Abstrak—Gliserol  Monostearat  (GMS)  merupakan  jenis surfaktan  yang  banyak  digunakan  sebagai  agen  pengemulsi pada  industri  makanan  terutama  di  sektor  kue  (bakery)  yang bertujuan  untuk  menjaga  kestabilan  suatu  emulsi.  GMS  juga digunakan  pada  industri  makanan  sebagai thickener, emulsifying  agent,  pada  industri  farmasi  dan  kosmetik digunakan sebagai solvent, dan juga banyak digunakan dalam industri polimer yaitu plastik, karet, dan juga bahan pembuat ban.  Namun,  banyaknya  kebutuhan  GMS  di  Indonesia  tidak didukung  dengan  adanya  supply  untuk  memenuhi  kebutuhan tersebut.  Menurut  data  dari  BPS  Indonesia,  diketahui  data impor  untuk  GMS  di  Indonesia  dari  tahun  2016  sampai  2020 mengalami  peningkatan  sebesar  23,8%  per  tahun.  Saat  ini, industri  yang  memproduksi  surfaktan  di  Indonesia  masih memakai bahan baku yang berasal dari minyak bumi dan tidak terbarukan.  Surfaktan  ini  tidak  ramah  lingkungan  dan  dapat menimbulkan  berbagai  permasalahan  kesehatan.  Sehingga, dibutuhkan  substitusi  bahan  baku  surfaktan  yang  ramah lingkungan  serta  biodegradable,  mengingat  pemanfaatan surfaktan  yang  sangat  luas  dalam  berbagai  industri  di Indonesia. Pabrik direncanakan beroperasi secara kontinyu 24 jam selama 330 hari per tahun dengan kapasitas produksi 6.081 ton/tahun dengan kebutuhan  bahan baku utama berupa asam stearat  sebanyak  5.742,2  ton/tahun  dan  gliserol  sebanyak 1.896,1  ton/tahun.  Untuk  penentuan  lokasi  pabrik  digunakan metode  analytical  hierarchy  process  (AHP)  didapatkan  hasil overall  untuk  Tangerang,  Gresik,  dan  Medan  adalah  5,341; 7,144; dan 7,515. Dapat disimpulkan pabrik direncanakan akan didirikan pada tahun 2024 di daerah Kawasan Industri Medan, Medan,  Sumatera  Utara.  Proses  pembuatan  GMS  dibagi menjadi  4  tahapan  proses  utama  di  antaranya  tahap  pre- treatment,  tahap  esterifikasi,  tahap  pemurnian,  dan  tahap solidifikasi.  Sumber  dana  investasi  berasal  dari  modal  sendiri sebesar  40% biaya investasi dan pinjaman sebesar 60% biaya investasi  dengan  bunga  sebesar  8%  per  tahun.  Berdasarkan perhitungan ekonomi, diperoleh
NPV
sebesar Rp931.514.220.331;  IRR  sebesar  21,436%;  laju  inflasi  sebesar 1,87%  per  tahun,  POT  sebesar  4,14  tahun,  dan  period  of construction selama 24 bulan.
Kata  Kunci—Emulsi,  Esterifikasi,  Gliserol  Monostearat,  Pra Desain Pabrik, Surfaktan.

## I. PENDAHULUAN
ESATNYA perkembangan industri makanan ( bakery ) di Indonesia menyebabkan demand akan surfaktan menjadi semakin  meningkat.  Surfaktan  merupakan  senyawa  kimia yang  dibutuhkan  pada  bidang  industri  kosmetik,  kesehatan, industri  minyak  bumi,  industri  kue,  dan  lain  -  lain.  Hal  ini dikarenakan  surfaktan  mampu  untuk  menurunkan  tegangan permukaan dari suatu fluida sehingga dapat mengemulsikan dua fluida yang tidak saling bercampur untuk menjadi saling bercampur secara homogen. Surfaktan memiliki gugus polar yang suka akan air (hidrofilik) dan gugus nonpolar yang suka akan minyak (lipofilik).
Saat ini, industri yang memproduksi surfaktan di Indonesia masih memakai bahan baku yang berasal dari minyak bumi dan  tidak  terbarukan  (surfaktan  sintetis).  Sementara  itu surfaktan  sintetis  ini  tidak  ramah  lingkungan  dan  dapat menimbulkan  berbagai  permasalahan  kesehatan.  Maka  dari itu  dibutuhkan  substitusi  bahan  baku  surfaktan  yang  ramah lingkungan  serta biodegradable ,  mengingat  pemanfaatan surfaktan  yang  sangat  luas  dalam  berbagai  industri  di Indonesia.
Salah  satu  jenis  surfaktan  yaitu  gliserol  monostearat (GMS)  yang  banyak  digunakan  sebagai  agen  pengemulsi pada industri makanan terutama di sektor kue ( bakery ) yang bertujuan untuk menjaga kestabilan suatu emulsi. Salah satu industri terbesar di Indonesia yang bergerak di sektor bakery adalah PT. Nippon Indosari Corpindo. Pada tahun 2020 PT. Nippon Indosari  Corporindo dapat memproduksi 5  juta  roti per  hari  dengan  asumsi  penggunaan  dalam  gliserol monostearat  (GMS)  sebanyak  0,002  kg/roti.  Dapat diperkirakan hingga tahun 2025 gliserol monostearat sebagai bahan pengemulsi dengan bahan baku alami akan menempati posisi  pertama  dengan  permintaan  tertinggi.  Hal  ini dikarenakan banyaknya demand untuk pengemulsi makanan. Sehingga gliserol monostearat sangat dipertimbangkan untuk memiliki potensi yang menjanjikan di masa yang akan datang sebagai  zat  pengemulsi  [1].  Selain  itu  gliserol  monostearat juga  digunakan  pada  industri  polymer  yaitu  plastik,  karet (bahan pembuat ban).
Berdasarkan  uraian  di  atas,  banyaknya  kebutuhan  dari gliserol  monostearat  di  Indonesia  tidak  didukung  dengan adanya supply gliserol monostearat dalam jumlah besar. Oleh karena  itu,  Indonesia  harus  mengimpor supply gliserol monostearat  untuk  memenuhi  kebutuhan  tersebut.  Menurut data  dari  Badan  Pusat  Statistika  Indonesia,  diketahui  data impor untuk GMS di Indonesia dari tahun 2016 sampai 2020 mengalami peningkatan sebesar 23,8% per tahun [2]. Dimana pada  tahun  2020  mengalami  penurunan  sebesar  3,31% dengan jumlah impor 5.769.012 kg saat pandemi Covid-19.
Produksi dari Gliserol Monostearat (GMS) pada umumnya dapat  dilakukan  melalui  dua  macam  proses,  yaitu  dengan proses  esterifikasi  dan  proses  transesterifikasi.  Pemilihan proses  penting  dilakukan  karena  akan  sangat  berpengaruh pada  produk  dan  untuk  menghasilkan  produk  dengan  nilai jual  yang  tinggi  dengan  biaya  produksi  yang  rendah  dan bahan baku (raw material) yang murah. Beberapa aspek perlu diperhatikan  dalam  pemilihan  proses  seperti  bahan  baku, kondisi operasi, dan konversi.
Sebelum  diumpankan  ke  proses  esterifikasi,  bahan  baku yang  digunakan  berupa  asam  stearat,  gliserol,  dan  katalis asam fosfat (H 3 PO 4 ) dicampur dengan perbandingan sebesar 1:1:0,07  dalam  persen  massa.  Proses  esterifikasi  dilakukan pada  suhu 260 o C  dan  pada  tekanan  0,13  atm.  Dalam  reaksi

## P

## Pra-Desain Pabrik Gliserol Monostearat dengan Metode Esterifikasi
Muhammad Rakha Widiansyah, Ridha Dina Aulia, Raden Darmawan Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) email : rdarmawan@chem-eng.its.ac.id
pembentukan  gliserol  monostearat,  konversi  yang  dapat dicapai sebesar 82%. Produk dari tahapan proses esterifikasi kemudian diumpankan ke proses evaporasi (evaporator) agar dapat menguapkan gliserol yang nantinya akan diumpankan kembali  dengan fresh gliserol  sebagai recycle gliserol. Produk bawah dari evaporator berupa campuran produk dan katalis  asam  (H 3 PO 4 ).  Fluida  kemudian  dialirkan  ke  proses pemurnian  untuk  menghilangkan  katalis  asam  (H 3 PO 4 ) dengan  penambahan  NaOH  85%  massa.  Hasil  dari  proses pemurnian  ini  berupa  endapan  Na 3 PO 4 .  Liquid  yang  bebas dari  katalis  akan  memasuki  tahap  solidifikasi  untuk  dapat membentuk  produk  akhir  yaitu  gliserol  monostearat  dalam bentuk  padatan  ( powder )  dan  disimpan  dalam  tangki penyimpanan.
Proses  transesterifikasi  memakai  bahan  baku  berupa trigliserida  yang  diurai  menjadi  tristearat  dan  juga  gliserol. Namun,  kandungan  asam  stearat  didalam  trigliserida  harus dipisahkan  terlebih  dahulu  sebelum  di  proses  ke  dalam reaktor.  Proses  transesterifikasi  menggunakan  katalis  basa seperti  natrium  hidroksida  (NaOH),  kalium  hidroksida (KOH) dan kalsium hidroksida (CaOH). Namun, pada proses transesterifikasi,  terbentuk  gliserol  distearat  sehingga mengurangi konversi produk GMS. Reaksi esterifikasi tertera pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Transesterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dan gliserol  dari  trigliserin  (lemak  atau  minyak)  dengan  gugus alkohol. Sebelum diumpankan ke dalam reaktor, kandungan asam  stearat  dalam  trigliserida  perlu  dipisahkan  terlebih
dahulu. Berdasarkan stoikiometri reaksi, untuk membentuk 3 mol gliserol monostearat hanya dibutuhkan 2 mol gliserol dan 1  mol  tristearat.  Namun,  pada  reaksi  transesterifikasi  dapat terbentuk  gliserol  distearat  sehingga  mengurangi  konversi produk GMS.
Berdasarkan uraian dan data-data yang telah dijelaskan di atas maka didapatkan perbandingan yang tertera pada Tabel 1. Pada pendirian pabrik gliserol monostearat, dipilih proses esterifikasi dengan pertimbangan sebagai berikut:
1. Rangkaian  proses  dan  kondisi  operasi  lebih  sederhana karena  tidak  memerlukan  separator  di  awal  dan  akhir proses.
2. Didapatkan  konversi  dan  yield  yang  tinggi  tanpa menggunakan proses lebih lanjut.
3. Biaya  investasi  lebih  rendah  karena  tidak  memerlukan banyak alat dalam rangkaian proses.
4. Kemurnian  gliserol  monostearat  yang  dihasilkan  lebih tinggi.

## II. DATA DASAR PERANCANGAN
A. Ketersediaan dan Kualitas Bahan Baku dan Produk
Faktor yang menentukan jumlah kapasitas produksi suatu pabrik adalah ketersediaan dari bahan baku yang dibutuhkan. Bahan  baku  utama  yang  digunakan  untuk  pembuatan  GMS
Tabel 2. Daftar Pabrik Gliserol di Indonesia Nama Pabrik Lokasi Kapasitas Produksi (Ton/tahun) PT Sinar Oleochemical Int. Medan 100 PT Flora Sawita Medan 60 PT Cisadane Raya Chemical Tangerang 133 PT Sumi Asih Bekasi 157 PT Sayap Mas Utama Bekasi 170 PT Wings Surya Surabaya 3.5 PT Unilever Indonesia Surabaya 8.45 PT Bukit Perak Semarang 1.444 Tabel 3. Spesifikasi gliserol Parameter Spesifikasi Bentuk Cair Warna Tidak Berwarna Gliserol (% wt) 99,7 Moisture (% wt) 0,3 Berat Molekul (g/mol) 92,1 Densitas (g/cm3) 1,26 Viskositas (pada 20 ℃) 1,15 cp Titik Didih (℃) 288,9 Titik Leleh (℃) 20 Kelarutan Larut dalam air, alkohol, etil asetat, dan eter
Tabel 4. Daftar Pabrik Asam Stearat di Indonesia Nama Pabrik Lokasi Kapasitas Produksi (Ton/tahun) PT Cisadane Raya Chemicals Tanggerang 29.200 PT Sumi Asih Bekasi 13.500 PT Wilmar Nabati Indonesia Gresik 500.000 PT Sumi Asih Bekasi 157 PT Musim Mas Medan 138.000
Gambar 1. Reaksi esterifikasi pembentukan gliserol monostearate.
Gambar 2. Reaksi esterifikasi pembentukan gliserol monostearate.
Tabel 1. Perbandingan macam proses produksi gliserol monostearat Parameter Proses Esterifikasi Transesterifikasi Aspek Teknik Konversi (%) 82 80 Yield (%) 91 65,4 Kemurnian >90% >90% Aspek Kondisi Operasi Temperatur (℃) 260-300 260 Tekanan (atm) 0,13 13,61 Aspek Lingkungan Hasil Samping H2O FFA, H2O, Gliserol Distearat
adalah  gliserol  dan  asam  stearat.  Selain  itu, ada  pula bahan pendukung  antara  lain  asam  fosfat  (H 3 PO 4 )  dan  natrium hidroksida (NaOH). Menurut Indonesian Oil Palm Research, berikut  ini  merupakan  daftar  pabrik  penghasil  gliserol  di Indonesia  tertera  pada  Tabel  2.  Gliserol  yang  digunakan dalam  proses  pembuatan  GMS  memiliki  spesifikasi  yang tersaji  pada  Tabel  3.  Tabel  4  merupakan  daftar  pabrik penghasil asam stearat di Indonesia.
Pada umumnya asam stearat tersedia dalam bentuk cairan. Pada  produksi  gliserol  monostearat  (GMS)  ini,  digunakan asam  stearat  yang  memiliki  kandungan  sebesar  92%  dan sisanya berupa asam palmitat sebesar 8%. Dimana spesifikasi asam stearat tersaji pada Tabel 5.
Tabel  6  merupakan  daftar  pabrik  penghasil  asam  fosfat (H 3 PO 4 ) di Indonesia sebagai bahan baku pendukung dalam produksi gliserol monostearat. Asam fosfat yang digunakan dalam proses pembuatan GMS memiliki spesifikasi dari PT Sinar  Oleochemical  Int.  yang  tersaji  pada  Tabel  7.  Untuk bahan  baku  pendukung  lainnya  yaitu  NaOH.  Tabel  8 merupakan data pabrik penghasil natrium hidroksida (NaOH) di Indonesia.
Pada produksi gliserol monostearat (GMS) menggunakan spesifikasi NaOH dari PT. Asahimas Chemical dengan kadar NaOH  sebesar 48%.  Dimana  spesifikasi NaOH tersaji pada Tabel 9.
Produk akhir yang dihasilkan yaitu gliserol monostearate yang  merupakan fatty  acid ester  dengan  rumus  molekul C 21 H 42 O 4 .  Sesuai  dengan  standar food  grade spesifikasi gliserol monostearat mengandung minimal 90% monogliserida  (terutama  gliserol  monostearat  dan  gliserol monopalmitat)  dan  maksimal  1,2%  gliserol.  Produk  yang akan dihasilkan diharapkan memiliki spesifikasi seperti yang tersaji pada Tabel 10.

## B. Kapasitas
Setiap tahun, Indonesia selalu melakukan kegiatan impor pada  komoditas  gliserol  monostearat  daripada  kegiatan ekspornya.  Pada  desain  pabrik  gliserol  monostearat didasarkan dari data statistik kebutuhan GMS dari tahun 2016 hingga  2020.  Hingga  tahun  2021  belum  ada  pabrik  GMS yang didirikan di Indonesia, sehingga semua kebutuhan GMS dalam  negeri  dipenuhi  dengan  cara  impor.  Oleh  karena  itu, data-data impor dapat digunakan sebagai data kebutuhan atau konsumsi di dalam negeri yang dapat menjadi acuan dalam penentuan kapasitas produksi GMS.
Dapat  diperkirakan  kebutuhan  GMS  di  Indonesia  pada tahun  2026  sebesar  8.108.517,868  kg  per  tahun.  Dari  data tersebut  juga  ditentukan  kapasitas  pabrik  sebesar  75%  dari kebutuhan pada tahun 2026 sebesar 6.081.388,4 kg per tahun atau  6.081,38  ton  per  tahun,  sehingga  untuk  kapasitas
Tabel 5. Spesifikasi asam stearat Parameter Spesifikasi Bentuk Cair Warna Putih Asam Stearat (% wt) 92 Asam Palmitat (% wt) 8 Berat Molekul (g/mol) 284,48 Densitas (g/cm 3 ) 0,84 Viskositas (pada 80 ℃) 7,79 cp Titik Didih (℃)
361
Titik Leleh (℃)
67 Kelarutan Tidak larut dalam air, larut dalam etanol, sangat mudah larut dalam eter
Tabel 6. Daftar Pabrik Asam Fosfat di Indonesia Nama Pabrik Lokasi Kapasitas Produksi (Ton/tahun) PT Pupuk Kaltim Bontang 200.000 PT Petrokimia Gresik 400.000 PT Pupuk Sriwijaya Palembang 200.000 Tabel 7. Spesifikasi asam fosfat Parameter Spesifikasi Bentuk Cair Warna Tidak Berwarna Asam Fosfat (% wt) 85 Moisture (% wt) 15 Berat Molekul (g/mol) 98 Densitas (g/cm 3 ) 1,68 Viskositas (pada 25 ℃) 43,5 cp Titik Didih (℃) 158 Titik Leleh (℃) 21 Kelarutan Larut dalam air, alkohol Tabel 8. Daftar Pabrik Natrium Hidroksida di Indonesia Nama Pabrik Lokasi Kapasitas Produksi (Ton/tahun) PT Industri Soda Indonesia Sidoarjo 12.000 PT Soda Sumatera Meda 6.400 PT Indah Kiat Pulp and Paper Riau 10.000 PT Miwon Indonesia Gresik 12.000 PT Kertas Letjes Probolinggo 9.000
Tabel 9. Spesifikasi natrium hidroksida Parameter Spesifikasi Bentuk Cair Warna Putih NaOH (% wt) 48 Moisture (% wt) 52 Berat Molekul (g/mol) 39,88 Densitas (g/cm3) 2,13 Viskositas (pada 25 ℃) 86,5 cp Titik Didih (℃) 1390 Titik Leleh (℃) 318 Kelarutan Larut dalam air Tabel 10. Spesifikasi gliserol monostearat food grade Parameter Spesifikasi Bentuk Padat Warna Putih
Kemurnian Min 90% Free glycerol Max 1,2% Acid value Max 3,0 Berat Molekul (g/mol) 358,6 Densitas (g/cm3) 0,95 Titik Didih (℃) 477 Titik Leleh (℃) 70 Kelarutan Tidak larut dalam air, larut dalam etanol panas, kloroform, dan minyak Tabel 11. Data Impor GMS di Indonesia Tahun 2016-2020 Tahun Impor (Kg) Pertumbuhan (%) 2016 4.659.937 - 2017 4.775.875 2 2018 4.952.426 4 2019 5.966.340 20 2020 5.769.012 -3 Rata – Rata Pertumbuhan 5,83
produksi  per  hari  dari  pabrik  gliserol  monostearat  (GMS) sebesar 18,42 ton/hari dengan 330 hari operasi pabrik dalam setahun dan basis 24 jam per hari. Data impor GMS tertera pada Tabel 11.

## C. Lokasi dan Ketersediaan Utilitas
Pada prinsipnya, secara letak geografis dalam penentuan lokasi suatu pabrik akan memengaruhi keberlangsungan dan kemajuan  suatu  pabrik  karena  berpengaruh  terhadap  faktor produksi dan distribusi serta memaksimalkan keuntungan dan dapat  memberikan  kemungkinan  untuk  dapat  memperluas atau  menambah  kapasitas  dari  pabrik  yang  akan  didirikan. Pemilihan  lokasi  pabrik  didasarkan  dari  perhitungan  biaya produksi dan distribusi yang minimal serta dapat memberikan keuntungan  baik  jangka  panjang  atau  jangka  pendek  bagi perusahaan maupun masyarakat di sekitar lokasi pabrik . Umumnya penentuan lokasi pabrik mempertimbangkan 4 faktor utama sebagai survei awal agar mendapatkan satu atau lebih  daerah  geografis.  Faktor  utama  tersebut  adalah  bahan baku, lokasi pasar, energi, dan iklim. Pada pemilihan lokasi pendirian  pabrik  gliserol  monostearat  ini,  faktor  yang dijadikan pertimbangan yaitu bahan baku, lokasi pemasaran dan  aksesibilitas  transportasi,  utilitas,  sumber  tenaga  kerja, hukum  dan  peraturan,  iklim  dan  topografi.  Terdapat  tiga lokasi  yang  berpotensi  sebagai  tempat  untuk  pembangunan pabrik  gliserol  monostearat  ini,  yaitu:  Medan  (Sumatra Utara), Kota Tangerang (Banten), dan Gresik (Jawa Timur).
Penentuan lokasi dengan menggunakan metode analytical hierarchy  process (AHP)  menggunakan software  Expert Choice .  Hasil  pembobotan  dengan  metode  AHP  disajikan pada Tabel 12. Dari data bobot yang telah didapatkan, perlu dilakukan  pengalian  bobot  dan  skor  terhadap  aspek  dengan masing-masing lokasi yang akan terpilih. Perhitungan bobot x skoring menggunakan AHP tertera pada Tabel 13.
Berdasarkan  trial  yang  digunakan  pada software  Expert Choice didapatkan  hasil overall secara  berurutan  untuk
Tangerang,  Gresik,  dan  Medan  adalah  3,019;  3,772;  dan 3,856. Dengan demikian, dapat disimpulkan pabrik dibangun di Medan, Sumatra Utara. Terdapat lebih banyak aspek yang menguntungkan  daripada  di  Tangerang,  Banten  atau  di Gresik, Jawa Timur. Sehingga Kota Medan  terpilih sebagai lokasi produksi gliserol monostearat.

## III. URAIAN PROSES
Proses  pembuatan  GMS  dari  gas  dimulai  dengan  proses pre-treatment terlebih dahulu untuk selanjutnya dicampurkan dengan  bahan  lainnya  dan  dilanjutkan  menuju  proses esterifikasi.  Gambar  3  merupakan  diagram  alir  proses produksi gliserol monostearat.
Proses  produksi  gliserol  monostearat  dari  gliserol  tertera pada  Gambar  4  dan  asam  stearat  dengan  proses  esterifikasi dibagi menjadi 4 tahap proses [3].

## 1) Tahap Pre-Treatment
Pada  tahap  ini  bahan  baku  dikondisikan  untuk  mencapai kondisi operasi sebelum masuk dalam reaktor esterifikasi (R- 210). Pada glycerol storage tank (F-111), gliserol dipanaskan terlebih  dahulu  dari  30ºC  hingga  135ºC  untuk  menurunkan viskositas  dari  gliserol  dan  asam  stearat  sehingga  dapat mengurangi  beban  pompa  nantinya  saat  dialirkan  menuju mixing point . Tangki (F-111) dilengkapi dengan coil pemanas dengan  sumber  panas  dari saturated  steam dimana  suhu gliserol dalam tangki diatur oleh thermostatic control valve . Pada stearic  acid  storage  tank (F-112)  yang  berisi  asam stearat  dikondisikan  pada  suhu  135ºC  yang  dimana  tangki dilengkapi coil pemanas seperti tangki (F-111) dengan tujuan penggunaan yang sama. Kemudian gliserol dan asam stearat dialirkan ke dalam mixing tank masing-masing menggunakan pompa  (L-114  dan  L-115).  Sedangkan  H 3 PO 4 langsung dipompa menuju mixing tank menggunakan pompa (L-116) tanpa dipanaskan terlebih dahulu.
Tabel 12. Penentuan lokasi menggunakan Metode AHP Aspek Bobot Skoring Tangerang Gresik Medan Bahan Baku 0,213 3 5 3 Transportasi 0,294 3 3 5 Sumber Energi Listrik dan Air 0,086 3 2 5 Sumber Tenaga Kerja 0,14 4 4 3 Hukum dan Peraturan 0,146 3 5 2 Iklim dan Topografi 0,121 2 3 5 Total 1 18 22 23 Tabel 13. Perhitungan Bobot x Skoring Menggunakan Metode AHP Aspek Bobot Bobot x Skoring Tangerang Gresik Medan Bahan Baku 0,213 0,639 1,065 0,639 Transportasi 0,294 0,882 0,882 1,470 Sumber Energi Listrik dan Air 0,086 0,258 0,172 0,430 Sumber Tenaga Kerja 0,14 0,560 0,560 0,420 Hukum dan Peraturan 0,146 0,438 0,730 0,292 Iklim dan Topografi 0,121 0,242 0,363 0,605 Total 1 3,019 3,772 3,856 Gambar 3. diagram alir proses produksi gliserol monostearat.
Gambar 4. Process block diagram produksi gliserol monostearate.
Semua  bahan  baku  tercampur  dalam mixing  tank dan dipompa  menuju  reaktor  esterifikasi  menggunakan  pompa (L-117). Namun sebelumnya masuk ke dalam preheater (E- 118)  untuk  dinaikkan  temperaturnya  hingga  260ºC  yang bertujuan  untuk  mengurangi  beban  energi  yang  dibutuhkan dalam  reakor  (R-210)  dan  suhu  optimum  untuk  reaksi esterifikasi antara gliserol dan asam stearat 240-260ºC.

## 2) Tahap Esterifikasi
Pada  tahap  ini,  akan  terjadi  reaksi  esterifikasi  di  dalam reaktor  esterifikasi  (R-210)  yang  berisi  campuran  asam stearat, gliserol, dan H 3 PO 4 membentuk gliserol monostearat dengan bantuan katalis asam H 3 PO 4 .
Selain asam stearat yang bereaksi dengan gliserol, terdapat asam  palmitat  yang  ikut  bereaksi  membentuk  gliserol monopalmitat. Hal ini dikarenakan di dalam kandungan asam stearat terdapat asam palmitat sebanyak 8%.
Reaktor  esterifikasi  (R-210)  dilengkapi  dengan heating jacket dengan  tujuan  untuk  menjaga  suhu  reaktor.  Air  dan beberapa  komponen  lainnya  akan  berubah  fase  dari  liquid menjadi  gas  dengan  mengatur  suhu  dan  tekanan,  yang kemudian oleh steam jet ejector akan ditarik menjadi produk atas. Steam  jet  ejector (G-211) juga  berfungsi  untuk menghasilkan  kondisi  vakum  pada  kolom  distilasi.  Air merupakan  hasil  produk  dari  reaksi  esterifikasi  yang kemudian dilakukan penarikan air agar reaksi kesetimbangannya  terus  berjalan  ke  arah  produk  sehingga didapatkan  konversi  reaksi  yang  tinggi  [4].  Produk  reaktor berfase  gas  ini  kemudian  diubah  fasenya  menjadi liquid menggunakan kondensor (E-212), lalu dipisahkan menggunakan kolom distilasi (D-213). Aliran bottom (aliran bawah) dikembalikan  lagi  ke  dalam  reaktor  dengan menggunakan pompa (L-214) tetapi sebelumnya dipanaskan menggunakan heater (E-215)  agar  mencapai  suhu  reaksi . Sedangkan  aliran top (aliran  atas) dialirkan  menuju  Unit Wastewater  Treatment (WWT) . Produk  bawah  yang  keluar dari  reaktor  esterifikasi  (R-210)  adalah  campuran  dari gliserol, asam stearat, asam palmitat, dan H 3 PO 4 yang tidak bereaksi.  Hasil  dari  produk  bawah  ini  kemudian  dialirkan menggunakan  pompa  (L-216)  dan  diturunkan  suhunya dengan cooler (E-217) untuk memasuki tahap pemurnian.
3) Tahap Pemurnian
Produk keluaran dari reaktor esterifikasi (R-210) dialirkan menuju neutralizing  reactor (R-310)  untuk  menghilangkan kandungan  asam  dari  H 3 PO 4 dengan  penambahan  NaOH melalui  pompa  (L-312)  yang  dalirkan  melalui sodium hydroxide  storage  tank (F-311)  dan  menghasilkan  garam
Na 3 PO 4 serta  air.  Kemudian  produk  dari  hasil  netralisasi (aliran bottom )  dialirkan  melalui  pompa  (L-313)  menuju kolom  distilasi  (D-320)  dengan  tujuan  untuk  memisahkan asam  lemak  (aliran top )  dan  produk  utama  gliserol monostearat  yang  hanya  mengandung  impuritas  seminimal mungkin.
4) Tahap Solidifikasi
Aliran bottom kolom  distilasi  yang  mengandung  gliserol monostearat  (kemurnian  91%)  kemudian  memasuki  unit spray  cooling  chamber (D-410) untuk  mengubah  bentuk yang  awalnya liquid menjadi  bubuk  padat  dengan menyesuaikan  bentuk  produk  GMS  yang  diinginkan.  GMS yang awalnya merupakan fase liquid masuk ke dalam cooling chamber dan  terpecah  oleh atomizer yang  memiliki  ukuran lubang  sesuai  dengan  produk  yang  diinginkan  dan  terpapar dengan aliran udara dingin sehingga GMS memadat menjadi bubuk padat dengan diameter 60 mesh. Aliran udara dingin ini  merupakan ambient  air yang  ditarik  dari  lingkungan menggunakan centrifugal blower dan masuk ke dalam nozzle . Aliran udara yang digunakan dalam centrifugal blower adalah co-current ,  yang  juga  disebut  aliran  paralel,  adalah  ketika produk  pendinginan  mengalir  ke  arah  yang  sama  dengan material. Aliran ini secara langsung membuat bahan terpanas bersentuhan  dengan  udara  terdingin  di spray  cooling chamber ,  menghasilkan  perubahan  suhu  awal  yang  cepat. Selain itu, spray cooling chamber bekerja paling baik dengan material  yang  tidak  mengalami  penurunan  suhu  bertahap untuk transformasi terkontrol.
Kemudian bubuk GMS akan jatuh ke bawah menuju belt conveyor (J-412) untuk dialirkan menuju GMS Bin (F-415). Sedangkan  udara  dan  sedikit  bubuk  padat  GMS  terbawa menuju cyclone (H-413) untuk  memisahkan  bubuk  padat GMS dari udara, dimana udara ditarik keluar  menggunakan centrifugal  blower (G-414)  sedangkan  bubuk  padat  GMS akan  jatuh  ke  bagian  bawah cyclone dan  terbawa  oleh belt conceyor (J-412) menuju GMS Bin (F-415).
Untuk  mendapatkan  produk  sampingan  yaitu  Gliserol Monopalmitat (GMP) dengan kemurnian lebih dari 95% pada Aliran top, berikutnya di arahkan kedalam evaporator untuk memisahkan antara GMP dengan kandungan asam lemak dan Na 3 PO 4, pada evaporator pertama  (V-420  A)  dan memisahkan  antara  GMP  dengan  GMS  yan  ter- carryover pada  evaporator  kedua  (V-420  B).  untuk  GMS  akan dimasukkan  kembali  ke  dalam spray  cooling  chamber (D- 410). GMS yang terpisah di arahkan menuju cooler (E-422) untuk mengubah fase menjadi liquid . Kemudian bubuk GMP akan  jatuh  ke  bawah  menuju belt  conveyor (J-426)  untuk dialirkan  menuju  GMP Bin (F-427).  Sedangkan  udara  dan sedikit bubuk padat GMP  terbawa  menuju cyclone (H-424) untuk  memisahkan  bubuk  padat  GMP  dari  udara,  dimana udara  ditarik  keluar  menggunakan centrifugal  blower (G- 425)  sedangkan  bubuk  padat  GMP  akan  jatuh  ke  bagian bawah cyclone dan terbawa oleh belt conceyor menuju GMP Bin .

## IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI
Berdasarkan perhitungan material balance pada pabrik ini, gliserol yang dibutuhkan dalam proses produksi yaitu 197,2 Kg/Jam,  asam  sterat  sebesar  197,2  Kg/Jam,  H 3 PO 4 sebesar 6,5  Kg/Jam,  dan  NaOH  sebesar  0,47  Kg/Jam.  Untuk
Gambar 5. Break even point (BEP). 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 0% 20% 40% 60% 80% 100% Nilai Uan g , (Mily ar R u p iah ) Kapasitas Biaya Tetap Pengeluaran Total Penjualan
menghasilkan 767,8 Kg gliserol monostearat/Jam. Berikutnya,  berdasarkan  perhitungan energy  balance dibutuhkan  energi  sebesar  5.390.556,7  KJ/Jam.  Dengan kondisi operasi sebagai berikut, waktu operasi pabrik dalam 1 tahun yaitu 330 hari.

## V. ANALISA EKONOMI
Analisa ekonomi merupakan salah satu parameter apakah suatu  pabrik  tersebut  layak  didirikan  atau  tidak.  Untuk menentukan  kelayakan  suatu  pabrik  secara  ekonomi, diperlukan perhitungan parameter analisa ekonomi. Parameter kelayakan tersebut antara lain IRR ( Internal Rate of Return),  POT  ( Pay  Out  Time ),  dan  NPV  ( Net  Present Value ).  Selain  yang  tersebut  diatas,  juga  diperlukan  analisa biaya yang diperlukan untuk beroperasi dan utilitas, jumlah dan gaji karyawan serta pengadaan lahan untuk pabrik [5].
Untuk menentukan  faktor-faktor  tersebut  terlebih  dahulu perlu diketahui total capital investment dan total production cost. Total capital investment merupakan jumlah modal yang diperlukan  untuk  mendirikan  suatu  pabrik  mulai  dari  awal hingga  pabrik  selesai  dibangun  dan  siap  beroperasi.  Total capital investment yang didapatkan dari perhitungan yaitu Rp 306.575.844.875,14. Total capital investment dibagi atas dua bagian,  yaitu  Capital  Expenditure  (CapEx)  dan  Operational Expenditure (OpEx).
Capital  expenditures (CapEx) adalah  dana  yang digunakan oleh perusahaan untuk memperoleh, meningkatkan,  dan  memelihara  aset  fisik  seperti  properti, pabrik,  bangunan,  teknologi,  atau  peralatan.  CapEx  sering digunakan untuk melakukan proyek atau investasi baru oleh suatu  perusahaan.  CapEx  pabrik  GMS yaitu  Rp 266.626.546.356.
Pengeluaran  modal  tidak  sama  dengan  biaya  operasional (OpEx). Biaya operasional adalah biaya jangka pendek yang diperlukan untuk memenuhi  biaya  operasional  yang sedang berjalan  dalam  menjalankan  bisnis.  Tidak  seperti  belanja modal, biaya operasional dapat dikurangkan sepenuhnya dari pajak  perusahaan  pada  tahun  yang  sama  di  mana  biaya terjadi.  Berdasarkan  perhitungan  yang  dilakukan,  OpEx pabrik GMS untuk 1 tahun sebesar Rp 366.503.225.059.
Dalam  melakukan  analisa  keuangan  pabrik  GMS  ini, digunakan  beberapa  asumsi,  antara  lain  sebagai  berikut: Modal kerja sebesar 6 bulan biaya pengeluaran, yaitu biaya bahan  baku  ditambah  dengan  biaya  operasi;  Eskalasi  harga bahan  baku  sebesar  nilai  inflasi  1,87  %  pertahun;  Eskalasi biaya  operasi  yang  meliputi  biaya  bahan  tambahan,  biaya utilitas dan biaya tetap sebesar nilai inflasi 1,87 % pertahun; Sumber  dana  investasi  berasal  dari  modal  sendiri  sebesar 40%  biaya  investasi  dan  pinjaman  jangka  pendek  sebesar 60% biaya investasi dengan bunga sebesar 8% per tahun yang akan  dibayar  dalam  jangka  waktu  52  bulan  (4,14  tahun); Penyusutan investasi alat & bangunan terjadi dalam waktu 10
tahun secara straight line .
Asumsi-asumsi  yang  digunakan  yaitu  bunga  bank  8,0% dan  inflasi  per  tahun  1,87%.  Dengan,  Pajak  pendapatan didasarkan atas UU Nomor 36 Tahun 2008 tentang perubahan Keempat atas Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1983 pasal 17 ayat (1) yang menyatakan bahwa untuk penghasilan diatas Rp 500.000.000  akan  dikenakan  pajak  sebesar  30%.  Dari  hasil perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan  NPV  sebesar Rp  931.583.032.787  dengan  WACC  11%,  IRR  sebesar 21,433 % dan BEP sebesar 28,25 % dimana POT selama 4,14 tahun.  Pabrik  diperkirakan  berdiri  selama  10  tahun  dengan lama  waktu  konstruksi  selama  3  tahun.  Operasi  pabrik  330 hari/tahun  dan  24  jam/hari.  Hasil  penjualan  dengan  100% kapasitas  produksi  sebesar  Rp  5.418.497.476.041.  Grafik BEP dapat dilihat pada Gambar 5.

## VI. KESIMPULAN/RINGKASAN
Pabrik  Gliserol  Monostearat  ini  didirikan  untuk memanfaatkan  Gliserol  sebagai  hasil  samping  produksi Biodiesel  yang  kian  meningkat  serta  memenuhi  kebutuhan emulsifier gliserol monostearat dalam negeri sehingga dapat mengurangi beban impor. Untuk mengetahui kelayakan dari Pra  Desain  Pabrik  Gliserol  Monostearat,  dilakukan  diskusi dari segi teknis dan ekonomis.
Dari  segi  teknis,  dalam  pra  desain  pabrik  Gliserol Monostearat,  proses  yang  digunakan  adalah  Proses Esterifikasi  dengan  bahan  baku  asam  stearat  dan  gliserol. Secara teknis pabrik ini mempunyai syarat kelayakan karena mampu  menghasilkan  produk  gliserol  monostearat  dengan kemurnian sesuai kebutuhan target pasar, yaitu 91,66%.
Dari Segi Ekonomis Kelayakan Pra Desain Pabrik Gliserol Monostearat  dari  segi  ekonomi  diketahui  melalui  analisa ekonomi yang meliputi perhitungan Internal Rate of Return (IRR),  dan Pay  Out  Time (POT). Internal  Rate  of  Return (IRR)  pabrik  ini  adalah  21,43%  Angka  ini  lebih  besar  dari bunga  bank  yaitu  8%.  Modal  pabrik  akan  kembali  setelah pabrik beroperasi selama 4,14 tahun. Waktu ini relatif sedang jika  dibandingkan  dengan  perkiraan  umur  pabrik  10  tahun. Berdasarkan  hasil  analisa  dari  ketiga  parameter  tersebut, Pabrik Gliserol Monostearat ini layak untuk didirikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  G.  L.  Hasenhuettl,  “Synthesis  and  Commercial  Preparation  of  Food Emulsifiers,”  in Food  emulsifiers  and  their  applications ,  Berlin: Springer, 2019.
[2]  BPS RI, “Komoditi Ekspor – Impor.,” Ekspor Impor , Jakarta: Badan Pusat Statistik RI. 2021.
[3]  M. Younes, P. Aggett, F. Aguilar, and R. Crebelli, “Re‐evaluation of mono‐ and di‐glycerides of fatty acids (E 471) as food additives,” EFSA J. , vol. 15, no. 11, 2017.
[4]  J.  Bailey  and  D.  Ollis,  “Biochemical  Engineering  Fundamentals,” Chem. Eng. Educ. , vol. 10, no. 4, pp. 162--165, 1976.
[5]  M.  S.  Peters,  K.  D.  Timmerhaus,  and  R.  E.  West, Plant  Design  And Economics For Chemical Engineers . London: McGraw-Hill, 2003.