pp4percobaanpilotplant-130318214631-phpapp01

7/24/2019 pp4percobaanpilotplant-130318214631-phpapp01

1/36

Percobaan Pilot Plant


2/36

Pilot Plant

Pilot plant adalah suatu sistempemprosesan dalam skala kecil yangdioperasikan untuk menghasilkan informasi

mengenai perilaku sistem yang digunakandalam perancangan fasilitas-fasilitas skalabesar.

Pilot plant digunakan untuk mengurangi resikoterkait dengan konstruksi dari proses skalabesar.


3/36

Tahap pilot plant merupakan tahap pertengahanpenelitian atau pembuatan produk sebelum masuk kedalam produksi lebih besar.

Tahap pilot plant ini merupakan jembatan yang dapat

membantu produksi skala besar karena skala produksibesar terlalu sulit dilakukan apabila mendesain prosesmulai dari skala laboratorium.

Tahap pilot plant dapat mengevaluasi hasil darilaboratorium dalam pembuatan produk, mengkoreksi dan

mengembangkan proses. Dapat menyediakan informasi yang digunakan untuk

mengambil keputusan dalam pengembangan proses skalabesar.


4/36

Keuntungan

Lebih murah untuk dibangun dibanding

proses skala besar.

Menyediakan data yang berharga untuk

perancangan pabrik skala penuh. Data ilmiah

misalnya tentang reaksi-reaksi, kebutuhan

bahan baku, kebutuhan utilitas, kualitas

produk, dll.


5/36

Di dalam industri pangan skala besar terdapat

beberapa unit operasi yang saling terkait satu

sama lain. Misal : proses evaporasi terkait

dengan proses pindah panas, proses

pengeringan terkait dengan laju pengeringan


6/36

Untuk mendapatkan produk yang sesuai

dalam proses pembuatan pabrik pangan, perlu

dilakukan tahapan sebagai berikut:

Skala Lab Skala Ganda Pilot Plant

Skala Besar/Pabrik


7/36

Pada skala laboratrium dilakukan percobaan

dengan skala kecil. Apabila kita menggunakan

reaktor sebagai media pembuatan produk,

maka kita dapat menggunakan kapasitas 1

liter. Ketika sudah mendapatkan hasil dari

penelitian awal, maka dapat dikembangkan

pada skala ganda dengan kapasitas 10-100liter.


8/36

Ukuran Minimal dan Maksimal

Beberapa faktor dapat mempengaruhi ukuran dari skalapilot plant.

Contohnya, apabila tujuan percobaan pilot plant untukmempelajari pengaruh kondisi proses pada kualitas produk,

maka jumlah minimal produk yang diproses pada skalaganda sebaiknya memenuhi jumlah sample yang digunakanuntuk analisis fisik dan kimia untuk penentuan kualitasproduk.

Sedangkan ukuran maksimal dari skala ganda ditentukan

dari jumlah kebutuhan produk yang diproses untukpengujian penerimaan pasar terhadap produk yang akandiproduksi.


9/36

Pendapat lain menurut Jhonstone and Thring

(1957) ukuran dari pilot plant adalah 1/100

sampai 1/10 dari kapasitas skala pabrik.


10/36

Untuk proses batch, desain pilot plant yangmemproduksi bagian kecil dari sistempengolahan pangan akan lebih mudah dalam

pelaksanaannya. Sebaliknya apabila pada proses continous,

lebih membutuhkan ketelitian dan keseriusandalam percobaannya. Namun data yangdiperoleh akan lebih lengkap apabiladibandingkan pada proses batch.

l h l l d l d


11/36

Hal-hal yang perlu dipelajari pada

percobaan pilot plant antara lain:

Studi mengenai produk, meliputi karakterisasi

kualitas, pengaruh kondisi proses pada

kualitas produk, pengembangan produk baru,

studi penerimaan pasar

Studi mengenai bahan baku, meliputi

karakterisasi bahan baku, evaluasi

perencanaan dengan menggunakan materibahan baku yang berbeda.


12/36

Studi mengenai teknologi proses, meliputikondisi proses yang paling sesuai secara segiekonomi (biaya yang mininal) dan segi kualitasproduk (mendapatkan produk berkualitas), studi

mengenai alternatif peralatan proses,pengembangan teknologi baru, pengembanganperalatan baru.

Studi kebutuhan pelengkap, meliputi evaluasi

kesetimbangan massa dan kesetimbangan energi,studi mengenai energi, dan pengembangan danevaluasi sebagai alternatif sistem kontrol.


13/36

SCALE UP

Peningkatan skala (scale up) merupakan

suatu tindakan atau kegiatan yang

menggunakan hasil-hasil yang diperoleh dari

studi laboratorium untuk merancangprototype dan proses di pilot plant, serta

membangun pilot plant dan menggunakan

data pilot plant untuk merancang danmembangun pabrik skala penuh atau

memodifikasi pabrik yang sudah ada.


14/36

Percobaan pada peningkatan skala merupakanpercobaan pada laboratorium ukuran besaryang dirancang untuk bersifat fleksibel bagi

penggunaan peralatan dan penyesuaianoperasi.

Peningkatan skala merupakan salah satu targetpenelitian sebagai basis untuk perancangan

industri. Oleh karena itu, peningkatatan skala(scale up) merupakan kunci penghubung antaralaboratorium dan industri.


15/36

Tahapan dalam Scale-Up

A. Mendefinisikan proses yang dibutuhkan

untuk membuat produk. Salah satu

perangkat yang berguna dalam hal ini

adalah pengembangan diagram aliranproses. Diagram ini menunjukkan laju

produksi yang diinginkan dan materi yang

dibutuhkan pada setiap tahapan proses. Selainitu kebutuhan peralatan ditunjukkan secara

skematis pada diagram


16/36

B. Memecahkan masalah yang masih terdapat dalamproses peningkatan skala. Kebutuhan ini memerlukanuji coba terhadap peralatan penting di dalamlaboratorium pilot plant.

Percoban-percobaan ini dibutuhkan untukmenentukan parameter optimum untuk skala besardan untuk menentukan desain peralatan yangdimodifikasi. Selain itu, percobaan juga dilakukankarena di dalam produk pangan sendiri terdapat

interaksi kimia dan fisik yang bersifat kompleks.Oleh karena itu, pengetahuan dasar tentanginteraksi kimia fisik diantara komponen produkpenting untuk dipahami.


17/36

Produk pangan yang ditingkatkan skalanya

akan mempunyai karakteristik yang berbeda

dengan produk aslinya. Hal ini disebabkan

karena adanya perbedaan rasa, tekstur,aroma dan penampakan visual. Proses skala

besar tidak akan menghasilkan produk yang

identik dengan produk aslinya, akan tetapimenghasilkan produk yang menyerupai

produk aslinya.


18/36

Proses peningkatan skala membutuhkan

kekuatan analisis dalam menentukan

langkah-langkah yang akan dilakukan.

Beberapa analisis tersebut diantaranya analisis

terhadap kondisi operasi, kondisi desain dan

proses optimum.


19/36

Di dalam proses scale up mengasumsikan

bahwa peningkatan kapasitas produksi

berhubungan dengan peralatan yang secara

fisik lebih besar dari peralatan produksi yangdigunakan sebelumnya (Valentas, et al., 1991).


20/36

Contoh alat yang digunakan dalam

percobaan scale-up


21/36


22/36

Contoh Kasus

Peningkatan kapasitas akan mempengaruhi jumlah bahanbaku dan pembantu, kebutuhan energi dan utilitas yangdigunakan.

Proses penggandaan skala produksi belum tentu dapatmenghasilkan produk sirup rosella yang serupa kualitasnyadengan sirup bunga rosella skala laboratorium

Sehingga diperlukan sebuah penelitian penggandaan skalaproduksi sirup bunga rosella berdasarkan acuan dasarperlakuan terbaik penelitian skala laboratorium.


23/36

Penggandaan skala produksi dilakukan dengan

menambah volume bahan baku, serta

melakukan penyesuaian alat dan mesin yang

digunakan berdasarkan kapasitas yangditentukan. Dalam penelitian ini digunakan

bahan baku bunga rosella kering sebanyak 1,2

kg. Kemudian dilakukan pengulangansebanyak dua kali pengulangan.


24/36


25/36

Pengamatan yang dilakukan meliputi analisis

fisik, kimia, dan organoleptik. Analisis fisik dan

kimia yang dilakukan terhadap sirup rosella

meliputi: uji pH, Total Padatan Terlarut (TPT),Viskositas, dan Total konsentrasi Antosianin

Data yang diperoleh kemudian dianalisis

menggunakan uji tberpasangan.


26/36

Kebutuhan Bahan Baku, Pengemas, dan Tenaga Kerja

Perhitungan kebutuhan bahan baku meliputikebutuhan bahan baku utama, yaitu bunga rosellakering. Kemudian bahan baku pembantu, yang terdiri

atas gula dan air. Bahan pengemas adalah botol kaca650 ml. Untuk mengetahui berapa botol yangdiperlukan, caranya adalah dengan menghitung jumlahoutput sirup rosella dibagi 650 ml. Sedangkan

kebutuhan tenaga kerja dibatasi pada jenis tenaga kerjalangsung untuk bagian produksi.


27/36

Kebutuhan Utilitas

Kebutuhan utilitas meliputi kebutuhan air, listrik, dan kebutuhanbahan bakar.

Kebutuhan air dihitung dengan cara menakar seluruh pemakaian airpada saat proses produksi, kemudian dilakukan penyesuaian

dengan tarif perusahaan air minum yang berlaku saat ini. Kebutuhan listrik dihitung dengan mengalikan daya listrik pada alat

dan waktu yang dibutuhkan pada saat proses produksi, sehinggadidapatkan utilitas listrik dalam satuan KWH. Kemudian dikalikandengan tarif dasar listrik yang berlaku di PLN.

Sedangkan kebutuhan bahan bakar LPG dihitung denganmenimbang berat awal dan akhir tabung sebelum dan sesudahproses produksi dilaksanakan. Kemudian dikalikan dengan tarif LPGper kilogram


28/36

Hasil proses produksi yang diharapkan (yaitu

berdasarkan kondisi proses yang dapat

dikendalikan).

Hasil produksi yang diharapkan dari sirup

rosella skala ganda adalah kualitas sirup yang

memenuhi standar SNI, yaitu nilai TPT yang

sebanding dengan produk sirup rosellaataupun sirup lain yang telah beredar di

pasaran. Diketahui bahwa nilai TPT beberapa

produk sirup komersil yang beredar di pasaranberada di kisaran 65,27 70 Brix.


29/36

Kriteria Scale up awal

Kriteria scale up awaladalah teknis produksi

berdasarkan penelitian skala laboratorium

oleh Sugianto (2005), dimana diperoleh sirup

bunga rosella hasil perlakuan terbaik yaituekstraksi rosella menggunakan air dengan

suhu perendaman 70C, lama perendaman 13

menit, dan dengan penambahan gulasebanyak 70%.


30/36

Kriteria kedua proses scale up

Kriteria ini erat kaitannya dengan kebutuhanbahan baku dan utilitas produksi.

Produksi sirup rosella skala laboratorium

hanya menggunakan bahan baku bungarosella kering sebanyak 0,04 kg, air sebanyak 1liter, dan gula sebanyak 0,7 kg. Sedangkandalam skala ganda digunakan bahan bakusebanyak 1,2 kg, air sebanyak 30 liter, dan gulasebanyak 21 kg.


31/36

Penyesuaian jumlah bahan baku tersebutmembuat kapasitas mesin yang digunakanharus lebih besar. Sehingga dalam hal ini

menggunakan mesin yang memiliki kapasitasmaksimal 50 kg.

Dalam penelitian ini, mesin yang digunakanadalah mesin pengaduk serbaguna. Mesin ini

digunakan untuk proses pemasakan siruprosella.


32/36


33/36

Tabel Spesifikasi Mesin Pengaduk Serbaguna

No Bagian Mesin Spesifikasi

1 Motor Pengaduk

- Daya :1 hp = 746 watt

- Putaran Mesin : 1420 Rpm

-Transmisi:Gear box tipe 60, rasio 60 : 1

2 Tangki Pengaduk

-Bentuk :Tabung terbuka

-Bahan :Food Grade Stainless Steel

-Kapasitas:50 Liter

- Sistem : double jacket

-Tebal dinding : 1,5 mm

3 Kompor Jenis Bahan Bakar : LPG

T b l P b d K kt i tik P d k i Si


34/36

Tabel Perbedaan Karakteristik Produksi Sirup

Rosella Skala Ganda per-Batch

No Karakteristik Skala

laboratoriumSkala Ganda

1 Mesin/Alat

Panci dan

kompor

dengan

pengadukkayu

Mesin

pengaduk

serbaguna

2 Kapasitas 1 kg 50 kg

3

Bahan yang digunakan:

a. Bahan baku :

Bunga Rosella kering0,04 kg 1,2 kg

a. Bahan pembantu :- Air

- Gula

1 Liter

0,7 kg

30 Liter

21 kg

4 Lama Pemasakan 5 menit 8 jam

5 OutputSirup Rosella 0,98 Liter 27,06 Liter


35/36

Hasil penelitian

Penggandaan skala produksi sirup bunga rosellaberpengaruh nyata terhadap total antosianin dan totalpadatan terlarut, serta tidak berpengaruh nyata terhadappH dan viskositas sirup rosella skala laboratorium. Siruprosella skala ganda memiliki rerata total antosianin 4,785

mg/100 g; pH 2,92; Total padatan terlarut 65,35 Brix; danviskositas sebesar 5,813 cps.

Uji organoleptik menunjukkan sirup rosella skala gandaberpengaruh nyata terhadap warna, rasa, dan aroma siruprosella kontrol yang beredar di pasaran. Nilai atribut rasa

adalah 4,4 (cenderung menyukai), warna 3,6 (cenderungmenyukai), dan aroma 4 (cenderung menyukai).


36/36

Terima kasih...

pp4percobaanpilotplant-130318214631-phpapp01

Documents