Simulasi Produksi Propolis Cair dengan Menggunakan Piranti Lunak SuperPro Designer 5.5

Simulasi Produksi Propolis Cair dengan Menggunakan Piranti Lunak SuperPro Designer 5.5 Sahlan 1 , dan Ricky Pramanta Tambunan 2 Program Studi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia E-mail: [email protected], [email protected]

ABSTRAK Simulasi proses produksi dilakukan dengan mengekstraksi bahan baku propolis trap dengan etanol. Selain itu dilakukan pencampuran dengan bahan- bahan tertentu, penyaringan hasil, aging, freezing, dekantasi dan terakhir pendestilasian untuk mendapatkan hasil produksi propolis cair. Dari komponen-komponen yang ada ditentukan unit prosedur yang akan digunakan, harga setiap komponen dan unit operasi. Penentuan kelayakan ekonomi juga dilakukan mulai harga bahan baku untuk produksi aliran produk propolis cair, penggunaan air, labor dan equipment dependent, waste treatment sampai utilitas. Dari hasil simulasi yang didapat diharapkan dapat dihasilkan harga jual yang lebih besar dari unit production cost dengan payback period yang singkat. Pemodelan proses produksi yang dilakukan untuk menghasilkan produksi yang optimal ini disimulasikan dengan menggunakan piranti lunak SuperPro Designer 5.5. Data yang digunakan berasal dari beberapa penelitian sebelumnya yang dimasukkan sebagai data dan kemudian disimulasikan dengan software tersebut. Dari simulasi ini ditargetkan produksi mencapai kira-kira 60 liter propolis cair per minggu.

ABSTRACT Simulation of the production process is carried out by extracting raw propolis trap with ethanol. In addition also mixing certain components, filtering results, aging, freezing, decanting and destilation to get the last production of propolis liquid. From the component, that is prescribed procedure to be used, the price of each component and unit operations. Determination of economic feasibility is also done from the price of raw materials fot the production of liquid propolis products flow, use of water, labor and equipment, waste treatment to dependent utilities. The simulated results obtained are expected to generated a sale greater than the unit production cost with a short payback period. Modeling of the production process is done to generate the optimal production is simulated using software SuperPro Designer 5.5. Data used derived from some previous study is entered as data and the simulated with software. From the simulation is targeted to production reached approximately 60 liters or propolis liquid per week.

Kata kunci: Propolis Liquid, SuperPro Designer, production

1. Pendahuluan Lebah merupakan salah satu fauna yang bermanfaat di Indonesia, terutama produk yang dihasilkannya. Produk

yang dihasilkan dari lebah antara lain; madu, polen, royal jelly, propolis, dan lilin lebah. Selain bermanfaat produk lebah ini dapat memberikan keuntungan ekonomis bagi peternaknya, dengan memberikan

Simulasi produksi..., Ricky Pramanta Tambunan, FT UI, 2013

lapangan pekerjaan dan menambah penghasilan. Dari sekian banyak produk yang dihasilkan oleh lebah, propolis merupakan salah satu yang memiliki nilai dan manfaat yang tinggi bagi kesehatan. Propolis ini sendiri telah diaplikasikan secara luas pada berbagai macam industri. Penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan hasil produksi propolis cair yang optimal. Produksi propolis ini didapatkan dengan cara ekstraksi sarang lebah atau raw propolis, dimana pelarut untuk ekstraksi nya adalah etanol, yang kemudian dilanjutkan dengan proses pemisahan zak aktif dengan lilinnya. Selanjutnya dilakukan pemisahan sekaligus penggantian pelarut dengan sistem bubling dan dengan media pelarut penggantinya adalah gliserol. Setelah berhasil menscale up produksi propolis cair dari 1 liter/minggu menjadi 4 liter/minggu maka proses peningkatan produksi masih diperlukan hingga mencapai kira-kira 60 liter/minggu. Oleh karena itu, penelitian ini difokuskan pada simulasi peningkatan dan optimasi kapasitas produksi propolis cair. Selain itu dilakukan pengotimasian pada penggunaan alat-alat yang digunakan untuk memproduksi propolis cair ini, seperti dalam penggunaan reaktor, agitator (pengaduk), proses fitrasi vakum, dan alat-alat lain yang digunakan dalam pengujian. Dalam hal ini, simulasi dilakukan sebagai estimator nilai kelayakan secara kasar apakah suatu plant propolis ini dapat direalisasikan atau tidak. Simulasi pun dapat mempermudah pekerjaan dalam perancangan suatu proses dalam plant. Proses produksi yang disimulasikan di dalam software diasumsikan merepresentasikan keadaan sebenarnya. Komponen-komponen yang disusun disesuaikan dengan keadaan rencana plant. Untuk itu perlu dilakukan simulasi pada proses produksi ini.

2. Metode Penelitian

Studi Literatur

Penyusunan Simulasi

Pengoperasian Simulasi

Pengoptimasian Biaya

Analisa Gambar 3.1. Skema Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah perangkat lunak (software) SuperPro Designer® 5.5. Pada perangkat lunak SuperPro Designer® 5.5 ini akan dilakukan proses dari mulai dari menentukan mode operasi, mendefenisikan komponen, menyusun peralatan proses, menentukan spesifikasi peralatan, menentukan harga-harga komponen sampai menjalankan simulasi. Langkah-langkah pada gambar 3.2 di bawah ini secara skematis meringkas penyusunan simulasi dan proses pengembangan dan sebuah desain kasus dengan menggunakan SuperPro Designer. Penentuan Mode Proses Operasi

Mendefinisikan Komponen

Penyusunan Peralatan Proses

Penelitian ini dilakukan dengan skema Gambar 3.1 sebagai berikut:

Penentuan Spesifikasi Peralatan

Penentuan Harga-harga Komponen

Pengoperasian Simulasi

Gambar 3.2. Skema Penyusunan pada software Dari hasil pencarian dari beberapa sumber secara umum diagram alir proses produksi propolis cair pada


penelitian ini dapat diskemakan seperti Gambar 3.3 di bawah ini.

V1 =

volume larutan yang akan ditambahkan dengan aquades, V2 = volume aquades C1 = konsentrasi etanol awal (96%) C2 = konsentrasi etanol yang diinginkan (70%) Setelah dilakukan perhitungan, maka aquades yang diperlukan sebanyak 230.25 liter/batch. Na2CO3 berfungsi untuk menaikkan pH larutan ekstrak etanol propolis dari pH 5 menjadi pH 6.4. Penggunaan larutan ini sebanyak 5042,39 ml/batch. Gliserin pada simulasi ini berfungsi sebagai media pelarut untuk memperbaiki kualitas produk dan media tempat berpindahnya bioaktif etanol. Untuk penggunaan gliserin diperlukan sebanyak 120 liter/batch. Pembahasan Penentuan Spesifikasi Peralatan Sesuai dengan deskripsi pada bab 3 dan pembahasan proses, maka dibuat diagram blok alir proses pada kertas kerja SuperPro seperti Gambar 4.3 di bawah ini.

Gambar 3.3. Skema proses produksi propolis cair

3. Hasil dan Pembahasan Propolis merupakan kumpulan bahan yang sangat kompleks, sehingga komponen yang terdapat pada simulasi kali ini dibatasi pada 5 komponen murni dan campuran. Komponen yang didefinisikan ialah Raw Propolis ; Ethanol ; Glycerol ; Sodium Carbonat ; dan Aquades. Properti komponen-komponen tersebut didapat dari www.wolframalpha.com yang memiliki properti fisik komponen-komponen disebutkan di atas, untuk komponen sisanya telah tersedia di database software. Di bawah ini akan dijabarkan penggunaan komponen-komponen tersebut pada simulasi. Komponen Material Pada komponen campuran Raw Propolis, bahan bakunya berasal dari propolis trap yang pada simulasi kali ini kandungannya terdiri dari 10% propolis, 50% resin propolis, 30% wax propolis, dan 10% zat lain. Pada stock mixtures propolis trap merupakan satusatunya komponen campuran yang penggunaannya diperlukan sebanyak 120 kg/batch. Etanol pada simulasi ini berfungsi sebagai pelarut pada ekstraksi bahan baku propolis trap. Penggunaan pure component ini diperlukan sebanyak 600 liter/batch, dimana untuk mengekstraksi 1 kg propolis trap dibutuhkan 5 liter etanol 96%. Penggunaan Aquades disini dimaksud mengurangi kadar alkohol pada etanol menjadi 70% dari sebelumnya 96%. Adapun perhitungan jumlah aquades yang harus ditambahkan pada simulasi adalah V1 . C1 = V2 . C2 , dimana

Extraction Mixer and Settler disini dipergunakan untuk mengekstraksi bahan baku propolis trap, dimana sebanyak 120 kg dimasukkan ke dalam ekstraktor ini bersamaan dengan pelarut. Pelarut yang digunakan pada proses ini adalah etanol 96% dengan kelas food grade. Etanol sebanyak 480 kg dicampurkan ke dalam ekstraktor ini dan dijadikan sebagai Single Solvent System. Di dalam ekstraktor ini bahan baku dan etanol diekstraksi dengan mixer residence time selama 480 menit dengan setup time selama 10 menit. Hasil ekstraksi ini terbagi menjadi dua output, dimana keluarannya didasarkan pada koefisien partisi (Ki = yi/xi). Pada output pertama propolis dan wax propolis akan diteruskan ke tahap mixing sehingga nilai Ki diperbesar, sedangkan pada output lainnya resin dan zat lain keluar beserta sebagian kecil propolis dan wax dilanjutkan ke plate and frame filtration untuk proses penyaringan. Hal ini didapatkan berdasarkan percobaan di laboratorium yang kemudian dibuat prakiraan. Proses filtrasi disini dilakukan untuk menyaring filtrat (ekstrak etanol propolis 96%) dan resin hasil ekstraksi,


dimana tujuannya untuk memisahkan resin yang tidak diinginkan di dalam proses berdasarkan thickness aliran yang lewat. Karena pada filtration ini resin (ampas) propolis akan dihilangkan maka pada Particulate Component Removal persentase komponen resin dibuat 100% sehingga resin akan keluar pada operasi transfer out. Selain resin pada filtrasi ini zat lain juga terbuang sebagian. Filtrasi ini dilakukan selama 2 jam dengan setup time sekitar 10 menit. Pencampuran dengan menggunakan mixing stream pada proses ini dilakukan sebanyak dua kali. Pada proses pencampuran yang pertama ini dilakukan dengan menggunakan Mixing 3-Stream karena mencampurkan tiga masukan. Campuran pada operasi ini adalah hasil keluaran ekstraksi tanpa penyaringan dan hasil filtrasi yang telah terpisah dari resin (ampas). Keduanya dicampurkan dengan aquades sebanyak 148.89 L/batch. Pencampuran ini berfungsi untuk menurunkan konsentrasi etanol menjadi 70% dari semula 96%, karena dari hasil scanning derajat pemisahan wax propolis, konsentrasi paling optimal untuk separasi wax propolis adalah pada konsentrasi 70% (Supardi, 2011). Untuk waktu proses pencampuran ini ditetapkan sekitar 30 menit. Untuk proses pencampuran kedua dilakukan juga dengan menggunakan Mixing 3-stream. Pada operasi ini akan dicampurkan hasil filtrasi yang telah terpisah dari Wax dengan Na2CO3 5% sebanyak 5.005 liter dan juga gliserol sebanyak 120 liter. Penambahan Na2CO3 dilakukan untuk menaikkan pH larutan ekstrak etanol propolis yang telah dipisahkan dari wax propolis menjadi 6,4 dari semula sekitar pH 5, sedangkan penambahan gliserol disini dimaksudkan untuk memperbaiki kualitas produk sehingga nantinya hasil yang didapat terasa lebih manis dan tidak berbau air liur. Di samping itu gliserol juga juga berguna sebagai media, dimana bioaktif propolis sebelumnya ada di dalam etanol berpindah ke dalam gliserol. Untuk waktu proses pencampuran ini ditetapkan sekitar 30 menit. Pada Heat Exchange ini terbagi menjadi dua, yaitu proses heating dan cooling. Proses heating diperlukan untuk mengaging larutan ekstrak etanol propolis agar proses separasi wax menjadi lebih sempurna. Proses heating ini dilakukan pada suhu 50°C selama 30 menit. Setelah proses aging dilakukan proses dilanjutkan dengan menyimpan hasil aging di dalam freezer untuk proses freezing selama 24 jam. Proses freezing dilakukan dengan menggunakan unit prosedur Cooling yang berfungsi untuk menyatukan endapan wax propolis yang semula melayang dan terpisah-pisah. Dekantasi adalah proses pemisahan zat yang tidak ikut terlarut di dalam pelarutnya, sehingga cairan tersebut akan terpisah dari zat padat yang tercampur. Dekantasi dipergunakan setelah proses aging dan freezing selesai

dilakukaan Pada proses dekantasi ini akan dipisahkan wax propolis dari endapan. Pada component separation wax propolis dibuat 100% agar wax terpisah semua ke operasi transfer out, begitu juga dengan sebagian zat lain yang terbuang sebagian. Proses ini membutuhkan waktu sekitar 12 jam dengan setup time alat selama 10 menit. Pada proses akhir dilakukan pendistilasian. Destilasi pada proses ini dilakukan dengan separasi terhadap etanol dari hasil ekstrak dan pengurangan jumlah air yang ditambahkan. Proses ini dilakukan selama 24 jam dan terbagi menjadi dua tahap, yaitu :  Proses pertama pad operasi Distill-1 dilakukan pada suhu 65°C, tujuannya adalah untuk memisahkan etanol yang terkandung dalam ekstrak, sehingga bioaktif propolis dalam etanol berpindah ke dalam gliserol. Pada Volatility Data, komponen etanol tidak ditandai agar pure component ini semua menguap. Distillation time ditetapkan sekitar 16 jam dengan setup time selama 10 menit.  Setelah pada distill-1 pemisahan etanol dilakukan, suhu distillation coloum pada operasi distill-2 ini dinaikkan menjadi 80°C, tujuannya adalah untuk mengurangi kandungan air dalam produk. Pada Volatility Data, komponen air tidak ditandai agar pure component ini juga semua menguap. Proses distillation time ini memerlukan waktu sekitar 8 jam. Pembahasan Penentuan Keekonomian Produk akhir propolis cair yang dihasilkan ini didapat sebanyak 142,252 liter/batch. Dengan perhitungan waktu produktif selama 280 hari dalam setahun maka annual operating time proses produksi propolis cair ini diasumsikan beroperasi selama 250 hari dengan waktu 30 hari untuk maintenance alat. Sehingga number of batch per year nya sekitar 200 batch. Seperti pada tujuan awal penelitian ini adalah untuk mendapatkan hasil produksi propolis cair dengan target produksi sebesar 300 liter/bulan, maka penelitian pada simulasi ini sudah melebihi target yang diinginkan. Tabel 4.1 Penggunaan Bahan Baku Proses

Harga beli Propolis Trap yang menjadi raw material utama ini ditentukan sebesar $20/kg. Asumsi bahwa industri ini didirikan bersebelahan dengan peternakan lebah, sehingga raw material yakni propolis trap sebagai bahan baku langsung dikirimkan dan tidak


Hasil Simulasi Harga Propolis Cair menurut sumber berkisar di angka $110/kg. Setelah dilakukan simulasi dengan basis harga jual menurut harga mencapai keuntungan dikarenakan nilai biaya produksi per kg nya ialah $62,11/kg. Sehingga ditetapkan biaya selling price nya tetap yaitu sebesar $110/kg. Setelah dilakukan simulasi sederhana produksi propolis cair ini, maka didapatkan hasil seperti ditampilkan pada Gambar 4.4 di bawah.

Harga jual produk sangat menentukan perubahan nilai PBP ; NPV ; dan IRR, ditunjukkan pada gambar 4.5 ; Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 di bawah ini.

PBP (tahun)

memperhitungkan biaya transportasi. Aquades sebagai penurun kadar etanol ditetapkan harganya sebesar $0.325/kg, sedangkan etanol ditetapkan harganya sebesar $6/kg. Untuk Na2CO3 berfungsi untuk menaikkan pH larutan ekstrak etanol propolis memiliki harga $12/kg dan gliserin yang berfungsi sebagai media pelarut untuk memperbaiki kualitas produk ditetapkan harganya sebesar $3,1198/kg. (www.alibaba.com).

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

Payback Period 0

100

200

300

Harga Propolis Cair ($/kg) Gambar 4.5 Grafik fluktuasi harga propolis cair terhadap PBP

Hasil di atas menunjukkan bahwa proyek ini layak untuk direalisasikan terlihat dari nilai payback period yang relatif singkat yakni 3.53 tahun, nilai IRR sebesar 13.83% atau lebih besar dari nilai inflasi di tahun 2013 yang berkisar di angka 5,47%, dengan kapasitas produksi dan total revenue $3.843.000/tahun. Analisis Sensitifitas Setelah dilakukan simulasi sederhana produksi propolis cair, dilakukan analisis sensitivitas terhadap beberapa variabel dalam simulasi. Parameter yang akan dijadikan evaluasi untuk sensitivitas variabel ialah : 1. Payback Period (PBP) PBP adalah parameter seberapa cepat industri dapat menghasilkan profit sebesar investasi awalnya. Untuk industri kimia PBP yang diharapkan <8 tahun. 2. Net Present Value (NPV) NPV adalah selisih antara aliran keuangan masuk dan aliran keuangan keluar pada saat ini (present). Diharapkan nilai NPV tidak negatif. 3. Internal Rate of Return (IRR) IRR adalah tingkat diskonto (discount rate) yang menyebabkan NPV proyek menjadi sama dengan nol. Perubahan-perubahan yang akan diperhitungkan dampaknya disini adalah fluktuasi harga jual produk propolis cair dan harga beli bahan baku propolis trap.

30.000.000 20.000.000 NPV

10.000.000 0 0

100 200 300 Harga Propolis Cair ($/kg)

Gambar 4.6 Grafik fluktuasi harga propolis cair terhadap NPV 80 IRR (%)

Gambar 4.4 Executive Summary Report simulasi

NPV ($)

40.000.000

60 40 IRR

20 0 0

100

200

300

Harga Propolis cair ($/kg) Gambar 4.7 Grafik fluktuasi harga propolis cair terhadap IRR Basis harga dari propolis cair sendiri ditunjukkan pada kolom sebesar $110/kg. Hasil menunjukkan bahwa PBP; NPV; IRR signifikan menunjukkan profit seiring keputusan dinaikkannya harga jual propolis cair. Untuk PBP, profit ditunjukkan dengan semakin singkatnya waktu impas seiring meningkatnya harga jual propolis cair. Untuk nilai NPV menunjukkan selisif positif yang


semakin besar antara income dan expenses seiring meningkatnya harga jual propolis cair, dan IRR yang juga merupakan hubungan berbandung lurus terhadap NPV. Setelah harga jual produk yang dianggap dapat mempengaruhi, dianalisis juga nilai flutuasi harga beli raw material, pemilihan harga propolis trap sebagai variabel didasarkan pada jumlah ketersediaan propolis trap yang tersedia. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4.8, Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 di bawah ini.

PBP (tahun)

PBP 4 2 PBP

0 0

20

40

NPV ($)

5.000.000 4.000.000 3.000.000 2.000.000 1.000.000 0

NPV 40

60

Harga Propolis Trap ($/kg)

Gambar 4.9 Grafik fluktuasi harga propolis trap terhadap NPV

IRR (%)

20 15 10 IRR

5 0 0

20

Berdasarkan hasil simulasi yang didasarkan pada kondisi operasi dan keekonomian yang dilakukan pada skripsi ini, maka dapat disimpulkan bahwa :Biaya produksi propolis cair per tahun adalah $62.11/kg dengan IRR = 18.83 %. Dengan kapasitas 34.93 ton/yr dan harga propolis trap $20/kg, maka didapat harga jual $110/kg dengan Payback Period 3,53 tahun. Dari analisis sensitivitas, variabel harga jual propolis cair merupakan variabel yang paling sensitif.

Daftar Acuan

Gambar 4.8 Grafik fluktuasi harga propolis trap terhadap PBP

20

4. Kesimpulan

60


0

Hasil menunjukkan bahwa harga raw propolis tidak secara signifikan merubah ketiga parameter PBP ; NPV ; IRR. Terlihat dari perubahan nilai ketiga parameter terhadap fluktuasi harga propolis trap yang cenderung statis. Hal ini dimungkinkan harga propolis trap yang relatif lebih kecil yakni dengan basis $20/kg dan bila dibandingkan variabel sebelumnya yaitu harga jual produk dengan basis $110/kg memiliki rasio perbedaan yang besar.

40

60


[1] Alshekhli, Omar Dominic Foo, Ching Lik Hii, Chung Liw Law.Process Simulation and Debottlenecking for an Industrial Cocoa Manufacturing Process.Food and Bioproducts Processing,Volume 89 (2010).Pp.528-536 [2] Anonim (2009). Produksi Minyak Baru Cukupi Kebutuhan Tahun 2015. http://sains.kompas.com/read/2009/03/04/22153496/ Produksi.Minyak.Baru.Cukupi.Kebutuhan.Tahun.20 15 [diakses 26 Februari 2011]. [3] Shah, R. G., J. D.; Payne, M. C. (1996). Methanol Adsorption in Zeolites. A First-Principles Study. J. Phys. Chem, 100 (28), 11688–11697 [4] Schulz, J. B., F (1994). Conversion of Ethanol over Zeolite H-ZSM-5. Chemical Engineering & Technology. 17, 179-186. [5] Mailisa, R. F. (2006). Konversi Katalitik Dalam SintesaSenyawa Hidrokarbon Setaraf Fraksi Gasolin dengan Katalis B2O3/Zeolit Skripsi.. Departemen Teknik Gas dan Petrokimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok. [6] Losavic, G., Jambrec, N., Deur-Siftar, D., & V. Prostenik, M. (1990). Determination of catalytic reformed gasoline octane number by high resolution gas chromatography. Fuel (69), 525-528. [7] Viswanadham, N., Saxena, S. K., Kumar, J., Sreenivasulu, P., & Nandan, D. (2012). Catalytic performance of nano crystalline H-ZSM-5 in ethanol to gasoline (ETG) reaction. Fuel (95), 298-304.

Gambar 4.10 Grafik fluktuasi harga propolis trap terhadap IRR


Simulasi Produksi Propolis Cair dengan Menggunakan Piranti Lunak SuperPro Designer 5.5

Recommend Documents