Percobaan Pilot plant

1. Percobaan Pilot Plant

2. Pilot Plant
• Pilot plant adalah suatu sistem
pemprosesan dalam skala kecil yang
dioperasikan untuk menghasilkan informasi
mengenai perilaku sistem yang digunakan
dalam perancangan fasilitas-fasilitas skala
besar.
• Pilot plant digunakan untuk mengurangi resiko
terkait dengan konstruksi dari proses skala
besar.

3. • Tahap pilot plant merupakan tahap pertengahan
penelitian atau pembuatan produk sebelum masuk ke
dalam produksi lebih besar.
• Tahap pilot plant ini merupakan jembatan yang dapat
membantu produksi skala besar karena skala produksi
besar terlalu sulit dilakukan apabila mendesain proses
mulai dari skala laboratorium.
• Tahap pilot plant dapat mengevaluasi hasil dari
laboratorium dalam pembuatan produk, mengkoreksi dan
mengembangkan proses.
• Dapat menyediakan informasi yang digunakan untuk
mengambil keputusan dalam pengembangan proses skala
besar.

4. 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. • 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. • 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. • 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 10-100
liter.

8. Ukuran Minimal dan Maksimal
• Beberapa faktor dapat mempengaruhi ukuran dari skala
pilot plant.
• Contohnya, apabila tujuan percobaan pilot plant untuk
mempelajari pengaruh kondisi proses pada kualitas produk,
maka jumlah minimal produk yang diproses pada skala
ganda sebaiknya memenuhi jumlah sample yang digunakan
untuk analisis fisik dan kimia untuk penentuan kualitas
produk.
• Sedangkan ukuran maksimal dari skala ganda ditentukan
dari jumlah kebutuhan produk yang diproses untuk
pengujian penerimaan pasar terhadap produk yang akan
diproduksi.

9. • Pendapat lain menurut Jhonstone and Thring
(1957)  ukuran dari pilot plant adalah 1/100
sampai 1/10 dari kapasitas skala pabrik.

10. • Untuk proses batch, desain pilot plant yang
memproduksi bagian kecil dari sistem
pengolahan pangan akan lebih mudah dalam
pelaksanaannya.
• Sebaliknya apabila pada proses continous,
lebih membutuhkan ketelitian dan keseriusan
dalam percobaannya. Namun data yang
diperoleh akan lebih lengkap apabila
dibandingkan pada proses batch.

11. 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 materi
bahan baku yang berbeda.

12. • Studi mengenai teknologi proses, meliputi
kondisi proses yang paling sesuai secara segi
ekonomi (biaya yang mininal) dan segi kualitas
produk (mendapatkan produk berkualitas), studi
mengenai alternatif peralatan proses,
pengembangan teknologi baru, pengembangan
peralatan baru.
• Studi kebutuhan pelengkap, meliputi evaluasi
kesetimbangan massa dan kesetimbangan energi,
studi mengenai energi, dan pengembangan dan
evaluasi sebagai alternatif sistem kontrol.

13. SCALE UP
• Peningkatan skala (scale up) merupakan
suatu tindakan atau kegiatan yang
menggunakan hasil-hasil yang diperoleh dari
studi laboratorium untuk merancang
prototype dan proses di pilot plant, serta
membangun pilot plant dan menggunakan
data pilot plant untuk merancang dan
membangun pabrik skala penuh atau
memodifikasi pabrik yang sudah ada.

14. • Percobaan pada peningkatan skala merupakan
percobaan pada laboratorium ukuran besar
yang dirancang untuk bersifat fleksibel bagi
penggunaan peralatan dan penyesuaian
operasi.
• Peningkatan skala merupakan salah satu target
penelitian sebagai basis untuk perancangan
industri. Oleh karena itu, peningkatatan skala
(scale up) merupakan kunci penghubung antara
laboratorium dan industri.

15. Tahapan dalam Scale-Up
A. Mendefinisikan proses yang dibutuhkan
untuk membuat produk. Salah satu
perangkat yang berguna dalam hal ini
adalah pengembangan diagram aliran
proses. Diagram ini menunjukkan laju
produksi yang diinginkan dan materi yang
dibutuhkan pada setiap tahapan proses. Selain
itu kebutuhan peralatan ditunjukkan secara
skematis pada diagram

16. B. Memecahkan masalah yang masih terdapat dalam
proses peningkatan skala. Kebutuhan ini memerlukan
uji coba terhadap peralatan penting di dalam
laboratorium pilot plant.
• Percoban-percobaan ini dibutuhkan untuk
menentukan parameter optimum untuk skala besar
dan untuk menentukan desain peralatan yang
dimodifikasi. Selain itu, percobaan juga dilakukan
karena di dalam produk pangan sendiri terdapat
interaksi kimia dan fisik yang bersifat kompleks.
Oleh karena itu, pengetahuan dasar tentang
interaksi kimia fisik diantara komponen produk
penting untuk dipahami.

17. • 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 tetapi
menghasilkan produk yang menyerupai
produk aslinya.

18. • 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. • Di dalam proses scale up mengasumsikan
bahwa peningkatan kapasitas produksi
berhubungan dengan peralatan yang secara
fisik lebih besar dari peralatan produksi yang
digunakan sebelumnya (Valentas, et al., 1991).

20. Contoh alat yang digunakan dalam
percobaan scale-up

22. Contoh Kasus
Peningkatan kapasitas akan mempengaruhi jumlah bahan
baku dan pembantu, kebutuhan energi dan utilitas yang
digunakan.
Proses penggandaan skala produksi belum tentu dapat
menghasilkan produk sirup rosella yang serupa kualitasnya
dengan sirup bunga rosella skala laboratorium
Sehingga diperlukan sebuah penelitian penggandaan skala
produksi sirup bunga rosella berdasarkan acuan dasar
perlakuan terbaik penelitian skala laboratorium.

23. • Penggandaan skala produksi dilakukan dengan
menambah volume bahan baku, serta
melakukan penyesuaian alat dan mesin yang
digunakan berdasarkan kapasitas yang
ditentukan. Dalam penelitian ini digunakan
bahan baku bunga rosella kering sebanyak 1,2
kg. Kemudian dilakukan pengulangan
sebanyak dua kali pengulangan.

25. • 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 t berpasangan.

26. Kebutuhan Bahan Baku, Pengemas, dan Tenaga Kerja
• Perhitungan kebutuhan bahan baku meliputi
kebutuhan bahan baku utama, yaitu bunga rosella
kering. Kemudian bahan baku pembantu, yang terdiri
atas gula dan air. Bahan pengemas adalah botol kaca
650 ml. Untuk mengetahui berapa botol yang
diperlukan, caranya adalah dengan menghitung jumlah
output sirup rosella dibagi 650 ml. Sedangkan
kebutuhan tenaga kerja dibatasi pada jenis tenaga kerja
langsung untuk bagian produksi.

27. Kebutuhan Utilitas
• Kebutuhan utilitas meliputi kebutuhan air, listrik, dan kebutuhan
bahan bakar.
• Kebutuhan air dihitung dengan cara menakar seluruh pemakaian air
pada 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, sehingga
didapatkan utilitas listrik dalam satuan KWH. Kemudian dikalikan
dengan tarif dasar listrik yang berlaku di PLN.
• Sedangkan kebutuhan bahan bakar LPG dihitung dengan
menimbang berat awal dan akhir tabung sebelum dan sesudah
proses produksi dilaksanakan. Kemudian dikalikan dengan tarif LPG
per kilogram

28. 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 rosella
ataupun sirup lain yang telah beredar di
pasaran. Diketahui bahwa nilai TPT beberapa
produk sirup komersil yang beredar di pasaran
berada di kisaran 65,27 – 70 °Brix.

29. Kriteria Scale up awal
• Kriteria scale up awal adalah teknis produksi
berdasarkan penelitian skala laboratorium
oleh Sugianto (2005), dimana diperoleh sirup
bunga rosella hasil perlakuan terbaik yaitu
ekstraksi rosella menggunakan air dengan
suhu perendaman 70°C, lama perendaman 13
menit, dan dengan penambahan gula
sebanyak 70%.

30. Kriteria kedua proses scale up
• Kriteria ini erat kaitannya dengan kebutuhan
bahan baku dan utilitas produksi.
• Produksi sirup rosella skala laboratorium
hanya menggunakan bahan baku bunga
rosella kering sebanyak 0,04 kg, air sebanyak 1
liter, dan gula sebanyak 0,7 kg. Sedangkan
dalam skala ganda digunakan bahan baku
sebanyak 1,2 kg, air sebanyak 30 liter, dan gula
sebanyak 21 kg.

31. • Penyesuaian jumlah bahan baku tersebut
membuat kapasitas mesin yang digunakan
harus lebih besar. Sehingga dalam hal ini
menggunakan mesin yang memiliki kapasitas
maksimal 50 kg.
• Dalam penelitian ini, mesin yang digunakan
adalah mesin pengaduk serbaguna. Mesin ini
digunakan untuk proses pemasakan sirup
rosella.

33. Tabel Spesifikasi Mesin Pengaduk Serbaguna
No Bagian Mesin Spesifikasi
- Daya :1 hp = 746 watt
1 Motor Pengaduk - Putaran Mesin : ± 1420 Rpm
-Transmisi:Gear box tipe 60, rasio 60 : 1
- Bentuk :Tabung terbuka
- Bahan :Food Grade Stainless Steel
2 Tangki Pengaduk - Kapasitas:50 Liter
- Sistem : double jacket
- Tebal dinding : 1,5 mm
3 Kompor Jenis Bahan Bakar : LPG

34. Tabel Perbedaan Karakteristik Produksi Sirup
Rosella Skala Ganda per-Batch
Skala
No Karakteristik Skala Ganda
laboratorium
Panci dan
kompor Mesin
1 Mesin/Alat dengan pengaduk
pengaduk serbaguna
kayu
2 Kapasitas 1 kg 50 kg
Bahan yang digunakan:
a. Bahan baku :
0,04 kg 1,2 kg
Bunga Rosella kering
3
a. Bahan pembantu :
- Air 1 Liter 30 Liter
- Gula 0,7 kg 21 kg
4 Lama Pemasakan 5 menit 8 jam
5 Output Sirup Rosella 0,98 Liter 27,06 Liter

35. Hasil penelitian
• Penggandaan skala produksi sirup bunga rosella
berpengaruh nyata terhadap total antosianin dan total
padatan terlarut, serta tidak berpengaruh nyata terhadap
pH dan viskositas sirup rosella skala laboratorium. Sirup
rosella skala ganda memiliki rerata total antosianin 4,785
mg/100 g; pH 2,92; Total padatan terlarut 65,35 °Brix; dan
viskositas sebesar 5,813 cps.
• Uji organoleptik menunjukkan sirup rosella skala ganda
berpengaruh nyata terhadap warna, rasa, dan aroma sirup
rosella kontrol yang beredar di pasaran. Nilai atribut rasa
adalah 4,4 (cenderung menyukai), warna 3,6 (cenderung
menyukai), dan aroma 4 (cenderung menyukai).

36. •Terima kasih...