Khoerul, Anam

Siechara, Apfia Casper

Suhandinata, Rusli

Vito, Mandala

Indonesian

Diponegoro University Institutional Repository

   TUGAS PERANCANGAN PABRIK KIMIA     PRA RANCANGAN PABRIK SUSU BUBUK DIABETES KAPASITAS 2000 TON/TAHUN    Oleh: 1.  Khoerul Anam  L2C007055 2.  Siechara Apfia Casper  L2C007085 3.  Suhandinata Rusli  L2C007087 4.  Vito Mandala  L2C007091      JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2011    EXECUTIVE SUMMARY JUDUL TUGAS PERANCANGAN PABRIK SUSU BUBUK DIABETES KAPASITAS PRODUKSI  2.000 Ton/Tahun  I.  STRATEGI PERANCANGAN Latar Belakang -  Salah satu  industri pangan yang dapat didirikan di Indonesia adalah  pabrik  susu  bubuk  diabetes,  yaitu  pabrik  yang menghasilkan  produk  berupa  susu  bubuk  yang  sudah dimodifikasi sehingga  mempunyai kadar lemak dan laktosa yang  rendah. Pabrik ini sangat potensial untuk  didirikan di Indonesia, mengingat jumlah penderita diabetes di Indonesia yang  meningkat  setiap  tahunnya  sehingga  kebutuhan  akan susu untuk penderita diabetes akan meningkat. - Dengan  didirikannya  pabrik  susu  bubuk  diabetes  berarti memenuhi  kebutuhan  penderita  diabetes  dalam  negeri, membuka  lapangan  pekerjaan  yang  baru  serta mensejahterakan  kehidupan  para  peternak.  Oleh  karena  itu, akan dibuat  pra rancangan pabrik Susu Bubuk Diabetes di Indonesia pada tahun 2015 mendatang. Dasar Penetapan Kapasitas Produksi Faktor-faktor  yang  perlu  dipertimbangkan  dalam  menentukan kapasitas rancangan pabrik Susu Bubuk Diabetes, yaitu : a.  Kebutuhan Susu Bubuk Diabetes di Indonesia Dengan  metode  Least  Square  diperkirakan  kebutuhan      Susu  Bubuk  Diabetes  pada  tahun  2015  sebesar  2.000  ton per tahun. b.  Ketersediaan bahan baku Susu  segar    sebagai  bahan  baku  dapat  diperoleh  dari KUD  daerah  sekitar,  yaitu  di  Kabupaten  Semarang, Salatiga yang menghasilkan 71 juta liter/tahun. sehingga ketersediaan  bahan  baku  tidak  tergantung  dari  negara lain. Dengan demikian, bahan baku cukup tersedia dan mudah memperolehnya Dasar Penetapan Lokasi Pabrik  1.  Sumber bahan baku  Penghasil susu segar terbesar di Indonesia adalah pulau Jawa, sehingga pabrik diletakkan pada daerah Jawa Tengah. Selain menghasilkan  susu  yang  cukup  besar  yaitu  71  juta  liter  per tahun, juga belum adanya industri pangan yang menggunakan bahan susu segar dibanding daerah sekitarnya. 2.  Pemasaran  Lokasi  pabrik  tidak  terlalu  jauh  dari  kota-kota  besar  seperti Semarang,  Solo  dan  Jogjakarta  sehingga  pemasaran  produk  mudah  dilakukan,  karena  sejumlah  besar  penderita  diabetes merupakan penduduk daerah kota besar. 3.  Transportasi Sebagai daerah industri yang cukup besar di Indonesia tentunya daerah industri di Ungaran telah mempunyai sarana komunikasi dan  transportasi  yang  memadai  seperti  jalan  tol  Semarang  - Jogjakarta,  terlebih  dengan  adanya  dua  buah  bandara  yang    letaknya dekat dengan lokasi pabrik. 4.  Tenaga Kerja Tenaga kerja yang dibutuhkan dapat direkrut dari tenaga ahli dan  berpengalaman  dibidangnya  dan  tenaga  kerja  lokal  yang berasal dari lingkungan masyarakat sekitar pabrik. 5.  Utilitas Kebutuhan  air  baku  dapat  dipenuhi  dari  mata  air  Gunung Ungaran.  Sedangkan sumber listrik dapat dipenuhi dari PLN, disamping  itu  energi  listrik  juga  dapat  diproduksi  sendiri menggunakan Diesel Generator Jet.  Pemilihan Proses  - Proses yang dipilih dalam produksi susu bubuk diabetes ini adalah proses hidrolisa laktosa susu dengan enzim laktase - Proses ini menggunakan reaktor batch dengan menggunakan jaket pemanas - Merupakan reaksi endotermis pada suhu 370 C dan tekanan 1 atm. - Konversi reaksi sebesar 90%  Bahan Baku Jenis  Susu Segar Air (H2O) Enzim Laktase Spesifikasi  Susu Segar -  Wujud  : cairan -  Warna  :  putih  kebiruan  hingga  kuning keemasan    -  Bau  : Spesifik -  Titik Didih  : 100,17oC -  Densitas  : 1,028 gr / ml Air (H2O) -  Wujud      : Cair -  BM      : 18 -  Bau   : Tidak berbau -  Warna      : Jernih -  Titik Didih      : 100oC (pada 1 atm) -  Density (30oC), gr/cc  : 0,994 Enzim Laktase -  Wujud      : cair -  pH optimum    : 6 -  Suhu optimum    : 37oC Kebutuhan  -  Susu segar  = 3.220,74 L/jam atau 3.294,82 kg/jam -  Air (H2O) = 1.027,17 kg/jam - Enzim Laktase = 0,65 kg/jam Asal  - Susu segar dari KUD daerah sekitar - Laktase dari produk Maxilact, Belanda Produk Jenis  Susu Bubuk Diabetes Spesifikasi  Susu Bubuk Diabetes -  Wujud   : bubuk -  Ukuran   : 160 – 200 mm    -  Warna                          : putih agak kekuningan -  Bau                              : seperti susu -  Rasa                             : kurang manis,hambar -  Kandungan laktosa  : 2,8 % -  Kandungan lemak  : 0,76 % -  Kandungan protein  : 37,8 % -  Kandungan mineral  : 4,54 % -  Kandungan glukosa  : 12,77 % -  Kandungan galaktosa  : 12,77 % -  Kandungan vitamin  : 26 % -  Kandungan air  : 2,2 %  Laju Produksi 252,53 kg/jam Daerah Pemasaran Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri    10 11 12 13 15  14 16 17 19  18 20 2.  DIAGRAM ALIR PROSES DAN PENERACAAN 2.1  Diagram Alir          S-01  CF-01  S-02  1 2 3  5 4  6 7 R 8  9 E-01  SD-01 M-01 T-11 packing packing Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes                                                xiii Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xiv   Keterangan Arus 1  : Aliran dari tangki penyimpanan susu murni menuju clarifier (S-01) 2  : Aliran impuritas dari clarifier menuju pembuangan 3  : Aliran susu bebas impuritas menuju centrifuge ( CF-01) 4  : Aliran lemak dari centrifuge (CF-01) menuju tangki penyimpanan (T-03) 5  : Aliran susu bebas lemak dari centrifuge (CF-01) menuju ultrafiltrasi (S-02)  6  :  Aliran laktosa dari ultrafiltrasi (S-02) menuju tangki penyimpanan (T-05) 7  : Aliran susu dari ultrafiltrasi (S-02) menuju reaktor (R) 8  : Aliran enzim laktase dari tangki penyimpanan (T-07) menuju reaktor (R)  9  : Aliran air dari tangki penyimpanan (T-08) menuju reaktor (R) 10  : Aliran susu bebas laktosa dari reaktor (R) menuju evaporator (E-01) 11  : Aliran uap air dari evaporator (E-01) munuju atmosfir 12  : Aliran susu 50 % TS menuju spray dryer (SD-01) 13  : Aliran udara panas menuju spray dryer (SD-01) 14  :  Aliran  susu  bubuk  out  spec  dari  spray  dryer  (SD-01)  menuju  tangki pencampuran (T-11) 15  : Aliran susu bubuk dari spray dryer (SD-01) menuju mixer (M-01) 16  : Aliran vitamin dari tangki penyimpanan (T-15) menuju mixer (M-01) 17  : Aliran susu bubuk dari mixer (M-01) menuju packing 18  : Aliran air dari tangki penyimpanan (T-12) menuju tangki pencampuran (T-11) 19  :  Aliran vitamin dari tangki penyimpanan (T-13) menuju tangki pencampuran (T-11) Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xv   20  :  Aliran susu cair dari tangki pencampuran (T-11) menuju packing 2.2  Peneracaan 2.2.1 Neraca Massa A.  Unit Clarifying Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M1  M2  M3 Laktosa  154.48     154.48 Lemak  124.90     124.90 Protein  105.18     105.18 Mineral  23.01     23.01 Air  2879.26     2879.26 Impuritas  8.00  8.00  0.00 Jumlah 3294.82  8.00  3286.82 3294.82  3294.82  B.  Unit Skimming Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M3  M4  M5 Laktosa  154.48  145.14  9.34 Lemak  124.90  1.78  123.12 Protein  105.18  97.75  7.43 Mineral  23.01  21.62  1.38 Air  2879.26  2695.79  183.46 Impuritas  0.00  0.00  0.00 Jumlah 3286.82  2962.08  324.74 3286.82  3286.82 Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xvi   C.  Unit Ultrafiltrasi  Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M4  M6  M7 Laktosa  145.14  74.11  71.04 Lemak  1.78  0.16  1.88 Protein  97.75  2.92  94.77 Mineral  21.62  10.22  11.39 Air  2695.79  1534.31  1161.29 Jumlah 2962.08  1621.72  1340.37 2962.08  2962.08  D.  Unit Reaktor Hidrolisa  Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M 7  M 8  M 9 Laktosa  71.04  7.11 Lemak  1.88  1.88 Protein  94.77  94.77 Glukosa  0.00  33.65 Galaktosa  0.00  33.65 Laktase  0.00  0,65  0.65 Mineral  11.39  11.39 Air  1161.29  1027.13  2185.06 Jumlah 1340.37  1027.78  2368.15 2368.15  2368.15     Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xvii   E. Unit Evaporasi Single Efek Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M 9  M 10  M 11 Laktosa  7.11  7.11 Lemak  1.88  1.88 Protein  94.77  94.77 Glukosa  33.65  33.65 Galaktosa  33.65  33.65 Laktase  0.65  0.65 Mineral  11.39  11.39 Air  2185.06  2004.15  180.91 Jumlah 2368.15  2004.15  364.00 2368.15  2368.15  F.  Unit Spray Drying Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M 11  M 12  M 13 Laktosa  7.11  7.11 Lemak  1.88  1.88 Protein  94.77  94.77 Glukosa  33.65  33.65 Galaktosa  33.65  33.65 Laktase  0.65  0.65 Mineral  11.39  11.39 Air  180.91  169.22  11.69 Jumlah 364.00  169.22  194.78 364.00  364.00 Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xviii   G.  Unit After Drying Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M 13  M 14  M 15 Laktosa  7.11  7.11 Lemak  1.88  1.88 Protein  94.77  94.77 Glukosa  33.65  33.65 Galaktosa  33.65  33.65 Laktase  0.65  0.65 Mineral  11.39  11.39 Air  11.69  6.02  5.66 Jumlah 194.78  6.02  188.76 194.78  194.78  H.  Unit Sifter Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M 15  M 16  M 17 Laktosa  7.11  0.07  7.04 Lemak  1.88  0.02  1.86 Protein  94.77  0.95  93.82 Glukosa  33.65  0.34  33.32 Galaktosa  33.65  0.34  33.32 Laktase  0.65  0.01  0.64 Mineral  11.39  0.11  11.28 Air  5.66  0.06  5.61 Jumlah 188.76  1.89  186.87 188.76  188.76 Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xix   I.  Unit Tipping Vitamin Komponen Input (kg/jam)  Output (kg/jam) M 17  M 18  M 19 Laktosa  7.04  0.00  7.04 Lemak  1.86  0.00  1.86 Protein  93.82  0.00  93.82 Glukosa  33.32  0.00  33.32 Galaktosa  33.32  0.00  33.32 Laktase  0.64  0.00  0.64 Vitamin  0.00  65.66  65.66 Mineral  11.28  0.00  11.28 Air  5.61  0.00  5.61 Jumlah 186.87  65.66  252.53 252.53  252.53  1.1.2.  Neraca Panas A. Unit Tangki 01 ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  -219518,89  H  -271209,47     Q diserap  51690,58 Jumlah  -219518,89    -219518,89 B. Unit Thermizer ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  -248557  H  558359,5 Q suplai  806.916,5     Jumlah  558359,5    558359,5 Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xx   C. Unit Heat Exchanger HE-03 ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  534554,92  H  296604,60     Q diserap  237950,32 Jumlah  534554,92    534554,92 D. Unit HE-04 ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  104922,60  H  62915,42     Q diserap  42007,18 Jumlah  104922,60    104922,60 E. Unit Heat Exchanger HE-05 ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  21518,37  H  51664,64 Q suplai  30146,27     Jumlah  51664,64    51664,64 F. Unit HE-06 ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  -29,7  H  16,97 Q suplai  46,67     Jumlah  16,97    16,97 G. Unit Reaktor ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  114597,04  H  116503,34 Q suplai  566.698,08  Q reaksi  564.791,78 Jumlah  681.295,12    681.295,12 Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxi   H. Unit Evaporator ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  95471,09  H  -33.878.425,64 Q suplai  -33.973.896,73     Jumlah  -33.878.425,64    -33.878.425,64 I.  Unit HE-07 ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  14919,58  H  51724,12 Q suplai  36804,54     Jumlah  51724,12    51724,12 J. Unit Spray Dryer ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  51724,12  H  -12.302.135,21 Q suplai  -12.353.859,33     Jumlah  -12.302.135,21    -12.302.135,21     Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxii   K. Unit After Dryer ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  24548,80  H  -452.475,63 Q suplai  -477.024,43     Jumlah  -452.475,63    -452.475,63 L. Unit After Cooler ∆H in (kj/jam)  ∆H out (kj/jam) H  25195,37  H  8267,49     Q diserap  16927,88 Jumlah  25195,37    25195,37  3.1. PERALATAN PROSES DAN UTILITAS 3.1  Peralatan Proses A.  Tanki Susu Segar ·  Kode      : T – 01 ·  Fungsi  :  Menyimpan  bahan  baku  susu  dalam  fase cair selama 2 hari. ·  Bahan konstruksi   : stainless steel type 316 ·  Jumlah      : 2 buah ·  Tekanan desain    : 1 atm ·  Kapasitas reaktor   : 5.396,2  ft3 ·  ID       : 19,01  ft      ·  Tinggi reaktor    : 22,82  ft   ·  Tebal silinder    : 3/16 in Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxiii   ·  Tebal head    : 3/16 in Pengaduk ·  Kecepatan putar    : 37,66  rpm ·  Power pengaduk    : 13 Hp ·  Diameter impeler   : 6,34  ft ·  Lebar baffle    : 0,634  ft B. Reaktor ·  Kode  : R ·  Fungsi  :  tempat  terjadinya  reaksi  hidrolisa  antara laktosa dengan air ·  Bahan konstruksi  : stainless steel type 316 ·  Jumlah  : 7 buah ·  Tekanan desain  : 17,34  psi ·  Kapasitas reaktor  : 83,34 ft3 ·  ID  : 5,42  ft      ·  Tinggi reaktor  : 3,61  ft   ·  Tebal silinder  : 1/4 in ·  Tebal bottom  : 3/16 in Pengaduk ·  Kecepatan putar  : 228,24  rpm ·  Power pengaduk   : 4 Hp ·  Diameter impeler  : 1,81 ft Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxiv   ·  Lebar baffle  : 0,542  ft C. Evaporator ·  Kode  : EV ·  Fungsi  :  memekatkan  susu  dari  12%  TS  menjadi 50,3  %  TS  pada  kondisi  tekanan  vakum 0,07 atm dan suhu 40oC ·  Tipe   : Long-tube vertical ·  Bahan konstruksi  : Low alloy steel SA-204 grade C ·  Tekanan  : 0,07 atm ·  Fluida pemanas  : Steam,  Suhu masuk : 130 0C dan suhu keluar : 90 0C  Tekanan : 270,13 Kpa = 2,7 atm ·  Pengontrol tekanan  : Blower ·  Jumlah tube  : 188 ·  Luas penampang   : 46.93 ft2 ·  Diameter   : 7.73 ft ·  Tinggi shell  : 15 ft ·  Tebal shell  : 3/16 in ·  Tebal head  : 1/4 in ·  Tinggi head  : 1.48 ft ·  Tinggi total  : 17.96 ft           Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxv   D. Spray Dyer       ·  Kode  : SP ·  Fungsi  : Untuk mengubah susu  keluaran evaporator menjadi susu bubuk dengan mengurangi kadar airnya sehingga konsentrasi padatan meningkat dari 50,3% TS menjadi 94% TS. ·  Fluida pemanas  : udara kering  suhu masuk   : 365 oC  suhu keluar   : 81 oC ·  Fluida dingin  : Susu Suhu masuk : 70 oC Suhu keluar : 80,7 oC ·  Waktu pengeringan  : 27.25 detik ·  Diamter droplet  : 278 mm ·  Diameter produk  : 160 – 200 mm ·  Diameter kolom  : 1,5 m ·  Tinggi kolom  : 7,5 m E. Pompa Bahan Baku Susu       ·  Kode  : P – 02 ·  Fungsi  :  Memompa  susu  dari  tanki  penyimpanan menuju clarifier (S-01) ·  Tipe  : Pompa Sentrifugal ·  Bahan  : Carbon Steel SA-285 Grade C ·  Kapasitas  : 0,00088 m3/s Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxvi   ·  Dimensi Pipa Diameter  : 1,5 in Diameter dalam  : 1,61 in Diameter Luar  : 1,9 in Schedule number  : 40 ·  Tenaga Pompa  : 0,3 HP Motor  : 0,3 HP F.  Tanki Air ·  Kode   : T-08 ·  Fungsi  : menyimpan air untuk kebutuhan selama 1 hari ·  Tipe  : Flat Bottom Cylindrical Vessel Conical Roof ·  Bahan  : Carbon Steel SA-283 grade C ·  Jumlah  : 1 buah ·  Kapasitas  : 60,05 m3 ·  Tinggi Tanki  : 3,66 m ·  Diameter Tanki  : 4,57 m ·  Tinggi head  : 0,43 m ·  Tebal head  : 0,4 in ·  Tebal shell  : 3/16 in ·  Suhu  : 30oC ·  Tekanan   : 1 atm    Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxvii   3.1  Utilitas Air Air untuk proses   24,65 m3/hari Air untuk sanitasi (service water)  3,6 m3/hari Air untuk laboratorium, pembersihan, dll  7,5 m3/hari Air umpan ketel (boiler feed water)  5,9 m3/hari Total kebutuhan air  41,65  m3/hari Didapat dari sumber  air artetis  Steam Kebutuhan steam  396,93 Jenis boiler  Water tube Refrigerant Jenis Refrigerant  HCFC 123 Kebutuhan Refrigerant  351,64 kg/jam Listrik Kebutuhan listrik  88,57 kW Dipenuhi dari  PLN  Bahan Bakar Jenis  Generator  : solar Kebutuhan  Generator  :138,41 lb/jam Sumber dari  Pertamina     Perancangan Pabrik Susu Bubuk Diabetes   xxviii   C.  PERHITUNGAN EKONOMI Physical Plant Cost  $ 15.001.898,21 Fixed Capital  $ 21.602.733,42 Working Capital  $   8.581.951,96 Total Capital Investment  $ 32.344.958,72 Analisis Kelayakan Return on Investment (ROI) - Sebelum pajak  : 120,62 % - Setelah pajak  : 84,44 % Pay Out Time (POT) - Sebelum pajak  : 0,79 tahun - Setelah pajak  : 1,11 tahun Break Even Point (BEP)  15,36 % Shut Down Point (SDP)  9,05 % Rate of Return (ROR)  80 %   

PRA RANCANGAN PABRIK

SUSU BUBUK DIABETES KAPASITAS 2000 TON/TAHUN

http://eprints.undip.ac.id/36324/1/38EXECUTIVE_SUMMARY_susu.pdf

PRA RANCANGAN PABRIK SUSU BUBUK DIABETES KAPASITAS 2000 TON/TAHUN

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Diponegoro University Institutional Repository