8. (Alfi, Y. dkk, Penelitian 2006) Air F15 = 8F14 15

Kernel

14

16

Ketel Adukan

F16 Kernel Air

Neraca total F14 + F15 = F16 F14 + 8 F14 = F16 9 F14 = F16 F16 = 9 x 3840 kg/jam = 34.560 kg/jam F16 - F14 = F15 F15 = F16 – F14 F15 = 34.560 – 3.840 = 30.720 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

7. Filter Press (H-210) Kacang kedelaikemudian dipress. F16 = 34.560 kg/jam

18

16

Filter Press

F18 Sari kedelai

17

F17 = 10% F16

Neraca Total : F16 = F18 + F17 F16 = 0,1 F16 + F18 34.560 = 0,1 x 34.560 + F18 F18 = 31.104 kg/jam F17 = 0,1 x 34.560 = 3.456 kg/jam

8. Agitator (M-220) Susu kedelai dicampur dengan susu skim 16 % dan gula 1 %.

F18 = 31.104 kg/jam

21

18

Agitator

F21 Susu kedelai

20 gula F20 = 0,01 F18

Neraca Total : F18 + F20 = F21 31.104 + 0,01 F18 = F21 31.104 + (0,01 x 31.104) = F21 F21 = 31.415,04 kg/jam F20 = 311,04 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

9. Fermentor (F-230) Kemudian di fermentasikan dengan penambahan gumarab 0,1% dan starter 1,5 %. Bibit Starter F22 = 0,015 F21 22 F21 = 31.415,04 kg/jam

21

24 F24 yogurt

Fermentor 23 Gum Arab F23 = 0,001F21

Neraca Total : F21 + F22 + F23 = F24

31.415,04 + 0,015 F21 + 0,001 F21 = F24 31.415,04 + (0,015 x 31.415,04) + (0,001 x 31.415,04) = F24 F24 = 31.886,27 kg/jam F22 = 471,23 kg/jam F23 = 31,42 kg/jam

10. Agitator (M-250) Kemudian dicampur dengan CaCl 2 3,5 % dan 500 ppm potassium sorbat. CaCl2 F26 = 3,5% F24 26 F24 = 31.886,27 kg/jam

24

27

Agitator

F27 yogurt

25 Potasium sorbat F25 = 500 ppm F24

Neraca Total : F24 + F25 + F26 = F27 31.886,27 + 0,035 F24 + 500 ppm F24 = F27 31.886,27 + (0,035 x 31.886,27) + (0,0005 x 31.886,27) = F27 F27 = 33.018,23 kg/jam F25 = 0,0005 x 31.886,27 = 15,94 kg/jam F26 = 0,035 x 31.886,27 = 1.116,02 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kJ

Suhu referensi

: 25 0C = 298 K

Dari Perry’s, 1997, diketahui kapasitas panas untuk senyawa-senyawa kimia adalah: kkal 4,1840 kJ kJ x =1,042 kg. K 1 kkal kg. K

NaHCO 3

= 0,249

CaCl 2

= 3,06 kJ/kg.K

Gula

= 0,5231

Air

= 4,182

kJ kkal 4,1840 kJ = 17,497 x kkal kg. K kkal

Gum arab

= 2,532

1 kJ 1000 gr J kJ x = 2,532 x gr. K 1000 J kg. K 1 kg

Potasium sorbat

= 3,721

kJ kg. K

Kernel

= 20,354 kJ/kg.K

Susu kedelai

= 4,572 kJ/kg.K

kkal 4,1840 kJ kJ x = 2,187 kg. K kg .K 1 kkal

Universitas Sumatera Utara

1. Bak Perendaman I (F-130) Air 900C 4

Kernel 300C

2

Bak Perendaman

6

Kernel 75 0C

5

Air 750C

Panas Masuk : Alur 2 Kernel = F 2 x Cp kernel x (T 2 -Tr) = 3840 kg x 20,354 kJ/kg.K x (303 - 298)K = 390.796,8 kJ Alur 4 Air

= F 4 air x Cp air x (T 4 - Tr) = 7680 kg x 17,497 kJ/kg.K x (303 - 298)K = 671.884,8 kJ

Panas Keluar : Alur 5 Air

= F 5 x Cp Air x (T 5 -Tr) = 7680 kg x 17.497 kJ/kg.K x (348 - 298)K = 6.718.848 kJ

Alur 6 Kernel = F 6 x Cp kernel x (T 6 -Tr) = 3840 kg x 20,354 kJ/kg.K x (348 - 298)K = 3.907.968 kJ Total Panas masuk

= 390.796,8 kJ + 671.884,8 kJ = 1.062.681,6 kJ

Total Panas Keluar

= 6.718.848 kJ + 3.907.968 kJ = 10.626.816 kJ

Universitas Sumatera Utara

Panas yang dibutuhkan = Total panas keluar – Total Panas masuk = (10.626.816 – 1.062.681,6) kJ = 9.564.134,4 kJ 2. Tangki Perebusan (Q-170) Air 300C 12

Kernel 300C

11

Tangki Perebusan

14

Kernel 60 0C

13

Steam 1500C

Panas Masuk : Alur 11 Kernel = F 11 x Cp kernel x (T 11 -Tr) = 3840 kg x 20,354 kJ/kg.K x (303 - 298)K = 390.796,8 kJ Alur 12 Air

= F 12 air x Cp air x (T 12 - Tr) = 3840 kg x 17,497 kJ/kg.K x (303 - 298)K = 671.884,8 kJ

Panas Keluar : Alur 14 Air

= F 14 x Cp Air x (T 14 -Tr) = 3840 kg x 20,354 kJ/kg.K x (333 - 298)K = 2.735.577,6 kJ

Total Panas masuk

= 390.796,8 kJ + 671.884,8 kJ = 1.062.681,6 kJ

Total Panas Keluar

= 2.735.577,6 kJ

Panas yang dibutuhkan = Total panas keluar – Total Panas masuk = (2.735.577,6 – 1.062.681,8) kJ = 1.682.896 kJ

Universitas Sumatera Utara

Saturated steam pada temperatur 1500C, 1 atm H = λ = SV - Sl = 2716,32 – 632,1 = 2113,3 kJ/kg Maka massa steam yang dibutuhkan (m) M=

λ

Q

=

1.672.896 kJ = 791,604 kg 2113,3 kJ/kg

3. Ketel adukan (Q-200) Air panas 900C 15

Kernel 600C

14

Ketel Adukan

16

Kernel Air 800C

Panas Masuk : Alur 14 Kernel = F 14 x Cp kernel x (T 14 -Tr) = 3840 kg x 20,354 kJ/kg.K x (333 - 298)K = 2.735.577,6 kJ Alur 15 Air

= F 15 air x Cp air x (T 15 - Tr) = 30.720 kg x 17,497 kJ/kg.K x (373 - 298)K = 40.313.088 kJ

Panas Keluar : Alur 16 Air

= F 16 x Cp Air x (T 14 -Tr) = 30.720 kg x 17,497 kJ/kg.K x (353 - 298)K = 29.562.931,2 kJ

Kernel = F 16 x Cp Air x (T 14 -Tr) = 3840 kg x 20,354 kJ/kg.K x (353 - 298)K = 4.298.764,8 kJ

Universitas Sumatera Utara

Total Panas masuk

= 2.735.577,6 kJ + 40.313.088 kJ = 43.048.665,6 kJ

Total Panas Keluar

= 4.298.764,8 kJ + 29.562.931,2 kJ = 33.861.696 kJ

Panas yang dilepaskan = Total panas keluar – Total Panas masuk = (43.048.665,6 – 26.905.416) kJ = 9.186.969,6 kJ 4. Agitator II (M-220) Gula 300C 20

Susu kedelai 800C

18

Agitator II

Susu kedelai Gula 680C

21

Panas Masuk : Alur 18 Susu kedelai = F 18 x Cp susu kedelai x (T 18 -Tr) = 31.104 kg x 4,572 kJ/kg.K x (353 - 298)K = 7.821.411,84 kJ Alur 20 Gula

= F 20 gula x Cp gula x (T 20 - Tr) = 311,04 kg x 2,187 kJ/kg.K x (303 - 298)K = 3.401,22 kJ

Panas Keluar : Alur 21 Susu kedelai = F 21 x Cp susu kedelai x (T 21 -Tr) = 31.104 kg x 4,572 kJ/kg.K x (341 - 298)K = 6.114.921,984 kJ Gula

= F 21 gula x Cp gula x (T 21 - Tr) = 311,04 kg x 2,187 kJ/kg.K x (341 - 298)K = 29.250,513 kJ

Universitas Sumatera Utara

Total Panas masuk

= (7.821.411,84 + 3.401,22) kJ = 7.824.813,060 kJ

Total Panas Keluar

= (6.114.921,984 + 29.250,513) kJ = 6.144.172,497 kJ

Panas yang dilepaskan = Total panas keluar – Total Panas masuk = 7.824.813,060 kJ – 6.144.172,497 kJ = 1.680.640,563 kJ 5. Fermentor (F-230) Bibit starter 300C

Gum arab 300C

22

Susu kedelai Gula 680C

Susu kedelai Gula Bibit starter Gum arab 400C

23 21

Fermentor

24

Panas Masuk : Alur 21 Susu kedelai = F 21 x Cp susu kedelai x (T 21 -Tr) = 31.104 kg x 4,572 kJ/kg.K x (341 - 298)K = 6.114.921,984 kJ Gula

= F 21 gula x Cp gula x (T 21 - Tr) = 311,04 kg x 2,187 kJ/kg.K x (341 - 298)K = 29.250,513 kJ

Alur 23 Gum arab

= F 23 gum arab x Cp gum arab x (T 23 - Tr) = 36,39 kg x 2,532 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 1.382,092 kJ

Panas Keluar : Alur 24 Susu kedelai = F 24 x Cp susu kedelai x (T 24 -Tr) = 31.104 kg x 4,572 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 2.133.112,32 kJ

Universitas Sumatera Utara

Gula

= F 24 gula x Cp gula x (T 24 - Tr) = 311,04 kg x 2,187 kJ/kg.K x (341 - 298)K = 10.203,667 kJ

Gum arab

= F 24 gum arab x Cp gum arab x (T 24 - Tr) = 36,39 kg x 2,532 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 1.382,092 kJ

Total Panas masuk

= 6.114.921,984 kJ + 29.250,513 kJ = 6.145.554,589 kJ

Total Panas Keluar

= (2.133.112,32 + 253.500,6 + 1.382,092) kJ = 2.387.995,012 kJ

Panas yang dilepaskan = Total panas keluar – Total Panas masuk = 6.145.554,589 kJ – 2.387.995,012 kJ = 3.757.559,577 kJ

6. Agitator II (M-250) Potasium sorbat 300C

CaCl2 300C

25

Susu kedelai Gula Gum arab 400C

26 24

Agitator II

27

Susu kedelai Gula Bibit starter Gum arab Potasium sorbat CaCl2 270C

Panas Masuk : Alur 24 Susu kedelai = F 24 x Cp susu kedelai x (T 24 -Tr) = 31.104 kg x 4,572 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 2.133.112,32 kJ Gula

= F 24 gula x Cp gula x (T 24 - Tr) = 311,04 kg x 2,187 kJ/kg.K x (341 - 298)K = 10.203,667 kJ

Gum arab

= F 24 gum arab x Cp gum arab x (T 24 - Tr) = 36,39 kg x 2,532 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 1.382,092 kJ

Universitas Sumatera Utara

Alur 25 Potasium sorbat

= F 25 Potasium sorbat x Cp Potasium sorbat x (T 25 - Tr) = 18,48 kg x 3,721 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 1.031,461 kJ

Alur 26 CaCl 2

= F 26 CaCl 2 x Cp CaCl 2 x (T 26 - Tr) = 1.294,04 kg x 3,06 kJ/kg.K x (313 - 298)K = 59.396,436 kJ

Panas Keluar : Alur 27 Susu kedelai = F 27 x Cp susu kedelai x (T 27 -Tr) = 31.104 kg x 4,572 kJ/kg.K x (300 - 298)K = 284.414,976 kJ Gula

= F 27 gula x Cp gula x (T 27 - Tr) = 311,04 kg x 2,187 kJ/kg.K x (300 - 298)K = 1.360,488 kJ

Gum arab

= F 27 gum arab x Cp gum arab x (T 27 - Tr) = 36,39 kg x 2,532 kJ/kg.K x (300 - 298)K = 184,278 kJ

Potasium sorbat

= F 27 Potasium sorbat x Cp Potasium sorbat x (T 27 - Tr) = 18,48 kg x 3,721 kJ/kg.K x (300 - 298)K = 137,528 kJ

CaCl 2 = F 27 CaCl 2 x Cp CaCl 2 x (T 27 - Tr) = 1.294,09 kg x 3,06 kJ/kg.K x (300 - 298)K = 7.919,830 kJ Total Panas masuk

= 2.448.422,909 kJ

Total Panas Keluar

= 2.682.776,329 kJ

Panas yang dilepaskan = Total panas keluar – Total Panas masuk = 2.448.442,909 kJ – 2.682.776,329 kJ = 234.453,420 kJ

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS 1. Pompa Air Sumur Bor (L-411) Fungsi : untuk memompakan air sumur bor ke bak pengendapan. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det Laju alir volume (Q) =

26,663 lbm/det F = = 0,428 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,428)0,45 x (62,16)0,13 = 4,548 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 5,047 in = 0,419 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,563 in = 0,462 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,139 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,428 ft 3 /det = = 3,079 ft/det a1 0,139 ft 2

Bilangan Reynold, N RE =

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(3,079 ft/det)(0,419 ft)(3600 det/jam) = 1,937 lbm/ft.jam N RE

= 149.041,632

Universitas Sumatera Utara

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter

pipa 5,047 in diperoleh ε/D = 0,0013

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 149.041,632 dan ε/D = 0,0013 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 150 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,419 ft = 5,447 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,419 ft = 25,14 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 150 + 5,447 + 25,14 + 7,5 + 9 = 197,087 ft Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,045)(3,079) 2 (197,087) = 3,118 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,419)

Tinggi pemompaan, ∆z = 30 ft

Static head, ∆z.

g = 30 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws

Δv 2 ΔP g = ∆z. + + +F gc 2gc ρ = 30 + 0 + 0 + 3,118 = 33,118 ft.lbf/lbm

Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (33,118)(0,428)(62,16) = = 1,602 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka:

Universitas Sumatera Utara

Tenaga pompa yang dibutuhkan =

1,602 = 2Hp 0,8

2. Bak Pengendapan (H-410) Fungsi: tempat penampungan sementara air sumur bor Laju alir (F) = 43.539,908 kg/jam Kapasitas untuk kebutuhan (θ) = 1 hari Faktor kemanan = 20% Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 Tinggi bak = t Jumlah bak (n) = 1 Misalkan: Panjang bak = 10t Lebar bak = 6t Volume bak (Vb)

=pxlxt = 10t x 6t x t = 60t3

Volume bak (Vb) = =

F x θ x (fk + 1) ρxn

43.539,908 kg/jam x 1 hari x 24jam/hari x 1,2 995,68 kg/m 3 x 1

= 1259,389 m3 Volume bak (Vb) = 60t3  Vb  Tinggi bak (t) =    60 

1/3

 1259,389  =  60  

1/3

= 2,758 m

Panjang bak (p) = 10 x t = 10 x 2,758 m = 27,58 m Lebar bak (l) = 6 x t = 6 x 2,758 m = 16,548 m

3. Clarifier (H-420) Fungsi: memisahkan endapan (flokk-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu.

Universitas Sumatera Utara

Bahan konstruksi: carbon steel SA-53, Grade B Laju alir air (F 1 )

= 43.539,908 kg/jam

Laju alir Al 2 (SO 4 ) 3 (F 2 ) = 2,176 kg/jam Laju alir Na 2 CO 3 (F 3 ) = 1,176 kg/jam Laju alir total (F)

= F 1 + F 2 + F 3 = 43.543,26 kg/jam

Densitas Al 2 (SO 4 ) 3

= 2,71 gr/ml………………….……………(Perry,1997)

Densitas Na 2 CO 3

= 2,533 gr/ml………………….……………(Perry,1997)

Densitas air

= 0,99568 gr/ml………………….…………(Perry, 1997)

Reaksi koagulasi: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 + 2Na 2 SO 4 + 3CO 3

Perhitungan: Kecepatan terminal pengendapan: Menurut hukum Stokes: Us =

( ρp − ρ ) gDp 2 ……………………………………………….(Ulrich, 1984) 18µ

Dimana: Us = Kecepatan terminal pengendapan, cm/det ρ s = Densitas partikel campuran pada 300C ρ = Densitas larutan pada 300C

Dp = Diameter partikel = 0,002 cm ………….…………..(Perry, 1997) g = Percepatan gravitasi = 980 gr/cm.det

µ = Viskositas larutan pada 300C = 0,0345 gr/cm.det

Densitas larutan, ρ=

43.543,26 = 995,752 kg/m3 = 0,996 gr/cm3 = 62,123 lb/ft3 43.539,908 2,176 1,176 + + 995,68 2710 2533

Densitas partikel : ρs =

2,176 + 1,176 = 2.394,285 kg/m3 = 2,394 gr/cm3 2,176 1,176 + 2710 2533

Sehingga:

Universitas Sumatera Utara

Us =

(2,042 − 0,996) 980 x (0,002) 2 0,004 = 0,006 cm/det = 18 x 0,0345 0,621

Ukuran Clarifier Laju alir volumetrik, Q =

F 43.543,26 kg/jam x 1jam/3600 det = ρ 995,752 kg/m 3

Q = 0,012 m3/det

 Q  1/2 Sehingga : D =  −4   4.10 

 0,012  D=  −4   4.10 

1/ 2

= 5,51 m = 18,077 ft

Tinggi clarifier : Ht =

3 3 D = (5,51) = 8,265 m = 27,115 ft 2 2

Waktu pengendapan: t=

Ht 3 m x 100 cm/1m = = 50.000 detik x 1jam/3600 detik = 13,888 jam Us 0,006 cm/det

Direncanakan digunakan bahan konstruksi carbon steel SA-53, grade B dari Brownell & Young, Item I, Appendix D, 1979, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 12750 Psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatis, Ph

=

- Tekanan desain, P

= 1,2 x (14,7 + 11,266) = 31,159 psi

(27,115 − 1) 62,123 = 11,266 psi 144

Tebal dinding clarifier: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

=

(31,159 psi)(18,077 ft)(12in/ft) + 0,125 = 0,456 in 2 (12.750 psi)(0,8) −1,2 (31,159 psi)

Dari tabel 5.4 Brownell & Young 1979, dipilih tebal tangki 3/16 in Daya clarifier P = 0,006 D2

…………………………………………………(Ulrich, 1984)

Universitas Sumatera Utara

Dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW Sehingga, P = 0,006 x (18,077)2 = 1,96 Hp

4. Tangki pelarut Alum (M-421) Fungsi: Membuat larutan alum (Al 2 (SO 4 ) 3 Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 300C : 1 atm

(Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan 30 ppm (Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) Laju alir (Al 2 (SO 4 ) 3 = 2,176 kg/jam Densitas (Al 2 (SO 4 ) 3 30% = 1.363 kg/jam = 85,093 lbm/ft3……..……(Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume larutan, V 1 =

2,176 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari = 3,831 m3 0,3 x 1.363 kg/m 3

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 3,831 m3 = 4,597 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

4,597 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

4,597 m3 =

3 πD3 8

D = 1,574 m Maka: D = 1,574 m = 5,163 ft H = 2,361 m = 7,745 ft

Universitas Sumatera Utara

Tinggi Al 2 (SO 4 ) 3 dalam tangki =

3,381 m 3

1 π (1,574 m) 2 4

= 1,970 m = 6,463 ft

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, ph

=

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x (14,7 +3,228) psi = 21,513 psi

(6,463 − 1) 85,093 = 3,228 psi 144

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(21,513 psi)(5,163 ft)(12 in/ft) + 0,125 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(21,513 psi)

t = 0,190 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 3/16 in. Daya pengaduk: Dt/Di = 3, Baffel = 4

…………………………….…………..….(Brown, 1978)

Dt = 5,163 ft Di = 1,721 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas Al 2 (SO 4 ) 3 30% = 6,27 x 10-4 lbm/ft.det………….(Kirk Othmer, 1967) Bilangan reynold, N RE = =

ρ N D2 µ

(85,093)(1)(1,574) 2 = 336.229,450 6,27.10 − 4

Dari gambar 3.3-4 (Geankoplis, 1983)untuk N re = 336.229,450 diperoleh Npo = 0,4

Universitas Sumatera Utara

Sehingga: P =

P=

NpoN 3 Di 5 ρ gc

……………….………………(Geankoplis, 1983)

(0,4)(1) 3 (1,574) 5 (85,093) = 10,220 32,174

Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor =

10,22 = 12,775 Hp 0,8

5. Tangki Pelarut Soda Abu (M-422) Fungsi: membuat larutan sada abu (Na 2 CO 3 ) Bentuk: selinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 Data: Kondisi pelarutan: - Temperatur = 300C - Tekanan

= 1 atm

- Na 2 CO 3 yang digunakan = 27 ppm - Na 2 CO 3 yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) - Laju alir massa Na 2 CO 3 = 1,176 kg/jam. - Densitas Na 2 CO 3 30% = 1.327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3. - Kebutuhan perancangan = 30 hari - Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume larutan, V 1 =

1,176 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari = 2,126 m3 3 0,3 x 1.327 kg/m

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 2,126 m3 = 2,552 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

2,552 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

2,552 m3 =

3 πD3 8

Universitas Sumatera Utara

D = 1,294 m Maka: D = 1,294 m = 4,245 ft H = 1,941 m = 6,368 ft Tinggi Na 2 CO 3 dalam tangki =

2,126 m 3 1 π (1,294 m) 2 4

= 1,617 m = 5,305 ft

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, ph

=

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x (14,7 + 2,543) psi = 20,691 psi

(5,305 − 1) 85,093 = 2,543 psi 144

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(20,691 psi)(4,245 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,16 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(20,691 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 4/16 in. Daya pengaduk: Dt/Di = 3, Baffel = 4

…………………………….…………..….(Brown, 1978)

Dt = 4,245 ft Di = 1,415 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas Al 2 (SO 4 ) 3 30% = 3,69 x 10-4 lbm/ft.det………….(Kirk Othmer, 1967) Bilangan reynold, N RE =

ρ N D2 ……………………………………………(Geankoplis, 1983) μ

(82,845)(1)(1,415) 2 = = 449.523,929 3,69.10 − 4

Universitas Sumatera Utara

Dari gambar 3.4-4,Geankoplis,1983, untuk N re = 449.523,929 diperoleh Npo = 0,325 Sehingga: P =

P=

NpoN 3 Di 5 ρ gc

……………….………………(Geankoplis, 1983)

(0,325)(1) 3 (1,415) 5 (82,845) = 4,747 32,174

Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor =

4,747 = 5,933 Hp 0,8

6. Pompa Bak Pengendapan (L-421) Fungsi : untuk memompakan air sumur bor ke bak pengendapan. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det Laju alir volume (Q) =

26,663 lbm/det F = = 0,428 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,428)0,45 x (62,16)0,13 = 4,549 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 5,047 in = 0,419 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,563 in = 0,462 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,139 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan linier, v =

Q 0,428 ft 3 /det = = 3,079 ft/det a1 0,139 ft 2

Bilangan Reynold, N RE =

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(3,079 ft/det)(0,419 ft)(3600 det/jam) = 1,937 lbm/ft.jam N RE

= 149.041,632

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/D = 0,0013

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 149.041,632 dan ε/D = 0,0013 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 25 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,419 ft = 5,447 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,419 ft = 25,14 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 25 + 5,447 + 25,14 + 7,5 + 9 = 72,087 ft

Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,045)(3,079) 2 (72,087) = 1,140 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,419)

Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft

Static head, ∆z. Velocity head,

g = 30 ft.lbf/lbm gc

Δv 2 =0 2gc

Universitas Sumatera Utara

Pressure head, = ∆z.

Ws

ΔP =0 ρ

Δv 2 ΔP g + +F + gc 2gc ρ

= 10 + 0 + 0 + 1,140 = 11,140 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (11,140)(0,428)(62,16) = = 0,538 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,538 = 0,672Hp 0,8

7. Sand Filter (H-430) Fungsi : untuk menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA-53, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det Faktor keamanan = 20% Sand filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi Perhitungan: Ukuran Sand Filter Volume air, Va =

43.539,908 kg/jam x 0,25jam = 10,933 m3 995,68 kg/m 3

Volume tangki Vt = 1,2 x 10,933 m3 = 13,119 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 2 V=

1 2 πD H 4

Universitas Sumatera Utara

13,119 m3 =

1 πD2(2D) 4

13,119 m3 =

1 πD3 2

D = 2,029 m Maka: D = 2,029 m = 6,656 ft H = 4,058 m = 13,313 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(6,656 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,171 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 3/16 in.

8. Pompa clarifier (L-431) Fungsi : untuk memompakan air clarifier ke sand filter. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967)

Universitas Sumatera Utara

-Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det 26,663 lbm/det F = = 0,428 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Laju alir volume (Q) =

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,428)0,45 x (62,16)0,13 = 4,548 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 5,047 in = 0,419 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,563 in = 0,462 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,139 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,428 ft 3 /det = = 3,079 ft/det a1 0,139 ft 2

Bilangan Reynold, N RE = = N RE

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(3,079 ft/det)(0,419 ft)(3600 det/jam) 1,937 lbm/ft.jam

= 149.041,632

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/D = 0,0013

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 149.041,632 dan ε/D = 0,0013 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 25 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,419 ft = 5,447 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,419 ft = 25,14 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft

Universitas Sumatera Utara

- 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 25 + 5,447 + 25,14 + 7,5 + 9 = 72,087 ft

Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,045)(3,079) 2 (72,087) = 1,140 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,419)

Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft

Static head, ∆z.

g = 30 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws

Δv 2 ΔP g + +F = ∆z. + gc 2gc ρ = 10 + 0 + 0 + 1,140 = 11,140 ft.lbf/lbm

Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (11,140)(0,428)(62,16) = = 0,538 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,538 = 0,672 Hp 0,8

9. Menara Air (F-440) Fungsi : untuk mendistribusikan air untuk berbagai kebutuhan. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : carbon steel SA-53, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997)

Universitas Sumatera Utara

Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det Faktor keamanan = 20% Kebutuhan perancangan = 6 jam Perhitungan: Ukuran Menara Air Volume air, Va =

26,663 kg/jam x 6 jam = 262,372 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki Vt = 1,2 x 262,372 m3 = 314,846 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 5 : 6 V=

1 2 πD H 4

314,846 m3 =

1 πD2(6/5D) 4

314,846 m3 = (3/10) πD3 D = 6,939 m Maka: D = 6,939 m = 22,755 ft H = 8,326 m = 27,315 ft Tinggi air dalam tangki =

262,375 m 3 1 π (6,939 m) 2 4

= 6,941 m

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA-53, Grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

Universitas Sumatera Utara

t=

(17,64 psi)(22,755 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,285 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki ¼ in.

10. Pompa Sand Filter (L-441) Fungsi : untuk memompakan air dari sand filter ke menara air. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det 26,663 lbm/det F = 0,428 ft3/det = 3 ρ 62,16 lbm/ft

Laju alir volume (Q) =

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,428)0,45 x (62,16)0,13 = 4,552 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 5,047 in = 0,419 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,563 in = 0,462 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,139 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,366 ft 3 /det = = 2,633 ft/det a1 0,139 ft 2

Bilangan Reynold, N RE = =

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(3,079 ft/det)(0,419 ft)(3600 det/jam) 1,937 lbm/ft.jam

Universitas Sumatera Utara

N RE

= 149.041,632

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/D = 0,0013

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 149.041,632dan ε/D = 0,0013 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 30 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,419 ft = 5,447 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,419 ft = 25,14 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 30 + 5,447 + 25,14 + 7,5 + 9 = 77,087 ft Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,045)(0,428) 2 (77,087) = 0,026 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,419)

Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft

Static head, ∆z.

g = 10 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws

Δv 2 ΔP g = ∆z. + + +F gc 2gc ρ = 10 + 0 + 0 + 0,026 = 10,026 ft.lbf/lbm

Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (10,026)(0,458)(62,16) = = 0,518 Hp 550 550

Universitas Sumatera Utara

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,518 = 0,647 Hp 0,8

11. Cation Exchanger (T-450) Fungsi : untuk mengurangi kesadahan air. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA-53, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

H 2 SO 4 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuraran cation exchanger Dari tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -

Diameter permukaan katiaon: 25 ft = 0,6096 m

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

-

Tinggi resi dalam cation excahanger = 5 ft

-

Tinggi silinder = 1,2 x 5 ft = 6 ft = 1,8287 in

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 1 Maka: H = ½ D = ½ (0,6096) = 0,3048 m Sehingga tinggi cation exchanger = 1,8287 + 0,3048 = 2,1335 m = 6,9995 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA-53, Grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

Universitas Sumatera Utara

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding tangki kation exchanger: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(25 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,3847 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 7/16 in.

12. Tangki Pelarutan H 2 SO 4 (M-451) Fungsi : untuk membuat larutan asam sulfat. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 -Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

- H 2 SO 4 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) - Densitas H 2 SO 4 (ρ) = 1.387 kg/m3 = 85,5874 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) - Laju alir massa H 2 SO 4 (F) = 129,271 kg/jam - Kebutuhan perancangan : 1 hari - Faktor keamanan : 20% Perhitungan: Ukuran angki Volume air, Va =

129,271 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 4,473 m3 3 0,5 x 1.387 kg/m

Volume tangki Vt = 1,2 x 4,473 m3 = 5,367 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 4 : 3 V=

1 2 πD H 4

5,367 m3 =

1 πD2(3/4D) 4

5,367 m3 = 3/16 πD3

Universitas Sumatera Utara

D = 2,088 m Maka: D = 2,088 m = 6,850 ft H = 2,784 m = 9,133 ft Tinggi air dalam tangki =

4,473 m 3 1 π (2,088 m) 2 4

= 1,307 m

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA-53, grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(6,850 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,173 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 3/16 in. Daya pengaduk: Dt/Di = 3, Baffel = 4

…………………………….…………..….(Brown, 1978)

Dt = 6,850 ft Di = 2,283 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas Al 2 (SO 4 ) 3 30% = 3,4924 x 103 lbm/ft.det……….(Kirk Othmer, 1967)

ρ N D2 …………………………………………….….(Geankoplis, 1983) N RE = μ =

(85,5874)(1)(2,283) 2 = 1.276.656,019 3,4942.10 − 4

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis,1983, untuk N re = 1.276.656,019 diperoleh Npo = 0,41

Universitas Sumatera Utara

Sehingga: P =

P=

NpoN 3 Di 5 ρ gc

……………….………………(Geankoplis, 1983)

(0,41)(1) 3 (2,283) 5 (85,5874) = 6,764 32,174

Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor =

6,764 = 8,455 Hp 0,8

13. Pompa Menara Air (L-451) Fungsi : untuk memompakan air dari menara ke cation exchanger. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 43.539,908 kg/jam = 26,663 lbm/det Laju alir volume (Q) =

26,663 lbm/det F = 0,428 ft3/det = 3 ρ 62,16 lbm/ft

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,428)0,45 x (62,16)0,13 = 4,552 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 5,047 in = 0,419 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,563 in = 0,462 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,139 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,366 ft 3 /det = = 2,633 ft/det a1 0,139 ft 2

Universitas Sumatera Utara

Bilangan Reynold, N RE = = N RE

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(3,079 ft/det)(0,419 ft)(3600 det/jam) 1,937 lbm/ft.jam

= 149.041,632

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/D = 0,0013

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 149.041,632dan ε/D = 0,0013 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 30 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,419 ft = 5,447 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,419 ft = 25,14 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 30 + 5,447 + 25,14 + 7,5 + 9 = 77,087 ft Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,045)(0,428) 2 (77,087) = 0,026 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,419)

Tinggi pemompaan, ∆z = 10 ft

Static head, ∆z.

g = 10 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Universitas Sumatera Utara

= ∆z.

Ws

Δv 2 ΔP g + + +F gc 2gc ρ

= 10 + 0 + 0 + 0,026 = 10,026 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (10,026)(0,458)(62,16) = = 0,518 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,518 = 0,647 Hp 0,8

14. Anion Exchanger (F-460) Fungsi : untuk mengurangi kesadahan air. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA-53, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

H 2 SO 4 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Laju alir massa (F) = 189,984 kg/jam = 0,116 lbm/det Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuraran anion exchanger Dari tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -

Diameter permukaan katiaon: 25 ft = 0,6096 m

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

-

Tinggi resi dalam cation excahanger = 5 ft

-

Tinggi silinder = 1,2 x 5 ft = 6 ft = 1,8287 in

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 1 Maka: H = ½ D = ½ (0,6096) = 0,3048 m Sehingga tinggi cation exchanger = 1,8287 + 0,3048 = 2,1335 m = 6,9995 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA-53, Grade B.

Universitas Sumatera Utara

Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding tangki anion exchanger: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(25 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,3847 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 7/16 in.

15. Tangki Pelarutan NaOH Fungsi : untuk membuat larutan NaOH. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 -Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

- NaOH yang digunakan memiliki konsentrasi 10% (% berat) - Densitas NaOH (ρ) = 1.518 kg/m3 = 94,577 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) - Laju alir massa NaOH (F) = 0,0365 kg/jam - Kebutuhan perancangan : 1 hari - Faktor keamanan : 20% Perhitungan: Ukuran tangki Volume air, Va =

0,0365 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 0,005 m3 3 0,1 x 1.518 kg/m

Volume tangki Vt = 1,2 x 0,005 m3 = 0,006 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3

Universitas Sumatera Utara

V=

1 2 πD H 4

0,006 m3 =

1 πD2(3/2D) 4

0,006 m3 = 3/8 πD3 D = 0,172 m Maka: D = 0,172 m = 0,564 ft H = 0,258 m = 0,846 ft Tinggi air dalam tangki =

0,005 m 3 1 π (0,172 m) 2 4

= 0,217 m = 0,711 ft

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-53, grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(0,564 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,128 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 3/16 in. Daya pengaduk: Dt/Di = 3, Baffel = 4

…………………………….…………..….(Brown, 1978)

Dt = 0,564 ft Di = 0,188 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas NaOH 10% = 4,302 x 10-4 lbm/ft.det………….….(Kirk Othmer, 1967)

Universitas Sumatera Utara

N RE = =

ρ N D2 ……………………………..……………….….(Geankoplis, 1983) μ

(94,577)(1)(0,188) 2 = 7.770,175 4,302.10 − 4

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, 1983, untuk N re = 7.770,175 diperoleh Npo = 0,6 Sehingga: P =

NpoN 3 Di 5 ρ gc

……………….………………(Geankoplis, 1983)

(0,6)(1) 3 (0,188) 5 (94,577) P= = 0,0004 32,174 Efesiensi penggerak motor = 80% Daya motor penggerak =

0,0004 = 0,0005 Hp 0,8

16. Pompa cation exchanger (L-461) Fungsi : untuk memompakan air dari cation exchanger ke anion exchanger. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3………….………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam………………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 1.139,908 kg/jam = 0,697 lbm/det Laju alir volume (Q) =

F 0,697 lbm/det = = 0,011 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,011)0,45 x (62,16)0,13 = 0,873 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 3/4 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 0,824 in = 0,068 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,05 in = 0,088 ft

Universitas Sumatera Utara

- Luas penampang (a 1 )

= 0,006 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,011 ft 3 /det = = 1,833 ft/det a1 0,006 ft 2

Bilangan Reynold, N RE = = N RE

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(1,833 ft/det)(0,068 ft)(3600 det/jam) 1,937 lbm/ft.jam

= 14.399,760

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 0,824 in diperoleh ε/D = 0,0018

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 14.399,760 dan ε/D = 0,0018 diperoleh f = 0,038 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 10 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,022 ft = 0,286 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,022 ft = 1,32 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 10 + 0,884 + 4,08 + 7,5 + 9 = 31,464 ft Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,038)(1,833) 2 (31,464) =0,918ft = 2gcD 2(32,174)(0,068)

.

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

Static head, ∆z.

g = 15 ft.lbf/lbm gc

Universitas Sumatera Utara

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws

= ∆z.

g Δv 2 ΔP + + +F gc 2gc ρ

= 15 + 0 + 0 + 0,918 = 15,918 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (15,918)(0,008)(62,16) = = 0,019 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,019 = 0,002 Hp 0,8

17. Tangki kaporit (F-490) Fungsi : untuk membuat larutan tangki kaporit. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 -Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

- Ca(ClO) 2 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) - Densitas Ca(ClO) 2 (ρ) = 1.272 kg/m3 = 79,411 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) - Laju alir massa Ca(ClO) 2 (F) = 0,004 kg/jam - Kebutuhan perancangan : 1 hari - Faktor keamanan : 20% Perhitungan: Ukuran tangki Volume air, Va =

0,004 kg/jam x 24jam/hari x 1 hari = 0,0001 m3 3 0,1 x 1.272 kg/m

Volume tangki Vt = 1,2 x 0,0001 m3 = 0,0012 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

Universitas Sumatera Utara

0,0012 m3 =

1 πD2(3/2D) 4

0,0012 m3 = 3/8 πD3 D = 0,1 m Maka: D = 0,1 m = 0,328 ft H = 0,15 m = 0,492 ft Tinggi air dalam tangki =

0,001 m 3 = 0,142 m 1 2 π (0,1 m) 4

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

- Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, po

= 1 atm = 14,7 psi

- Faktor keamanan tekanan

= 20%

- Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(0,328 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,127 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

18. Tangki Penampungan air umpan ketel (L-501) Fungsi : untuk menampung air umpan ketel sebelum didistribusikan. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : carbon steel SA-53, Grade B -Kondisi penyimpanan: -Temperatur

: 300C

- Tekanan

: 1 atm

- Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 ……………………..…………..(Perry, 1997) - Laju alir massa air umpan ketel = 949,924 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

- Kebutuhan perancangan : 1 hari - Faktor keamanan : 20% Perhitungan: Ukuran tangki Volume air, Va =

949,924 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 22,897 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki Vt = 1,2 x 22,897 m3 = 27,476 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

27,476 m3 =

1 πD2(3/2D) 4

27,476 m3 = 3/8 πD3 D = 2,857 m Maka: D = 2,857 m = 9,373 ft H = 4,286 m = 14,061 ft Tinggi air dalam tangki =

22,897 m 3 1 π (2,857m) 2 4

= 3,573 m

Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik: P=ρxgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det x 3,573 m = 34.864,133 Pa = 34,864 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 34,864 kPa + 101,325 kPa = 136,189 kPa Faktor kelonggaran = 5% Tekanan desain, P = (1,05)(136,189) = 142,998 kPa Join efisiensi = 0,8…………………………………....(Brownell & Young, 1959) Allowble stress = 12.750 psi = 87.099,98 kPa………..(Brownell & Young, 1959) Tebal dinding tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

Universitas Sumatera Utara

t=

(142,998 kPa)(9,373 ft)(12 in/ft) + 0,125 in = 0,240 in 2(87.099,98 kPa)(0,8) − 1,2(142,998 kPa)

Dari tabel 5.4 Brownell & Young dipilih tebal tangki 4/16

19. Pompa Air umpan ketel Fungsi : untuk memompakan air dari tangki air umpan ketel ke dearator. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 791,604 kg/jam = 0,483 lbm/det F 0,483 lbm/det = = 0,007 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Laju alir volume (Q) =

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,007)0,45 x (62,16)0,13 = 0,715 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 3/4 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 0,824 in = 0,068 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,050 in = 0,087 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,00371 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,007 ft 3 /det = =1,886 ft/det a 1 0,00371 ft 2

Bilangan Reynold, N RE = = N RE

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(1,886 ft/det)(0,068 ft)(3600 det/jam) 1,937 lbm/ft.jam

= 14.816,12

Universitas Sumatera Utara

Dari gambar 14.1 Timmerhaus, 1991 untuk Nre = 14.816,12 dan ε/D = 0,0017 diperoleh f = 0,032 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 25 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,068 ft = 0,884 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,068 ft = 4,08 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 1,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 3,25 ft Panjang pipa total (∑L) = 25 + 0,884 + 4,08 + 1,5 + 3,25 = 34,714 ft Faktor gesekan,

F=

fv 2 ΣL (0,032)(1,886) 2 (34,714) = 0,903 ft .lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,068)

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

Static head, ∆z.

g = 15 ft.lbf/lbm gc

Δv 2 Velocity head, =0 2gc Pressure head,

Ws

= ∆z.

ΔP =0 ρ

Δv 2 ΔP g + +F + gc 2gc ρ

= 15 + 0 + 0 + 0,903 = 15,903 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (15,903)(0,007)(62,16) = = 0,012 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka:

Universitas Sumatera Utara

Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,012 = 0,015 Hp 0,8

20. Daerator (E-510) Fungsi: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi: carbon steel SA-53, Grade B Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan Laju massa air

: 900C : 1 atm

= 791,604 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/jam = 85,093 lbm/ft3……..……(Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume larutan, V 1 =

791,604 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 19,080 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 19,080 m3 = 22,896 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

22,896 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

22,896 m3 =

3 πD3 8

D = 2,689 m Maka: D = 2,689 m = 8,822 ft H = 4,033 m = 13,231 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA-53, Grade B Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: -

Allowble working stress (S) = 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

Universitas Sumatera Utara

-

Faktor korosi = 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

-

Tekanan hidrostatik, Po

= 1 atm =14,7 psi

-

Faktor keamanan tekanan

= 20%

-

Tekanan desain, P

= 1,2 x 14,7 psi = 17,64 psi

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi )(8,822 ft )(12 in / ft ) + 0,125 in = 0,187 in 2(18750 psi )(0,8) − 1,2(17,64 psi )

Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki ¼ in.

21 Pompa Daerator (E-511) Fungsi : untuk memompakan air dari dearator ke ketel uap. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 791,604 kg/jam = 0,483 lbm/det Laju alir volume (Q) =

F 0,483 lbm/det = = 0,007 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,007)0,45 x (62,16)0,13 = 0,715 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 3/4 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 0,824 in = 0,068 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,050 in = 0,087 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,00371 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan linier, v =

Q 0,007 ft 3 /det = =1,886 ft/det a 1 0,00371 ft 2

Bilangan Reynold, N RE =

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(1,886 ft/det)(0,068 ft)(3600 det/jam) = 1,937 lbm/ft.jam N RE

= 14.816,12

Dari gambar 14.1 Timmerhaus, 1991 untuk Nre = 14.816,12 dan ε/D = 0,0017 diperoleh f = 0,032 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 25 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,068 ft = 0,884 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,068 ft = 4,08 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 1,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 3,25 ft Panjang pipa total (∑L) = 25 + 0,884 + 4,08 + 1,5 + 3,25 = 34,714 ft Faktor gesekan,

F=

fv 2 ΣL (0,032)(1,886) 2 (34,714) = 0,903 ft .lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,068)

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

Static head, ∆z.

g = 15 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Universitas Sumatera Utara

= ∆z.

Ws

Δv 2 ΔP g + + +F gc 2gc ρ

= 15 + 0 + 0 + 0,903 = 15,903 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (15,903)(0,007)(62,16) = = 0,012 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,012 = 0,015 Hp 0,8

22 Boiler (Ketel Uap) (Q-440) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Data : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 1500C pada tekanan 101,33 Kpa (14,7 Psi). Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 970,3 Btu/lbm. Kebutuhan uap = 791,604 Kg/jam = 1.745,168 lbm/jam Perhitungan: Menghitung daya ketel uap: W=

34,5 x P x 970,3 H

Dimana: P = Daya boiler, Hp W = Kebutuhan uap,lbm/jam H = Kalor laten, Btu/lbm Maka: P=

1.745,168 lbm/jam x 970,3 btu/lbm 34,5 x 970,3

Universitas Sumatera Utara

P = 50,584 Hp Menghitung jumlah tube: Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2/Hp……..(Kern,1965) = 50,584 Hp x 10 ft2/Hp = 505,84 ft2 Direncanakan dengan menggunakan tube dengan spesifikasi: Panjang tube, L = 20 ft Diameter tube = 3 in Luas permukaan pipa, a = 0,917 ft2/ft Sehingga jumlah tube: NE =

505,84 ft 2 A = = 27,581 buah L x a 20 ft x 0,917ft 2 /ft

Maka jumlah tube yang dibutuhkan sebanyak 28 buah.

23. Tangki Pemanas Air (TPA) Fungsi : Menyediakan air panas untuk keperluan proses di bak perendaman. Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar. Bahan : Cost Iron. Jumlah : 1 unitLaju alir massa

= 33.120 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

Kebutuhan perancangan

= 1 hari

Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume tangki Volume larutan (Vl) = Volume tangki (Vt)

33.120 kg / hari x 1 hari = 33,263 m3 995,68 kg / m 3

= (1 + 0,2) x 33,263 m3 = 39,916 m3

b. Diameter dan tinggi tangki -Volume shell tangki (Vs)

Vt = ¼ πDi2H, Asumsi : Di : H = 3 : 4

V = π/3 Di3

39,916 m3 = π/3 Di3

Universitas Sumatera Utara

Di = 3,236 m H = 4,315 m c. Tebal shell tangki 33,263 m 3 Tinggi cairan dalam tangki (l) = x 4,315 m = 3,595 m 39,916 m 3 Tekanan hidrostatik : P=ρxgxl

P = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,595 m = 35.078,802 Pa Faktor kelonggaran = 5% Maka P

design

= 1,05 x 35.078,802 Pa = 36.832,742 Pa = 36,832 KPa

Joint Effesiensi = 0,8

(Brownwll, dkk, 1959)

Allowable stress = 12650 Psia

(Brownwll, dkk, 1959)

Faktor korosi = 1/8 in Tebal Shell Tangki : t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(36,832 KPa)(3,236m) + 0,125 in 2(8718,714 KPa)(0,8) − 1,2(36,832 KPa)

t = 8,571 .10-3m = 0,0085 in + 0,125 t = 0,134 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki ¼ in. Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in. Perhitungan untuk kebutuhan panas: Data : Air panas yang digunakan bersuhu = 900C Dari appendix tabel 8. Rekleatis diperoleh : Kalor laten = 820 kJ/kg = 352,9592 Btu/lbm Kebutuhan panas

= 9.065.183,072 Btu/jam

Daya T. Pemanas Air = 9.065.183,072 Btu/jam x 1,34102 Hp/56,8699 Btu/menit = 213761,441 HP menit/jam x 1 jam/60 menit = 3562,690 Hp Dari Kern, 1965, diperoleh :

Universitas Sumatera Utara

Luas permukaan TPA tiap 1 HP = 10 ft2 Luas perpindahan panas = 3562,690 x 10 ft2 = 35626,90 ft2 Panjang tube standart = 6 ft Diameter tube = 6,625 in 3562,90 ft 2 Luas permukaan tube = = 342,454 buah = 343 buah. 1,734 ft 2 /ft x 6 ft

24. Pompa Tangki Air Panas Fungsi : untuk memompakan air panas ke alat proses bak perendaman. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 900C

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,16 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 1,937 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 33.120 kg/jam = 20,208 lbm/det Laju alir volume (Q) =

20,120 lbm/det F = = 0,325 ft3/det 3 ρ 62,16 lbm/ft

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,325)0,45 x (62,16)0,13 = 4 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 4 in

- Schedul pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 5,047 in = 0,419 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,563 in = 0,462 ft

- Luas penampang (a 1 )

= 0,139 ft2

- Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,325 ft 3 /det = = 2,338 ft/det a1 0,1391 ft 2

Bilangan Reynold, N RE =

ρvD µ

Universitas Sumatera Utara

= N RE

(62,16 lbm/ft 3 )(2,338 ft/det)(0,419 ft)(3600 det/jam) 1,937 lbm/ft.jam

= 113.172,892

Dari gambar 14.1 Timmerhaus, 1991 untuk Nre = 113.172,892 dan ε/D = 0,0028 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 25 ft - 1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,419 ft = 5,447 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,419 ft = 25,14 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 1,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 3,25 ft Panjang pipa total (∑L) = 25 + 5,447 + 25,14 + 1,5 + 3,25 = 60,337 ft Faktor gesekan,

F=

fv 2 ΣL (0,045)(2,338) 2 (60,337) = 0,550 ft .lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,419)

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

Static head, ∆z.

g = 15 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws

= ∆z.

Δv 2 ΔP g + + +F gc 2gc ρ

= 15 + 0 + 0 + 0,550 = 15,550 ft.lbf/lbm

Universitas Sumatera Utara

Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (15,550)(0,325)(62,16) = = 0,571 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,571 = 0,713 Hp 0,8

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Methan dari Sampah Organik digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 300 hari. 2. Kapasitas pengolahan 37.500 kg/jam sampah organik. 3. Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang. 4. Harga alat disesuaikan dengan basis Februari 2008 dimana nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah US$ 1 = 9.950,-

L.E.1. Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) L.E.1.1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah lokasi pabrik

= Rp.300.000/m2

……(Sumber: Galang, 2005)

Luas tanah yang diperlukan = 20.830 m2 Harga tanah seluruhnya

= 20.830 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 6.600.000.000,-

Biaya peralatan tanah 10% dari harga tanah seluruhnya (Petter & Timmerhaus,2004). Biaya perataan tanah = 0,1 x Rp 6.600.000.000,- = Rp 660.000.000,Total biaya tanah

= Rp 6.600.000.000,- + Rp 660.000.000,= Rp 7.260.000.000,-

LE-1

Universitas Sumatera Utara

B. Harga Bangunan Perincian harga bangunan dapat dilihat pada tabel LE-1 Tabel LE-1. Perincian Harga Bangunan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Jenis area Areal Proses Rencana Perluasan Perumahan Karyawan Unit Pengolahan air Taman Parkir Ruang Listrik Kantor Areal Bahan Baku Unit Pemadam Kebakaran Gudang Produksi Bengkel Peralatan Pengaman Ruang Boiler Laboratorium Ruang Kontrol Perpustakaan Tempat Ibadah Kantin Pos Jaga Poliklinik Pengolahan Limbah Jalan TOTAL

Luas 6.000 4.000 5.000 2.000 100 350 150 1.000 500 50 800 60 40 80 60 50 100 40 70 50 100 700 700

Harga Jumlah 500.000 3.000.000.000 300.000 1.200.000.000 200.000 1.000.000.000 200.000 400.000.000 100.000 10.000.000 100.000 35.000.000 250.000 37.000.000 200.000 200.000.000 100.000 50.000.000 200.000 10.000.000 200.000 160.000.000 250.000 15.000.000 200.000 8.000.000 400.000 32.000.000 250.000 15.000.000 150.000 7.500.000 150.000 15.000.000 150.000 6.000.000 100.000 7.000.000 100.000 5.000.000 150.000 15.000.000 200.000 140.000.000 300.000 210.000.000 6.578.000.000

C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:

I Cx = Cy  x I  y Dimana: C x

 X 2   X  1

  

m

= Harga alat pada tahun pembelian (2008)

Cy

= Harga alat pada kapasitas yang tersedia

Ix

= Indeks harga pada tahun 2008

Universitas Sumatera Utara

Iy

= Indeks harga pada tahun yang tersedia

X1

= Kapasitas alat yang tersedia

X 2 = Kapasitas alat yang diinginkan m

= Faktor eksponensial untuk jenis alat yang tersedia

Untuk menghitung semua harga peralatan pada pabrik, digunakan metode Marshall R Swift Equipment Cost Indeks, Indeks yang digunakan adalah Chemical Engineering Plant Cost Indeks (Timmerhaus, 2004). Tabel LE.2. Harga Indeks Marshall dan Swift Yi2 929681,64 986843,56 1055756,25 1079728,81 1116826,24 1127631,61 1141264,89 1185921 1196617,21 1215506,25 11.035.777,46

Tahun Yi Xi 1993 964,2 1 1994 993,4 2 1995 1027,5 3 1996 1039,1 4 1997 1056,8 5 1998 1061,9 6 1999 1068,3 7 2000 1089,0 8 2001 1093,9 9 2002 1102,5 10 Total 10.496,6 55 Sumber: Timmerhaus, 2004

Xi2 1 4 9 14 25 36 49 64 81 100 385

Yi.Xi 964,2 1986,8 3082,5 4156,4 5284 6371,4 7478,1 8712 9845,1 11025 58.905,5

Untuk mencari indeks harga pada tahun 2008 digunakan metode Regresi

(n. ∑ X .Y ) − (∑ X . ∑ Y ) {(n. ∑ X − ( ∑ X ) }x {n. ∑ Y − (∑ Y ) )}

Koefisien Korelasi, yaitu :

r=

i

i

i

i

2

2

2

i

r=

i

2

i

i

(10 x 58905,5) − (55 x 10496,6)

{(10 x 385 ) − 55 }x {(10 x11035777,46) − (10496,6) } 2

2

= 0,97

Universitas Sumatera Utara

Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linear antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah Persamaan Regresi Linear. Persamaan umum Regresi linear adalah Y = a + b X Dengan : Y X

= Indeks harga pada tahun yang dicari (2008) = Variabel tahun ke n –1

A, b = Tetapan persamaan regresi

( ∑ X x ∑ Y ) − (∑ X a=

Dimana a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus : ( n.∑ X i ) − ( ∑ X i )2 2

i

i

i

x Yi

)

2

a=

b= b= y= x=

(385 x 10496,6) − (55 x 5890,5) = 971,38 (10 x 385) − 55 2

(n x ∑ X i .Yi ) − (∑ X i x ∑ Yi ) ( n . ∑ X i ) − (∑ X i ) 2 2

(10 x 5890,5) − (55 x 10496,6) =14,23 (10 x 385) − 55 2

∑Y

i

n

=

10496,6 =1049,66 10

(Y − a ) 1094,66 − 971,38 = = 5,5 14,23 b

Dengan demikian harga indeks pada tahun 2006 ( n = 14 tahun yang ke-14 maka X = 13 ) adalah : Y = 971,38 + ( 14,23 x 13 ) = 1156,37

Universitas Sumatera Utara

Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponennya (m) dianggap 0,6 ( Timmerhaus, 2004 ). Contoh perhitungan estimasi harga peralatan : Nama alat

: Fermentor

Jumlah

: 1 buah

Volume tangki (X 2 ) : 5,058 m3 1 US $

: Rp 9950 ;-

Untuk separator, volume tangki yang disediakan X1

= 10 m2

Cy

= 7 x 104 US $

Ix

= 1156,7

Iy

= 1102,5

m

= 0,6

maka tangki Fermentor pada tahun 2007 :

 5,058  C x = US $ 70.000 x    10 

0.6

 1156,7     1102,5 

C x = US $ 48.789,623 x 9950 C x = Rp 485.456,757 ;− Dengan cara yang sama perkiraan harga alat proses yang lainnya dapat dilihat pada tabel LE-3 dan tabel LE-4 untuk perkiraan harga peralatan utilitas pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Minuman Yoghurt.

Universitas Sumatera Utara

Tabel LE-3. Perkiraan Harga Peralatan Proses No

Nama alat

Harga/unit

Unit

Harga alat

1

Gudang bahan baku

45,000,000

1

45,000,000

2

Loading Ramp

33,750,000

1

33,750,000

3

Screw Conveyor

59,913,600

1

59,913,600

4

Hammer Mill

55,680,000

1

55,680,000

5

Bak Perendaman

15,000,000

2

30,000,000

6

Bucket Elevator

88,761,600

1

88,761,600

7

Pompa

3,500,000

3

10,500,000

8

Bak Pencuci

15,000,000

1

15,000,000

9

Tangki NAHCO3

35,368,200

1

35,368,200

10

Tangki Perebusan

42,000,000

1

42,000,000

11

Ketel adukan

62,000,000

1

62,000,000

12

Filter press

33,250,000

1

33,250,000

13

Agitator

897,500,000

4

3,590,000,000

14

Fermentor

709,399,174

3

2,128,197,522

15

Agitator II

820,000,000

4

3,280,000,000

16

Inkubator

35,200,000

3

105,600,000

17

Tangki CaCl2

31,580,000

1

31,580,000

18

Gudang Pengemasan

45,800,000

1

45,800,000

19

Gudang Penyimpanan

45,800,000

1

45,800,000

TOTAL

13.350.907.899

Tabel LE-4. Perincian Harga Peralatan Utilitas No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Nama Alat Pompa Sumur Bor Bak Pengendapan Clarifier Tangki Pelarutan Alum Tangki Pelarutan Soda Abu Pompa Bak Pengendapan Sand Filter Pompa Clarifier Menara Air Pompa Sand Filter Kation Exchanger Tangki Pelarutan Asam Sulfat Pompa Menara Air Anion Exchanger Tangki Pelarutan NaOH Pompa Kation Exchanger Tangki Kaporit Tangki Penampungan air Umpan Ketel

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Harga Total Harga 3,500,000 3,500,000 18,987,254 18,987,254 12,589,748 12,589,748 16,689,000 16,689,000 14,500,000 14,500,000 3,500,000 3,500,000 9,587,365 9,587,365 3,500,000 3,500,000 25,625,300 25,625,300 3,500,000 3,500,000 25,897,351 25,897,351 698,698,587 698,698,587 3,500,000 3,500,000 36,982,000 36,982,000 13,562,400 13,562,400 3,500,000 3,500,000 15,897,000 15,897,000 6,100,752 6,100,752

Universitas Sumatera Utara

19. 20. 21. 22. 23. 24.

Daerator Pompa Daerator Boiler Tangki Air Panas Pompa Tangki Air Panas Genset TOTAL

1 1 1 1 1 3

19,859,640 19,859,640 3,500,000 3,500,000 368,254,875 368,254,875 368,251,900 368,251,900 3,500,000 3,500,000 180,658,000 541,974,000 2,221,457,172

Untuk harga alat sampai di lokasi maka harga alat proses dan utilitas harus ditambahkan biaya-biaya sebagai berikut: Biaya transportasi

= 5%

Biaya asuransi

= 1%

Bea masuk

= 15%

Ongkos bongkar muat

= 0,5%

PPN

= 10%

PPh

= 10%

Biaya Gudang pelabuhan

= 0,5%

Biaya transportasi lokal

= 0,5%

Biaya tak terduga

= 0,5% +

Total

= 43%……………………(Timmerhaus, 1991)

Total harga peralatan = Rp 13.350.907.899,- + Rp 2.221.457.172,= Rp 15.572.365.071,Harga alat sampai dilokasi pabrik: = 1,43 x (total harga peralatan proses dan utilitas) = 1,43 x Rp 15.572.365.071 = Rp 22.268.482.052,Biaya pemasangan alat diperkirakan 10% dari harga alat sampai di lokasi pabrik: = 0,1 x Rp 22.268.482.052,= 2.226.848.205,Harga peralatan proses dan utilitas terpasang (HPT):

Universitas Sumatera Utara

= Rp 22.268.482.052 + Rp 2.226.848.205 = Rp 24.495.330.257,-

D. Harga Alat Instrumentasi Diperkirakan 5% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 24.495.330.257 = Rp 1.224.766.513,E. Biaya Perpipaan Diperkirakan 10% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,1 x Rp 24.495.330.257 = Rp 2.449.533.026,F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan 5% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 24.495.330.257 = Rp 1.224.766.513,G. Biaya Insulasi Diperkirakan 5% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 24.495.330.257 = Rp 1.224.766.513,H. Biaya Inventaris kantor Diperkirakan 2% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,02 x Rp 24.495.330.257 = Rp 489.906.605,I. Biaya Perlengkapan Pemadam Kebakaran Diperkirakan 2% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,02 x Rp 24.495.330.257 = Rp 489.906.605,-

Universitas Sumatera Utara

J. Sarana Transportasi Tabel LE-5. Sarana Transportasi Jenis Kenderaan Mobil Direktur Mobil Manager Bus Karyawan Truk

Total MITL

Jenis BMW Honda Civic Bus Fuso FN 517 TOTAL

Unit 1 4 2 5

Harga/unit 500.000.000 285.000.000 200.000.000 250.000.000

Jumlah 500.000.000 1.140.000.000 400.000.000 1.250.000.000 3.290.000.000

=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J = Rp 7.260.000.000 + Rp 6.578.000.000 + Rp 24.495.330.257 + Rp 1.224.766.513 + Rp 2.449.533.026 + Rp 1.224.766.513 + Rp 1.224.766.513 + Rp 489.906.605 + Rp 489.906.605 + Rp 3.190.000.000 = Rp. 48.746.976.032,-

L.E.1.2. Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 5% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 48.746.976.032 = Rp 2.437.348.802,B. Engineering dan Supervisi Diperkirakan 5% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 48.746.976.032 = Rp 2.437.348.802,C. Biaya Konstruksi Diperkirakan 5% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 48.746.976.032 = Rp 2.437.348.802,-

Universitas Sumatera Utara

D. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,1 x Rp 48.746.976.032 = Rp 4.874.697.603,Total MITTL = A + B + C + D = Rp 2.437.348.802 + Rp 2.437.348.802 + Rp 2.437.348.802 + Rp 4.874.697.603 = Rp 12.186.744.008,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 48.746.976.032,- + Rp 12.186.744.008,= Rp 60.933.720.040,-

L.E.2. Modal Kerja/Working Capital Modal kerja dihitung untuk mengoperasikan pabrik selama 3 bulan : A. Persediaan bahan baku proses dan utilitas  Kacang Kedelai 8 ton/jam = 8000 kg/jam Harga kacang Kedelai = Rp 8000,-/kg Harga total

……………(Pusat Pasar, 2007)

= 90 hari x 8000 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 5000/kg = Rp 86.400.000.000,-

 NaHCO 3

= 57,6 kg/jam

Harga

= 480.000/kg ……………..(CV. Rudang Jaya, 2007)

Harga Total

= 90 hari x 57,6 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 48.000/kg = Rp 5.971.968.000,-

 Gula

= 311,04 kg/jam

Harga

= 7000/kg ……………..(Pusat Pasar ,2007)

Harga Total

= 90 hari x 311,04 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 7.000/kg

Universitas Sumatera Utara

= Rp 4.702.924.800, Bibit Starter = 471,23 kg/jam Harga

= 60.000/kg ……………..(CV. Rudang Jaya, 2007)

Harga Total

= 90 hari x 471,23 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 60.000/kg = Rp 61.071.408.000,-

 Potasium sorbat

= 15,94 kg/jam

Harga

= 82.000/kg ……………..(CV. Rudang Jaya, 2007)

Harga Total

= 90 hari x 15,94 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 82.000/kg = Rp 2.823.292.800,-

 Gum arab

= 31,42 kg/jam

Harga

= 47.000/kg ……………..(CV. Rudang Jaya, 2007)

Harga Total

= 90 hari x 31,42 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 47.000/kg = Rp 3.189.758.400,-

 CaCl 2

= 1.116,02 kg/jam

Harga

= 76.000/kg ……………..(CV. Rudang Jaya, 2007)

Harga Total

= 90 hari x 1.116,02 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 76.000/kg = Rp 183.205.843.200,-

 Botol

= 161.834 botol/jam

Harga

= 400/kg ……………..(Pusat Pasar, 2007)

Harga Total

= 90 hari x 161.834 botol/jam x 24 jam/hari x Rp 400/botol = Rp 139.824.576,-

Masa yang disimpan = 33.018,23 kg Densitas

= 1044,1 kg/m3

Volume

= 33.018,23 kg/1044,1 kg/m3

Universitas Sumatera Utara

= 31,62 m3 Volume untuk satu botol = 200 ml Volume yang dibutuhkan = 31,62 m 3 x

3,875 L 1000 ml 1 gal 35,314 ft 3 x x x 3 3 1 gal 1L 0,1337 ft 1m

= 32.366.736 ml Jumlah botol yang dibutuhkan =

32.366.736 ml = 161.834 botol 200 ml

 Soda Abu Kebutuhan = 1,176 kg/jam Harga

= Rp 7100 / kg ………….……………….(CV.Rudang jaya,2007)

Harga total = 90 hari x 1,176 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 7.100/kg = Rp 18.035.136, Alum Al 2 (SO 4 ) 3 Kebutuhan = 2,176 kg/jam Harga

= 8000 /kg ………………………………(CV.Rudang jaya,2007)

Harga total = 90 hari x 2,176am x 24 jam/hari x Rp 8000/kg = Rp 37.601.280, Kaporit Harga

= 0,004kg/jam ………………………..…(CV.Rudang jaya,2007) = 7000 /kg

Harga total = 90 hari x 0,004kg/jam x 24 jam/hari x Rp 7000 /kg = Rp 60.480, H 2 SO 4 Harga

= 129,271 kg/jam………………….……(CV.Rudang jaya,2007) = Rp 365.000/liter

Total kebutuhan =

129,271 kg/jam 1000 L = 70,94 liter/jam x 1822,1898 kg/m 3 1 m 3

Universitas Sumatera Utara

Harga total = 90 hari x 70,94 L/jam x 24 jam/hari x Rp365.000/L = Rp 55.929.096.000, NaOH

= 0,0365 kg/jam

Harga

= Rp 20.000 /kg

………………………(CV.Rudang jaya,2007)

Harga total = 90 hari x 0,0365 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 20.000/kg = Rp 1.576.800,• Solar Harga

= 9.099,631 L/hari = 5000/L

Harga Total = 9.099,631 L/hari x 90 hari x 5000/L = Rp 4.094.833.950,Harga total bahan baku selama 3 bulan = Rp 407.586.223.422,Harga total Pertahun = 4 x Rp 407.586.223.422 = Rp 1.630.344.893.688,-

B. Kas 1. Biaya untuk Gaji Tabel LE-6. Sistem Gaji Karyawan No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11. 12. 13.

Jabatan Dewan Komisaris Direktur utama Sekretaris Manjer Kepala Bagian Kepala Seksi Administrasi Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Keu dan Personalia Karyawan Administrasi Dokter Petugas Keamanan Supir

Jumlah 3 1 1 2 4 14 65 25 10 10 1 10 13

Gaji/bln 25.000.000 30.000.000 2.000.000 15.000.000 10.000.000 8.000.000 1.500.000 1.500.000 2.000.000 2.000.000 4.000.000 700.000 700.000

Jumlah 75.000.000 30.000.000 2.000.000 30.000.000 40.000.000 112.000.000 97.500.000 37.500.000 20.000.000 20.000.000 4.000.000 7.000.000 9.100.000

Universitas Sumatera Utara

14.

Petugas Kebersihan TOTAL a. Total gaji pegawai

12 175

700.000

Untuk 1 bulan

= 1 x Rp 492.500.000 = Rp 492.500.000,-

Untuk 3 bulan

= 3 x Rp 492.500.000 = Rp 1.477.500.000,-

8.400.000 492.500.000

b. Biaya Administrasi umum Diperkirakan 20% dari 3 bulan gaji pegawai ………(Timmerhaus, 1991) = 0,2 x Rp 1.477.500.000,- = Rp 295.500.000,c. Biaya pemasaran Diperkirakan 15% dari harga gaji karyawan selama 3 bulan: = 0,15 x Rp 1.477.500.000,- = Rp 221.625.000,d. Pajak bumi dan bangunan (PBB). Perhitungan pajak bumi dan bangunan menurut UU No.2 tahun 2000 JO.UU No.21 tahun 1997, maka: Tanah Luas tanah

= 22.000 m2

Luas tanah tidak kena pajak = Tempat ibadah + jalan = 160 m2 + 200 m2 + 600 m2 = 960 m2 Luas tanah kena pajak

= Luas tanah total – Luas tanah tidak kena pajak = 22.000 m2 – 960 m2 = 21.040 m2

Pajak tanah

= 70% dari harga tanah = 0,7 x Rp 300.000/m2 = Rp 210.000/m2

Total NJOP tanah

= Rp 210.000/m2 x 21.040 m2 = Rp 4.418.400.000,-

Bangunan Luas bangungan

= 22.000 – 1000 = 21.000 m2

Pajak bangunan

= Rp 300.000/m2

Universitas Sumatera Utara

= Rp 21.000 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 6.300.000.000,-

NJOP bangunan

NJOP Bangunan tidak kena pajak adalah tempat ibadah + taman = 160 m2 NJOP tidak kena pajak = 160 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 48.000.000,Total NJOP bangunan = Rp 6.300.000.000 – Rp 48.000.000 = Rp 6.252..000.000,NJOP untuk perhitungan PBB = NJOP tanah + NJOP Bangunan = Rp 4.148.400.000 + Rp 6.252..000.000 = Rp 10.670.400.000,Nilai jual kena pajak (NJKP) = 20% NJOP untuk perhitungan PBB = 0,2 x Rp 10.670.400.000 = Rp 2.134.080.000,PBB yang terhitung

= 0,5% NJKP = 0,005 x Rp 10.670.400.000 = Rp 53.352.000,Tabel LE-7. Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah 1. Gaji pegawai 1.477.500.000 2. Administrasi umum 295.500.000 3. Pemasaran 221.625.000 4. Pajak bumi bangunan 53.352.000 Total 2.047.977.000

C. Biaya Start Up Diperkirakan 3% dari MIT …………………………(Timmerhaus,1991) = 0,03 x Rp 60.933.720.040 = Rp 1.828.011.601,D. Piutang Dagang PD = (JP/12) x HPT ,Dimana: PD = Piutang Dagang JP = Jagka waktu kredit yang diberikan (tahun)

Universitas Sumatera Utara

HPT = Hasil penjualan 1 tahun Produksi minuman yoghurt selama satu tahun Produksi = 161.834 botol Harga per botol = Rp 3000,Total harga penjualan = Rp 161.834 botol x 3000/botol x 24 jam/hari x 90 hari = Rp 1.040.684.320.000,Piutang dagang = 3/12 x Rp 1.040.684.320.000 = Rp 262.171.080.000,Tabel LE-8. Perincian Modal Kerja (Working Capital) No. 1. 2. 3. 4.

Jumlah biaya Bahan baku dan Utilitas Kas Start up Piutang dagang Total

Jumlah 407.586.223.422 2.047.977.000 1.828.011.601 262.171.080.000 673.633.292.023

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 60.933.720.040 + Rp 673.633.292.023 = Rp 734.567.012.063,Modal ini berasal dari: Modal sendiri

= 75% dari modal investasi = 0,75 x Rp 734.567.012.063,= Rp 550.925.259.047,-

Modal Pinjaman Bank= 25% dari modal investasi = 0,25 x Rp 734.567.012.063,= Rp 183.641.753.016,-

Universitas Sumatera Utara

L.E.3. Biaya Produksi Tetap L.E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost/FC) A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap 1 tahun + 3 bulan gaji sebagai tunjangan = Rp 7.387.500.000,-

B. Bunga Pinjaman Bank Diperkirakan 20% dari modal Pinjaman = 0,2 x Rp 183.641.753.016,= Rp 36.728.350.603,-

C. Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. Rumus:

D = (P-L)/n

Dimana:

D = Depresiasi per tahun P = Harga awal Peralatan L = Harga akhir Peralatan N = Umur peralatan (tahun)

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Biaya amortisasi diperkirakan 20% dari MITTL, sehingga Amortisasi = 0,2 x Rp 12.186.744.008,-

Universitas Sumatera Utara

= Rp 2.557.348.802,Tabel LE-9. Perkiraan Biaya Depresiasi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Komponen Biaya Umur (Thn) Depresiasi Bangunan 6.578.000.000 15 438.533.333 Peralatan Proses 13.350.907.899 10 1.335.090.790 Peralatan utilitas 2.221.457.172 10 222.145.717 Instrumentasi dan kontrol 1.224.766.513 15 81.651.101 Perpipaan 2.449.533.026 10 244.953.303 Instalasi Listrik 1.224.766.513 15 81.651.101 Insulasi 1.224.766.513 15 81.651.101 Inventaris kantor 489.906.605 5 97.981.321 Perlengkapan Kebakaran 489.906.605 10 48.990.661 Sarana Transportasi 3.290.000.000 10 329.000.000 TOTAL 2.961.648.427

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 2.961.648.427,- + Rp 2.557.348.802 = Rp 5.518.997.229,-

D. Biaya Tetap Perawatan Perawatan mesin dan alat-alat proses Diperkirakan 10% dari HPT = 0,1 x Rp 24.495.330.257 = Rp 2.449.533.026,Perawatan bangunan Diperkirakan 5% dari harga bangunan = 0,05 x Rp 6.578.000.000,= Rp 328.900.000,-

Perawatan kenderaan Diperkirakan 5% dari harga kenderaan

Universitas Sumatera Utara

= 0,05 x Rp 3.290.000.000 = Rp 164.238.326,Perawatan instrumentasi dan alat-alat kontrol Diperkirakan 5% dari harga alat instrumentasi dan alat kontrol = 0,05 x Rp 1.224.766.513,= Rp 61.238.326,Perawatan pipa Diperkirakan 5% dari harga perpipaan = 0,05 x Rp 2.449.533.026,= Rp 122.476.651,Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 5% dari harga instalasi listrik = 0,05 x Rp 1.224.766.513,= Rp 61.238.326,Perawatan insulasi Diperkirakan 5% dari harga insulasi = 0,05 x Rp 1.224.766.513,= Rp 61.238.326,Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 5% dari harga inventaris kantor = 0,05 x Rp 489.906.605,= Rp 24.495.300,Perawatan pemadam kebakaran Diperkirakan 5% dari harga alat-alat kebakaran

Universitas Sumatera Utara

= 0,05 x Rp 489.906.605,= Rp 24.495.300,Total biaya perawatan = Rp 3.298.115.314,-

E. Biaya Tambahan Diperkirakan 20% dari modal investasi tetap = 0,2 x Rp 60.933.720.040,= Rp 12.186.744.008,-

F. Biaya distribusi Diperkirakan 15% dari biaya tambahan = 0,15 x Rp 12.186.744.008,= Rp 1.828.011.601,-

G. Biaya Asuransi Asuransi Pabrik Diperkirakan 1% dari MIT = 0,01 x Rp 60.933.720.040,= Rp 609.337.200,Asuransi Karyawan Diperkirakan 1% dari gaji total = 0,01 x Rp 7.387.500.000 = Rp 73.875.000,Total Biaya Asuransi = Rp 683.212.200,-

Universitas Sumatera Utara

H. Pajak bumi dan Bangunan PBB = Rp 53.352.000,Tabel LE.10. Perincian Biaya Tetap (Fixed Cost) No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Jenis Biaya Jumlah (Rp) Gaji Karyawan 7.387.500.000 Bunga Bank 36.728.350.603 Depresiasi dan Amortisasi 5.518.997.229 Perawatan 3.298.115.314 Tambahan 12.186.744.008 Distribusi 1.828.011.601 Asuransi 683.212.200 PBB 53.352.000 Total 67.684.282.955

L.E.3.2. Biaya Variabel (Variabel Cost) a. Biaya Variabel Bahan Baku dan Proses = Rp 407.586.223.422,b. Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 10% dari biaya pemasaran = 0,1 x Rp 221.625.000 = Rp 22.162.000,c. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 15% dari biaya tetap perawatan = 0,15 x Rp 3.298.115.314,= Rp 494.717.297,d. Biaya Variabel lainnya Diperkirakan 5% dari biaya tambahan = 0,05 x Rp 12.186.744.008,-

Universitas Sumatera Utara

= Rp 609.337.200,Total Biaya Variabel = Rp 408.712.440.419,Total Biaya Produksi = Fixed Cost + Variabel Cost = Rp 476.396.723.374,-

L.E.4. Perhitungan Rugi –Laba Usaha a. Laba sebelum Pajak Laba sebelum pajak = Total penjualan –Total biaya produksi = (Rp 1.040.684.320.000 - Rp 476.396.723.374) = Rp 564.287.596.626,b. Pajak Penghasilan Berdasarkan keputusan Menteri Keuangan RI No.2 Tahun 2000, pasal 17 tarif pajak penghasilan adalah: - Penghasilan ≤ Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10% - Penghasilan antara Rp 50.000.000,- s/d Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15% - Penghasilan diatas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30% Maka perincian pajak penghasilan (PPh) 0,1 x Rp 50.000.000,-

= Rp 5.000.000,-

0,15 x Rp (Rp 100.000.000 - Rp 50.000.000)

= Rp 7.500.000,-

0,30 x (Rp 564.287.596.626 - Rp 100.000.000)

= Rp 169.256.278.988,-

Total PPh

= Rp 169.268.778.988,-

Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh

Universitas Sumatera Utara

= Rp 564.187.596.626 – Rp 169.268.778.988 = Rp 394.918.817.638,-

E. Analisa Aspek ekonomi a. Profit Margin (PM) PM

=

Laba sebelum pajak x 100% Total penjualan

=

Rp 564.187.596.626 x 100% Rp 1.040.684.320.000

= 54,21 % b. Break Even Point (BEP) BEP

=

Biaya Tetap x 100% Total penjualan - Biaya Variabel

=

Rp 67.684.282.955 x 100% Rp 1.040.684.320.000 − Rp 408.712.440.419

= 11,71 % c. Return of Invesment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak x 100% Total Modal Investasi

=

Rp 394.918.817.638 x 100% Rp 734.567.012.063

= 53,76% d. Pay Out Time (POT) POT

= 1/ROI = 1/0,5376 = 1,86 Tahun

Universitas Sumatera Utara

e. Return On Network (RON) RON =

Laba setelah pajak x 100% Modal sendiri

RON =

Rp 394.918.817.638 x 100% Rp 550.925.259.047

= 71,68% f. Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut Cash Flow. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan sebesar 10% tiap tahun. - Masa pembangunan disebut tahun ke nol. - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke sepuluh. - Cash Flow = laba sebelum pajak – pajak Dari hasil perhitungan diperoleh IRR = 63,38%

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN 1. Gudang (F-100) Fungsi : Menyimpan persediaan bahan baku selama 1 bulan Bentuk : Prisma tegak segi empat Bahan : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit Data kondisi operasi : - Temperatur : 300C - Tekanan

: 1 atm

Laju alir massa = 8000 kg/jam = 8 ton/jam Densitas biji (ρ) = 1,7 ton/m3 Direncanakan gudang bahan baku dengan spesifikasi : Tinggi gudang

=4m

Panjang gudang

=2L

Lebar gudang

=L

Waktu operasi (θ)

= 1 bulan = 720 jam

Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Perhitungan : Volume Volume

= P x L x 4 = 8 L2

 1 + fk   = m x θ x   ρ x1 

8L2

 1 + 0,2   = 8000 kg/jam x 720 jam x  3   1700 kg / m 

8L2

= 3.896,47 m3

L

= 7,980 m

Maka diproleh : Tinggi gudang = 4 m Lebar gudang = L = 7,980 m Panjang gudang

= 2 x L = 2 x 7,980 m = 15,960 m LC-1

Universitas Sumatera Utara

2. Loading ramp (J-101) Fungsi : Tempat penimbunan sementara dan untuk mempermudah pemuatan biji kacang kedelai kedalam screw conveyor I. Densitas biji kacang kedelai = 1,7 ton/m3 Massa kedelai yang masuk setiap 1 jam adalah = 8000 kg/jam = 8 ton/jam Kapasitas loading ramp = Faktor keamanan

8 ton = 4,705 m3 3 1,7 ton/m

= 20%

Volume loading ramp = 1,2 x 4,705 m3 = 5,646 m3

Sisi sejajar atas : sisi sejajar bawah : tinggi : lebar = a : b : h : l = 11 : 3 : 4,5 : 5 Misal z = satuan hitung, maka : V = ½ (Panjang sisi atas + Panjang sisi bawah) x Tinggi x Lebar V = ½ (11z +3z) x 4,5z x 5z 5,646 m3 = 157,5z3 z = 0,329 m Sehingga: 







Panjang sisi atas (a)

= 11 x z = 11 x 0,329 m = 3,619 m

Panjang sisi bawah (b) = 3 x z = 3 x 0,329 m = 0,987 m Tinggi (h) = 4,5 x z = 4,5 x 0,329 m = 1,480 m Lebar (l) = 5 x z = 5 x 0,329 m = 1,645 m

Dipilih Loading Ramp dengan ukuran:









Panjang sisi atas (a)

= 3,619 m

Panjang sisi bawah (b)

= 0,987 m

Tinggi (h)

= 1,480 m

Lebar (l)

= 1,645 m

Universitas Sumatera Utara

3. Screw Conveyor 1 (J-102) Fungsi: Mengangkut biji kacang kedelai dari Loading ramp ke Hammer Mill Bahan konstruksi

: Baja

Laju bahan yang diangkut = 8.000 Kg/jam Faktor keamanan = 20% Kapasitas

= feed x (1 + faktor keamanan) = 8.000 Kg/jam x (1+0,2) = 9600 kg/jam

Dari tabel 21.6 Perry 1997, karena kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam, maka untuk screw conveyor dipilih kapasitas dengan spesifikasi sebagai berikut: 















Diameter flight

= 9 in

Diameter pipa

=2½

Diameter shaft

= 2 in

Hanger center

= 10 ft

Kecepatan putar

= 40 rpm

Kapasitas tourque maksimum

= 7.600 in.lb

Diameter feed section

= 6 in

Daya motor pada pengangkutan 30 ft

= 0,85 HP

4.Hammer Mill (C-110) Fungsi : Alat yang digunakan untuk memecahkan biji kacang kedelai. Bahan konstruksi : Stainless Steel Laju bahan masuk

= 8000 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas

= 1,2 x 8000 kg/jam

= 9600 kg/jam

Dipilih kapasitas 6 ton /jam (Perry, 1997), sehingga diperoleh : Diameter (D) = 2 ft Panjang

= 3 ft

Ball charge = 0,85 ton

 76,6  Kecepatan kritis =    D 

1/ 2

 76,6  =   3 

1/ 2

= 44,2263 rpm

Daya pada skala laboratorium (Ne) = 22,26 Hp ………….(Perry, 1984) Diambil efesiensi = 70%

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan Mill (K)

= BC x Nm X D x 2,2046 x 10-3 = 0,85 x 30,9584 x 3 x 2,2046 x 10-3 = 0,174 ton = 174 kg

Daya penghancur (P) = (0,7 x l-1) x k x (0,5 D)2 x 22,26 = (0,7 x 2-1) x 0,174 x (0,5 x 3)2 x 22,26 = 0,75 kW = 0,75 x 1,3402 Hp = 1,0057 Hp.

5. Bak Perendaman I (F-130) Fungsi : Untuk merendam kacang kedelai dengan air panas selama 30 menit. Laju kernel kacang kedelai = 3840 kg/jam = 3,84 ton/jam Laju umpan air panas = 4800 kg/jam = 4,8 ton/jam Laju total umpan masuk

= 11,52 ton/jam.

Densitas kernel = 0,6 ton/m

3

Densitas air panas = 995,68 kg/m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume untuk kernel =

3,84 ton = 6,4 m 3 3 0,6 ton/m

Volume untuk air perendam =

7,68 ton = 7,713 m 3 3 0,9957 ton/m

Volume yang dibutuhkan = 14,113 m3 Volume total yang dibutuhkan = 1,2 x 14,113 m3 = 16,935 m3 Jumah bak (n) = 1 buah Tinggi bak (t) = t Panjang bak (P) = 5/2 t Lebar bak (l) = 3/2 t Bahan konstruksi = Beton Perhitungan : Volume bak = P x L x T 16,935 m3 = 5/2 T x 3/2 T x T 16,935 m3 = 15/4 T3 4,516 m3 = T3

Universitas Sumatera Utara

T = 1,652 m Maka diperoleh : Tinggi bak perendama = 1,652 m Panjang bak perendam = 5/2 t = 5/2 x 1,652 m = 4,13 m Lebar bak perendam = 3/2 t = 3/2 x 1,652 m = 2,478 m

6. Bucket Elevator (J-131) Fungsi: Mengangkut kernel kedelai dari bak perendam I ke bak perendam II. Bahan konstruksi

: Besi

Laju bahan yang diangkut = 2.400 Kg/jam Faktor keamanan = 20% Kapasitas

= feed x (1 + faktor keamanan) = 2.400 Kg/jam x (1+0,2) = 2.880 kg/jam

Dari tabel 21.8 Perry 1997, karena kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam, maka untuk screw conveyor dipilih kapasitas dengan spesifikasi sebagai berikut: 











Ukuran Bucket

= (6 x 4 x 4½) in

Jarak tiap Bucket

= 12 in

Elevator center

= 25 ft

Kecepatan putar

= 43 rpm

Kecepatan Bucket = 225 ft/men Daya head shaft

= 1 Hp



Diameter tail shaft = 1

11 in 16



Diameter head shaft = 1



15 in 16

Pully head

= 20 in

Pully tail

= 14 in

Lebar head

= 7 in

Effesiensi motor

= 80%

Daya tambah

= 0,02 Hp/ft









Daya P = (Elevator center x daya tambahan) + daya head shaft (Perry, 1997) P = 25 x (0,02) + 1 = 1,5 Hp

Universitas Sumatera Utara

7. Bucket Elevator (J-151) Fungsi: Mengangkut rendaman kedelai dari bak perendam II ke bak perendam NaHCO 3 . Bahan konstruksi

: Besi

Laju bahan yang diangkut = 2.400 Kg/jam Faktor keamanan = 20% Kapasitas

= feed x (1 + faktor keamanan) = 2.400 Kg/jam x (1+0,2) = 2.880 kg/jam

Dari tabel 21.8 Perry 1997, karena kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam, maka untuk screw conveyor dipilih kapasitas dengan spesifikasi sebagai berikut: 











Ukuran Bucket

= (6 x 4 x 4½) in

Jarak tiap Bucket

= 12 in

Elevator center

= 25 ft

Kecepatan putar

= 43 rpm

Kecepatan Bucket = 225 ft/men Daya head shaft

= 1 Hp



Diameter tail shaft = 1

11 in 16



Diameter head shaft = 1



15 in 16

Pully head

= 20 in

Pully tail

= 14 in

Lebar head

= 7 in

Effesiensi motor

= 80%

Daya tambah

= 0,02 Hp/ft









Daya P = (Elevator center x daya tambahan) + daya head shaft (Perry, 1997) P = 25 x (0,02) + 1 = 1,5 Hp

Universitas Sumatera Utara

8. Filter Press (H-210) Fungsi : Untuk memisahkan Susu kedelai dengan ampas. Jenis : Plat and Filter Bahan konstruksi : Carbon steel Bahan filter media : Kanvas Kondisi operasi : T = 250C, P = 1 atm Laju alir umpan = 34.560 kg/jam.

1. Filtrat -

Laju alir filtrat Ff = 34560 kg/jam

Densitas filtrat ρf

ρf =

Komponen

Fi (kg/jam)

Xi

ρ (kg/m3)

Air

6877,44

0,199

995

Minyak

17.487,36

0,506

891

Abu/ampas

10.195,2

0,295

1547

Total

34.560

1

-

1 = 1000 kg/m3 0,199 0,506 0,295 + + 995 891 1547

Volume filtrat =

Ff 34.560 kg = = 34,56 m 3 3 ρf 1000 kg/m

2. Cake -

Laju alir cake Fc = 10.882,944 kg/jam

Densitas cake ρc

ρc =

Komponen

Fi (kg/jam)

Xi

ρ (kg/m3)

Air

687,744

0,063

995

Abu

10.195,2

0,937

1547

Total

10.882,944

1

-

1

0,063 0,937 + 995 1547

= 909,090 kg/m3

Universitas Sumatera Utara

Volume filtrat =

Fc 10.882,944 kg = =11,971 m 3 3 ρc 909,090 kg/m

Perhitungan: Luas penyaring efektif, A dihitung dengan menggunakan persamaan :

 W  LA (1-ε)ρc = (Vf + εLA) ρf   …………. (Prabhudesai, 1984) 1− W 

Dimana: L = Tebal cake pada frame ρc = Densitas cake kg/m3

W = fraksi massa cake dalam umpan A = Luas efektif penyaringan ρf = Densitas filtrat, kg/m3

ε = Porositas cake

Waktu proses, direncanakan selama 1 jam. -

Tebal cake L = <200 mm (20 cm) Diasumsikan tebal cake L = 5 cm = 0,05 m

-

Luas permukaan plate direncanakan = 0,2 m3

-

W=

-

Porositas cake ε = 1 -

-

Luas efektif penyaringan, A

Laju Alir massa cake 10.882,944 kg = = 0,315 Laju Alir umpan 34.560 kg

73,8 73,8 = 1= 0,208 3 93,173 ρ cake (lb/ft )

 0,315  0,05A(1-0,208) 1492,537 = {21,6 + (0,208 + 0,05A)}1000   1 - 0,315  59,104 A = 9914,4 + 4,59 A 9914,4 = 54,514 A A = 181,869 m2 Faktor kemanan Fk = 20% Maka luas plate = (1 + fk) A = 1,2 x 181,869 m2 = 218,242 m2 Jumlah plate yang dibutuhkan =

218,242 =1092 buah 0,2

Universitas Sumatera Utara

9. Tangki CaCl 2 Fungsi

: Untuk membuat larutan CaCl 2 3,5%

Bentuk

: Selinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan

: Baja karbon SA-283 Grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : T = 250C ; P = 1 atm Kebutuhan rancangan = 25 hari Faktor kemanan

: 20 %

Laju alir CaCl 2

= 45,293 kg/jam

Laju alir air

= 1248,793 kg/jam

Densitas campuran : ρ camp

= (ρ CaCl 2 x %) + (ρ air x %) = (1.024 x 0,035) + (997 x 0,965) = 997,945 kg/m3

Perhitungan: a. Ukuran tangki Volume untuk air =

1248,793 kg/jam x 24 jam/hari x 25 hari = 731,715 m3 3 1.024 kg/m

Volume untuk CaCl 2 =

45,293 kg/jam x 24 jam x 25 hari = 27,258 m3 3 997 kg/m

Volume tangki = 731,715 + 27,258 = 758,973 m3 Volume tangki yang dibutuhkan = 1,2 x 758,973 m3 = 910,768 m3 b. Diameter Dt dan tinggi tangki Ht Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs = Vh = Volume tangki Vt

π 2 π 1 D .Hs = D2. D = 0,3925 D3 4 4 2 π 2 π 1 R .Hh = R2. D = 0,1308 D3 3 3 4

= Vs + Vh = 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D3

Universitas Sumatera Utara

 Vt  3  910,768  3 D=   =  = 12,028 m = 39,461 ft  0,5233   0,5233  1

1

Untuk desain digunakan : -

Diameter tangki = 12,028 m = 39,461 ft = 473,543 in

-

Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 12,028 m = 6,014 m = 19,730 ft

-

Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 12,028 m = 3,007 m = 9,865 ft

Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 6,014 m + 3,007 m = 9,021 m = 29,596 ft

Tebal shell dan tutup tangki a. Tebal shell T=

P.R + n.c ……………….(Timmerhaus,2004) S.E − 0,6P

Dimana: T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi) S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9 C = faktor korosi = 0,0125 /tahun N = umur tangki = 15 tahun Tekanan hidrostatis PHs

= 14,7 + = 14,7 +

ρ (Hs − 1) 144

997 (19,730 −1) 144

= 144,379 Psi Faktor kemanan = 20% Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 144,379 Psi = 173,255 Psi Tebal shell, t =

173,255 x (473,543 / 2) + 15 (0,0125) 18750 (0,9) − 0,6 (173,255)

= 2,63 in digunakan tebal standart 2 3/4 in

Universitas Sumatera Utara

b. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = 2 3/4 in

Tenaga Pengaduk Jenis pengaduk yang digunakan adalah propeller Da/Dt = 0,3 ; W/Da = 1/5 ; L/Da = ¼ ; Dt/E = 4 ………..(Mc. Cabe,1986) Dt : Diameter tangki = 39,461 ft Da : Diameter pengaduk = 0,3 Dt = 0,3 x 39,461 ft = 11,838 ft W : Lebar pengaduk = 1/5 x 11,838 ft = 2,368 ft L : Panjang daun pengaduk = ¼ Da = ¼ x 11,838 ft = 2,959 ft E : Jarak daun dari dasar tangki = ¼ x Dt = ¼ x 39,461 ft = 9,865 ft P=

Kt . n 3 Da 5 ρm gc.550

Dimana :

Kt : Konstanta pengaduk 6,3 N : kecepatan pengaduk = 35 rpm = 0,5833 rps Da : Diameter pengaduk = 11,838 ft

ρm : densitas bahan = 997,945 kg/m3 gc : konstanta gravitasi = 32,2 lbm.ft/lbf.det2 P=

6,3 x 0,58333 x 11,838 5 x 997,945 = 3,587Hp 32,2 x 550

10. Tangki NaHCO 3 Fungsi : Untuk membuat larutan NaHCO 3 0,5% Jumlah : 9 Unit Laju alir NaHCO 3 : 57,6 kg/jam Densitas NaHCO 3 : 2.159 kg/m3 Laju alir air : 11.462,4 kg/jam Densitas air

: 997 kg/m3

Laju total umpan : 11.520 kg/jam

ρ campuran = (ρNaHCO 3 x %) + (ρAir x %) = (2.159 x 0,005) + (997 x 0,995) = 1002,81 kg/m3

Universitas Sumatera Utara

Perhitungan: a. Ukuran tangki : =

11.520 kg/jam x 24 jam/hari x 25 hari = 6.892,632 m3 3 1002,81 kg/m

Ukuran untuk masing-masing tangki =

6.892,632 m 3 = 765,848 m 3 9 unit

b. Diameter Dt dan tinggi tangki Ht Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs =

π 2 π 1 D .Hs = D2. D = 0,3925 D3 4 4 2

Vh = Volume tangki Vt

π 2 π 1 R .Hh = R2. D = 0,1308 D3 3 3 4

= Vs + Vh = 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D3

 Vt  3  765,848  3 D=   =  = 11,354 m = 37,250 ft  0,5233   0,5233  1

1

Untuk desain digunakan : -

Diameter tangki = 11,354 m = 37,250 ft = 447 in

-

Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 11,354 m = 5,677 m = 18,625 ft

-

Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 11,354 m = 2,838 m = 9,311 ft

Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 5,677 m + 2,838 m = 8,515 m = 27,936 ft

Tebal shell dan tutup tangki c. Tebal shell T=

P.R + n.c ……………….(Timmerhaus,2004) S.E − 0,6P

Dimana: T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi) S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9

Universitas Sumatera Utara

C = faktor korosi = 0,0125 /tahun N = umur tangki = 15 tahun Tekanan hidrostatis PHs

= 14,7 + = 14,7 +

ρ (Hs − 1) 144

1002,81 (18,625 −1) 144

= 137,439 Psi Faktor kemanan = 20% Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 137,439 Psi = 164,927 Psi Tebal shell, t =

164,927 x (447 / 2) + 15 (0,0125) 18750 (0,9) − 0,6 (164,927)

= 2,385 in digunakan tebal standart 2,5 in d. Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = 2,5 in

Tenaga Pengaduk Jenis pengaduk yang digunakan adalah propeller Da/Dt = 0,3 ; W/Da = 1/5 ; L/Da = ¼ ; Dt/E = 4 ………..(Mc. Cabe,1986) Dt : Diameter tangki = 37,250 ft Da : Diameter pengaduk = 0,3 Dt = 0,3 x 37,250 ft = 11,175 ft W : Lebar pengaduk = 1/5 x 11,175 ft = 2,235 ft L : Panjang daun pengaduk = ¼ Da = ¼ x 11,175 ft = 2,793 ft E : Jarak daun dari dasar tangki = ¼ x Dt = ¼ x 37,250 ft = 9,313 ft Kt . n 3 Da 5 ρm P= gc.550 Dimana :

Kt : Konstanta pengaduk 6,3 N : kecepatan pengaduk = 35 rpm = 0,5833 rps Da : Diameter pengaduk = 11,175 ft

ρm : densitas bahan = 997,945 kg/m3 gc : konstanta gravitasi = 32,2 lbm.ft/lbf.det2

Universitas Sumatera Utara

P=

6,3 x 0,58333 x 11,175 5 x 1002,81 = 12,338 Hp 32,2 x 550

11. Bak Perendaman II (F-150) Fungsi : Untuk Laju alir umpan = 3840 kg/jam Densitas kernel = 0,6 ton/m3 Laju alir umpan NaHCO 3 = 11.520 kg/m3 Densitas NaHCO 3 = 2.159 kg/m3 Faktor keamanan = 20% Volume yang dibutuhkan kernel =

3,84 ton = 6,4 m3 3 0,6 ton/m

Volume yang dibutuhkan NaHCO 3 =

11.520 kg = 5,336 m3 3 2.159 kg/m

Volume total yang dibutuhkan = 6,4 + 5,336 = 11,736 m3 Jumlah total yang dibutuhkan = 1,2 x 11,736 m3 = 14,083 m3 Jumlah bak = 1 buah Tinggi bak (t) = t Panjang bak (P) = 5/2 t Lebar bak (l) = 3/2 t Bahan konstruksi = Beton Perhitungan: Volume bak = P x L x T 14,083 m3 = 5/2 t x 3/2 t x t t = 1,554 m Maka diperoleh : Tinggi bak = 1,554 m Panjang bak = 5/2 t = 5/2 x 1,554 m = 3,885 m Lebar bak = 3/2 t = 3/2 x 1,554 m = 2,331 m

Universitas Sumatera Utara

12. Bak Pencuci (F-160) Fungsi

: Untuk mencuci kedelai dari bak perendaman II.

Laju alir umpan

: 3840 kg/jam

Densitas

: 0,6 ton/m3.

Bahan konstruksi

: Beton.

Faktor keamanan

: 20%

Volume yang dibutuhkan =

3,84 ton = 6,4 m3 3 0,6 ton / m

Volume total yang dibutuhkan = 1.2 x 6,4 m3 = 7,68 m3 Jumlah bak

= 1 buah

Tinggi bak (t) = t Panjang bak (p) = 5/2 t Lebar bak (l) = 3/2 t Perhitungan: Volume bak : p x l x t 7,68 m3 = 5/2 t x 3/2 t x t 7,68 m3 = 15/4 t3 t = 1,269 m Maka diperoleh : Tinggi bak = 1,269 m Panjang bak = 5/2 t = 5/2 x 1,269 m = 3,172 m Lebar bak = 3/2 t = 3/2 x 1,269 m = 1,903 m

13.Tangki rebus (Q-170) Fungsi : Untuk merebus kacang kedelai yang sudah dicuci. Bentuk : Selinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Jumlah = 1 buah Laju alir umpan = 3.840 kg/jam. Densitas kedelai = 0,6 ton/m3. Laju alir air panas = 3.840 kg/jam Densitas air = 997 kg/m3 Densitas campuran (ρ camp) = (ρ kedelai x %) + (ρ air x %)

Universitas Sumatera Utara

= (600 x 0.5) + (997 x 0,5) = 798,5 kg/m3. Volume yang dibutuhkan kacang kedelai =

Volume yang dibutuhkan air proses =

3,84 kg = 6,4 m 3 0,6 ton/m 3

3,84 kg = 3,852 m 3 3 997 kg/m

Volume total = (6,4 + 3,852) m3 = 10,252 m3 Faktor kelonggaran = 20 % Volume yang dibutuhkan = 1,2 x 10,252 m3 = 12,302 m3

Diameter Dt dan tinggi tangki Ht Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs = Vh = Volume tangki Vt

π 2 π 1 D .Hs = D2. D = 0,3925 D3 4 4 2 π 2 π 1 R .Hh = R2. D = 0,1308 D3 3 3 4

= Vs + Vh = 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D3

 Vt  3  12,302  3 D=   =  = 2,865 m = 9,398 ft  0,5233   0,5233  1

1

Untuk desain digunakan : -

Diameter tangki = 2,856 m = 9,865 ft = 304,213 in

-

Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 2,865 m = 1,433 m = 4,701 ft

-

Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 2,865 m = 0,716 m = 2,349 ft

Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 1,433 m + 0,716 m = 2,149 m = 7,050 ft Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell T=

P.R + n.c ……………….(Timmerhaus,2004) S.E − 0,6P

Dimana: T = tebal shell (in)

Universitas Sumatera Utara

R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi) S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9 C = faktor korosi = 0,0125 /tahun N = umur tangki = 15 tahun Tekanan hidrostatis PHs

= 14,7 + = 14,7 +

ρ (Hs − 1) 144

798,5 (4,701 −1) 144

= 14,726 Psi Faktor kemanan = 20% Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 14,726 Psi = 17,671 Psi Tebal shell, t =

17,671 x (304,213 / 2) + 15 (0,0125) 18750 (0,9) − 0,6 (17,671)

= 0,506 in digunakan tebal standart 0,5 in

Tebal tutup Tebal tutup sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan sama = 0,5 in

14. Ketel adukan (Q-200) Fungsi : Untuk menghancurkan kernel sehingga mudah untuk dipress. Bahan konstruksi : Stainless steel Bentuk : Selinder tegak Volume ketel adukan = 21,64 m3 Waktu tinggal dalam ketel adukan = 25 menit. Material balance ketel adukan = 67% Isian ketel adukan minimal ¾ bagaian. Kapasitas ketel/jam

= ¾ x 21,6 ton x 67/100 x 60/25 = 26,05 ton

Faktor keamanan = 20% Daya pada skala laboratorium = 22,26 Hp ……………(Perry, 1984)

Universitas Sumatera Utara

Daya Penghancur (P) = (0,7 (l-1)) x vt x (0,5 D) x P Dipilih kapasitas 26 ton/jam (Perry, 1984), sehingga diperoleh : Diameter = 2 ft Panjang = 3 ft P

= (0,7 (2-1)) x 21,6 x (0,5 x 3) x 22,26 = 752,94 kW = 752,94 kW x 1,341020 = 1009,707 Hp

15. Agitator (M-220) Fungsi

: Untuk menghomogenkan susu kedelai dengan gula dan susu skim.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C. Bentuk

: Selinder tegak dengan bewntuk alas dan tutup ellipsoidal.

Jumlah

: 6unit

Laju alir umpan yang masuk = 36.391,68 Densitas campuran = (ρ kedelai x %) + (ρ gula x %) + (ρ susu skim x %) = (600 x 0,79) + (1540 x 0,08) + (2532 x 0,13) = 474 + 123,2 + 329,16 = 926,36 kg/m3 = 57,832 lb/ft3 39,284 m 3 36.391,68 kg m = Laju alir volumetrik = = = 6,547 m 3 /jam 3 6 ρ 926,36 kg/m = 231,203 m Perhitungan: Diameter Dt dan tinggi tangki Ht Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs = Vh = Volume tangki Vt

π 2 π 1 D .Hs = D2. D = 0,3925 D3 4 4 2

π 2 π 1 R .Hh = R2. D = 0,1308 D3 3 3 4

= Vs + Vh = 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D3

Universitas Sumatera Utara

 Vt  3  6,547  3 D=   =  = 2,321 m = 7,615 ft  0,5233   0,5233  1

1

Untuk desain digunakan : -

Diameter tangki = 2,321 m = 7,615 ft = 91,378 in

-

Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 2,321 m = 1,161 m = 3,809 ft

-

Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 2,321 m = 0,580 m = 1,903 ft

Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 1,161 m + 0,580 m = 1,741 m = 5,711 ft

Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell T=

P.R + n.c ……………….(Timmerhaus,2004) S.E − 0,6P

Dimana: T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi) S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9 C = faktor korosi = 0,0125 /tahun N = umur tangki = 15 tahun Tekanan hidrostatis PHs

= 14,7 + = 14,7 +

ρ (Hs − 1) 144

57,832 (3,809 −1) 144

= 15,828 Psi Faktor kemanan = 20% Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 15,828 Psi = 18,994 Psi Tebal shell, t =

18,994 x (91,378 / 2) + 15 (0,0125) 18750 (0,9) − 0,6 (18,994)

= 0,238 in digunakan tebal standart1/4 in

Universitas Sumatera Utara

Tebal tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = ¼ in.

Tenaga Pengaduk Jenis pengaduk yang digunakan adalah propeller Da/Dt = 0,3 ; W/Da = 1/5 ; L/Da = ¼ ; Dt/E = 4 ………..(Mc. Cabe,1986) Dt : Diameter tangki = 7,615 ft Da : Diameter pengaduk = 0,3 Dt = 0,3 x 7,615 ft = 2,284 ft W : Lebar pengaduk = 1/5 x 2,284 ft = 0,456 ft L : Panjang daun pengaduk = ¼ Da = ¼ x 2,284 ft = 0,571 ft E : Jarak daun dari dasar tangki = ¼ x Dt = ¼ x 7,615 ft = 1,903 ft P=

Kt . n 3 Da 5 ρm gc.550

Dimana :

Kt : Konstanta pengaduk 6,3 N : kecepatan pengaduk = 35 rpm = 0,5833 rps Da : Diameter pengaduk = 2,284 ft

ρm : densitas bahan = 997,945 kg/m3 gc : konstanta gravitasi = 32,2 lbm.ft/lbf.det2 P=

6,3 x 0,58333 x 2,284 5 x 57,832 = 0,253 Hp 32,2 x 550

Effisiensi motor = 75 % Daya aktual, P =

0,253 = 0,337 Hp 0,75

16. Pompa NaHCO 3 Fungsi : untuk memompakan NaHCO 3 kebak perendaman II . Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

Universitas Sumatera Utara

Densitas NaHCO 3 (ρ) = 2159 kg/m3 = 134,786 lbm/ft3…………..(Perry, 1997) Viskositas (µ) = 1,325 cP = 3,205 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 57,6 kg/jam = 0,032 lbm/det 0,032 lbm/det F = 0,0002 ft3/det = 3 ρ 134,786 lbm/ft

Laju alir volume (Q) =

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,0002)0,45 x (134,786)0,13 = 0,158 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: -

Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

-

Schedul pipa

= 40

-

Diameter dalam (ID)

= 0,269 in = 0,022 ft

-

Diameter luar (OD)

= 0,485 in = 0,039 ft

-

Luas penampang (a 1 )

= 0,0004 ft2

-

Bahan konstruksi

= comercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,0002 ft 3 /det = = 0,5 ft/det a1 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold, N RE =

= N RE

ρvD µ

(62,16 lbm/ft 3 )(0,5 ft/det)(0,022 ft)(3600 det/jam) 3,205 lbm/ft.jam

= 768,029

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 0,269 in diperoleh ε/D = 0,0018

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 1.937 dan ε/D = 0,0018 diperoleh f = 0,025 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus L 1 = 10 ft -1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,022 ft = 0,286 ft - 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L 3 = 2 x 30 x 0,022 ft = 1,32 ft

Universitas Sumatera Utara

- 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust,1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 10 + 0,286 + 1,32 + 7,5 + 9 = 28,106 ft

Faktor gesekan, F=

fv 2 ΣL (0,025)(0,5) 2 (28,106) = 0,124 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,022)

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

Static head, ∆z.

g = 15 ft.lbf/lbm gc

Velocity head,

Δv 2 =0 2gc

Pressure head,

ΔP =0 ρ

Ws

= ∆z.

Δv 2 ΔP g + + +F gc 2gc ρ

= 15 + 0 + 0 + 0,01 = 15,01 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (15,01)(0,0002)(134,786) = = 0,001 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,001 = 0,00125 Hp 0,8

Universitas Sumatera Utara

17. Pompa CaCl 2 Fungsi : Memompakan larutan CaCl 2 ke agitator II. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: -Temperatur

: 300C

-Densitas CaCl 2 (ρ) = 1.037 kg/m3 = 64,739lbm/ft3…………..(Perry, 1997) -Viskositas (µ) = 1,161 cP = 2,809 lbm/ft.jam……………(Kirk Othmer, 1967) -Laju alir massa (F) = 1.294,09 kg/jam = 0,793 lbm/det 0,793 lbm/det F = = 0,012 ft3/det ρ 64,739 lbm/ft 3

Laju alir volume (Q) =

Diameter optimum, De = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13…………(Timmerhaus, 1980) = 3,9 x (0,012)0,45 x (64,739)0,13 = 0,912 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: -

Ukuran pipa nominal

= 3/4 in

-

Schedul pipa

= 40

-

Diameter dalam (ID)

= 0,824 in = 0,068 ft

-

Diameter luar (OD)

= 1,05 in = 0,088 ft

-

Luas penampang (a 1 )

= 0,006 ft2

-

Bahan konstruksi

= comercial steel

Q 0,012 ft 3 /det Kecepatan linier, v = = = 2 ft/det a1 0,006 ft 2 Bilangan Reynold, N RE =

= N RE

ρvD µ

(64,739 lbm/ft 3 )(2 ft/det)(0,068 ft)(3600 det/jam) 2,809 lbm/ft.jam

= 11.283,807

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 0,824 in diperoleh ε/D = 0,0018

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk N Re = 11.283,807 dan ε/D = 0,0018 diperoleh f = 0,038

Universitas Sumatera Utara

Instalasi pipa: -

Panjang pipa lurus L 1 = 30 ft

-

1 buah gate fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Foust, 1980) L 2 = 1 x 13 x 0,068 ft = 0,884 ft

- 2 buah standart elbow 900 (L/D = 30, Appendix C-2a, Foust,1980) L3 = 2 x 30 x 0,068 ft = 4,08 ft - 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L4 = 7,5 ft - 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L5 = 9 ft Panjang pipa total (∑L) = 30 + 0,884 + 4,08 + 7,5 + 9 = 51,464 ft Faktor gesekan,

fv 2 ΣL (0,793)(2) 2 (51,464) F= = 37,307 lbf/lbm = 2gcD 2(32,174)(0,068) Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft

Static head, ∆z.

g = 15 ft.lbf/lbm gc

Δv 2 =0 Velocity head, 2gc Pressure head,

Ws

= ∆z.

ΔP =0 ρ

Δv 2 ΔP g + + +F gc 2gc ρ

= 15 + 0 + 0 + 37,307 = 52,307 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws.Q.ρ (52,307)(0,012)(64,739) = = 0,073 Hp 550 550

Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,073 = 0,092 Hp 0,8

Digunakan daya pompa yang dibutuhkan 0,09 Hp.

Universitas Sumatera Utara

18. Fermentor (F-200) Fungsi

: Untuk menginokulasi susu kedelai dengan bakteri fermentasi.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C. Bentuk

: Selinder tegak dengan bentuk alas dan tutup ellipsoidal.

Jumlah

: 7 unit

Laju alir umpan yang masuk = 36.973,95 kg/m3 Densitas campuran = (ρ susu kedelai x %) + (ρ gum arab x %) = (1014,3 x 0,98) + (1490 x 0,02) = 1014,3 + 29,8 = 1044,1 kg/m3 = 65,183 lb/ft3 Laju alir volumetrik

=

35,412 m 3 m 36.973,95 kg = = = 5,058 m 3 /jam 3 7 ρ 1044,1 kg/m

Perhitungan: Diameter Dt dan tinggi tangki Ht Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs = Vh = Volume tangki Vt

π 2 π 1 D .Hs = D2. D = 0,3925 D3 4 4 2 π 2 π 1 R .Hh = R2. D = 0,1308 D3 3 3 4

= Vs + Vh = 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D3

 Vt  3  5,058  3 D=   =  = 2,130 m = 6,988 ft  0,5233   0,5233  1

1

Untuk desain digunakan : -

Diameter tangki = 2,130 m = 6,988 ft = 83,858 in

-

Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 2,130 m = 1,065 m = 3,494 ft

-

Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 2,130 m = 0,533 m = 1,748 ft

Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 1,065 m + 0,533 m = 1,598 m = 5,242 ft

Universitas Sumatera Utara

Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell T=

P.R + n.c ……………….(Timmerhaus,2004) S.E − 0,6P

Dimana: T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi) S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9 C = faktor korosi = 0,0125 /tahun N = umur tangki = 15 tahun Tekanan hidrostatis PHs

= 14,7 + = 14,7 +

ρ (Hs − 1) 144

65,183 (3,494 −1) 144

= 15,829 Psi Faktor kemanan = 20% Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 15,829 Psi = 18,994 Psi Tebal shell, t =

18,994 x (83,858 / 2) + 15 (0,0125) 18750 (0,9) − 0,6 (18,994)

= 0,234 in digunakan tebal standart 1/4 in

19. Inkubator (F-300) Fungsi

: Untuk mendinginkan hasil yoghurt pada temperatur 270C sebelum dikemas pada ruang pengemasan.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C. Bentuk

: Selinder tegak dengan bewntuk alas dan tutup ellipsoidal.

Jumlah

: 8 unit

Laju alir umpan yang masuk = 38.286,52 kg/jam Densitas campuran = 1044,1 kg/m3 = 65,183 lb/ft3

Universitas Sumatera Utara

Laju alir volumetrik

=

36,669 m 3 m 38.286,52 kg = = = 4,584 m 3 /jam 8 ρ 1044,1 kg/m 3

= 161,797 ft3/jam. Perhitungan: Diameter Dt dan tinggi tangki Ht Direncankan : - tinggi selinder : diameter (Hs : D) = 1 : 2 - tinggi head : diameter (Hh : D) = 1 : 4 Volume selinder : Vs = Vh = Volume tangki Vt

π 2 π 1 D .Hs = D2. D = 0,3925 D3 4 4 2 π 2 π 1 R .Hh = R2. D = 0,1308 D3 3 3 4

= Vs + Vh = 0,3925 D3 + 0,1308 D3 = 0,5233 D3

 Vt  3  5,501  3 D=   =  = 2,190 m = 7,184 ft  0,5233   0,5233  1

1

Untuk desain digunakan : -

Diameter tangki = 2,190 m = 7,184 ft = 86,220 in

-

Tinggi selinder Hs = 0,5 D = 0,5 x 2,190 m = 1,095 m = 3,592 ft

-

Tinggi head Hh = ¼ D = ¼ x 2,190 m = 0,547 m = 1,794 ft

Tinggi total tangki Ht = Hs + Hh = 1,095 m + 0,547 m = 1,642 m = 5,387 ft

Tebal shell dan tutup tangki Tebal shell T=

P.R + n.c ……………….(Timmerhaus,2004) S.E − 0,6P

Dimana: T = tebal shell (in) R = jari-jari dalam tangki (in) P = tekanan desain (Psi) S = allowable stress = 18750 Psi E = Joint effesiensi = 0,9 C = faktor korosi = 0,0125 /tahun

Universitas Sumatera Utara

N = umur tangki = 15 tahun Tekanan hidrostatis PHs

= 14,7 + = 14,7 +

ρ (Hs − 1) 144

65,183 (3,592 −1) 144

= 15,873 Psi Faktor kemanan = 20% Tekanan desain; Pd = 1,2 x PHs = 1,2 x 15,873 Psi = 19,05 Psi Tebal shell, t =

19,05 x (86,220 / 2) + 15 (0,0125) 18750 (0,9) − 0,6 (19,05)

= 0,236 in digunakan tebal standart 1/4 in

20. Gudang Pengemasan Fungsi : Mengemas yoghurt yang telah diperoleh. Bentuk : Prisma tegak segi empat Bahan : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit Data kondisi operasi : - Temperatur : 300C - Tekanan Laju alir massa

: 1 atm = 38.286,52 kg/jam

Densitas susu kedelai (ρ)

= 38,287 ton/jam

= 1044,1 kg/m3

Direncanakan gudang bahan baku dengan spesifikasi : Tinggi gudang

=4m

Panjang gudang

=2L

Lebar gudang

=L

Waktu operasi (θ)

= 5 hari = 120 jam

Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Perhitungan : Volume

= P x L x 4 = 8 L2

Universitas Sumatera Utara

Volume

 1 + fk   = m x θ x   ρ x1 

8L2

  1 + 0,2  = 38.286,52 kg/jam x 120 jam x  3  1044,1 kg/m  

8L2

= 5280,394 m3

L

= 4,353 m

Maka diproleh : Tinggi gudang = 4 m Lebar gudang = L = 4,353 m Panjang gudang

= 2 x L = 2 x 4,353 m = 8,706 m

21. Gudang Penyimpanan (F-302) Fungsi : Tempat menyimpan yoghurt yang telah diperoleh. Bentuk : Prisma tegak segi empat Bahan : Dinding beton dan atap seng Jumlah : 1 unit Data kondisi operasi : - Temperatur : 300C - Tekanan Laju alir massa

: 1 atm = 38.286,52 kg/jam

Densitas susu kedelai (ρ)

= 38,287 ton/jam

= 1044,1 kg/m3

Direncanakan gudang bahan baku dengan spesifikasi : Tinggi gudang

=4m

Panjang gudang

=2L

Lebar gudang

=L

Waktu operasi (θ)

= 5 hari = 120 jam

Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

Perhitungan : Volume Volume

= P x L x 4 = 8 L2

 1 + fk   = m x θ x   ρ x1 

Universitas Sumatera Utara

8L2

  1 + 0,2  = 38.286,52 kg/jam x 120 jam x  3   1044,1 kg/m 

8L2

= 5280,394 m3

L

= 4,353 m

Maka diproleh : Tinggi gudang = 4 m Lebar gudang = L = 4,353 m Panjang gudang

= 2 x L = 2 x 4,353 m = 8,706 m

Universitas Sumatera Utara