PERANCANGAN PABRIK:
DOKUMENTASI PERANCANGAN PABRIK Dr. Ir. Susinggih Wijana, MS.
Lab. Teknologi Agrokimia, Jur Teknologi Industri Pertanian Universitas Brawijaya
Email :
[email protected]
1. Pendahuluan 2. Studi Awal Produk Pangan dan Bahan Mentah 3. Tinjauan Literatur dan Studi Laboratorium pada Teknologi Pengolahan Pangan dan Mesin 4. Studi Tanaman Perintis 5. Sistem Pengolahan Makanan dan Pendahuluan Tanaman Pangan dan Proyek Akhir 6. Penanganan Informasi dalam Bentuk Flowchart
1.1 Pengantar Studi ini akan menggambarkan susunan desain tanaman pangan dan harus termasuk dalam lampiran awal atau dokumen proyek akhir dari sistem pengolahan pangan dan tanaman pangan, dan dikembangkan sebagai berikut: 1. Studi awal produk 2. Studi awal bahan mentah 3. Studi awal alternatif yang berbeda dari teknologi pengolahan pangan dan mesin Analisis dan evaluasi membutuhkan banyak informasi dari berbagai sumber, baik data dari studi laboratorium mengenai pengembangan proses atau penelitian dari pilot plant. Gambaran dari informasi akan sangan berguna dan mudah pembacaannya apabila dalam bentuk diagram. Untuk itu dalam bab ini akan dipelajari dokumentasi dalam perancangan pabrik. 1.2 Tujuan a. Memberikan informasi mengenai konsep tinjauan literatur dan b. Memberikan informasi mengenai penangana informasi dalam bentuk flow chart
7
Minggu 7 SELF-PROPAGATING ENTREPRENEURIAL EDUCATION DEVELOPMENT (SPEED)
1. PENDAHULUAN
MODUL
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
Brawijaya University
1. Studi Awal Produk Pangan dan Bahan Mentah Studi produk panganyang diamati harus meliputi: Karakteristik produk (seluas mungkin), termasuk aspek hukum dan komersial serta tren konsumsi Analisis pasar terhadap produk dipelajari berdasarkan kualitas dan spesifikasi produk. Studi tentang respon terhadap harga produk, termasuk kesulitan dalam mendistribusikan dan menyediakan produk sesuai dengan spesifikasi yang berbeda. Sedangkan, studi tentang bahan mentah harus mempertimbangkan: Ketersediaan dan lokasi bahan mentah Harga bahan mentah dan biaya transportasi. Biaya ini dapat dipengaruhi oleh tempat dan daerah bahan mentah tanaman pangan tersebut diproduksi dan dijual. Pengertian, spesifikasi atau karakterisasi bahan mentah yang paling sesuai untuk diproses menjadi produk pangan yang diinginkan. 2.
Tinjauan Literatur dan Studi Laboratorium pada Teknologi Pengolahan Pangan dan Mesin Data maksimum dan informasi terkait dengan sistem pengolahan pangan, teknologi, dan alternatif mesin diperoleh pada tahapan ini: Penggambaran teknologi proses dan alternatif mesin, menganalisa pengaruhnya pada kualitas produk dan keseimbangan massa dan energi Perkiraan evaluasi bahan mentah dan biaya produk untuk teknik yang berbeda dan alternatif mesin, seperti biaya tenaga kerja dan energy Perkiraan penggambaran instalasi pembantu atau sistemnya (energi, penanganan bahan, dan sistem kontrol yang diperlukan, mengatur sistem yang disebut pembantu atau keperluannya Saat ini, informasi dan data ini terdapat pada jurnal, laporan, dan lain sebagainya serta pada internet dan basis data CD-ROM (website atau perusahaan, universitas, administrasi pemerintahan, dan sebagainya) 3. Studi Tanaman Perintis Studi tanaman perintis merupakan studi simulasi fisik, seperti dibandingkan dengan simulasi matematika dalam computer. Tertarik dalam simulasi dan permodelan tanaman pangan atau sistem pengolahan secara keseluruhan terletak pada kenyataan bahwa lebih mudah dan lebih murah pada tingkatan penelitian computer tanaman pangan dibandingkan dengan tingkatan industri. Pada beberapa kasus, jika model fisik tanaman pangan terlalu sederhana, hanya kecenderungan dalam kebiasaan proses yang dapat disimpulkan.
Page 2 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik 4.
Brawijaya University
Sistem Pengolahan Makanan dan Pendahuluan Tanaman Pangan dan Proyek Akhir Proyek Pendahuluan Pengolahan Pangan Berikut ini dapat didefinisikan dari informasi dan data yang disajikan sesuai dalam dokumen untuk studi yang telah disebutkan sebelumnya, dan dari analisis alternatif yang berbeda: 1. Keseimbangan massa dan energi dalam sistem pengolahan pangan dan sesuai flowchart 2. Spesifikasi peralatan pengolahan pangan dan sistem tambahan yang diperlukan 3. Total investasi yang diperlukan (kesalahan lebih rendah dari ±30%) dan evaluasi ekonomi global Dengan kata lain, menggunakan informasi dan data dari studi yang telah disebutkan sebelumnya kita dapat menemukan sistem pengolahan pangan dan proyek pendahuluan tanaman pangan. Dokumen ini memuat penggambaran layout peralatan pengolahan pangan yang diperlukan dan sistem tambahan yang terkait, mengindikasikan layout dalam ruang yang berbeda dan gedung yang diperlukan (gambar 3.1, 3.2, dan 3.3). Proyek pendahuluan mengalami kekurangan dokumen spesifikasi teknik, pembiayaan dan penggambaran secara rinci. Dokumen laporan proyek pengolahan tanaman pangan terdiri dari beberapa bagian, yaitu: 1. Pembenaran dari adopsi solusi desain tanaman pangan - Dasar desain tanaman pangan - Kegiatan sebelumnya, termasuk penggambaran permasalahan desain pengolahan tanaman pangan dari sudut pandang teknik, hukum, dan komersial. - Sosial ekonomi, hukum, dan konteks teknis dari desain tanaman pangan - Produk untuk memproduksi - Bahan mentah 2. Adopsi penggambaran solusi - Teknologi pengolahan dan kapasitas produksi - Mesin pengolahan - Keseimbangan massa dan energi. Kebutuhan untuk sistem tambahan, antara lain sistem penanganan bahan dan perawatan air limbah, sistem kebersihan CIP, sistem penanganan energi, dan sistem control. - Kebutuhan gedung, akses jalan, parkir, dan kebun - Kebutuhan laboratorium QC (quality control) - Kebutuhan tenaga kerja - Perkiraan pembiayaan. Estimasi investasi yang diperlukan (±20 – 30%) - Estimasi biaya kerja Page 3 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik -
Brawijaya University
Analisis investasi ekonomi dan keuangan
Proyek Akhir Pengolahan Tanaman Pangan Analisis proyek pendahuluan tanaman pangan menentukan apakah solusi yang diambil dapat digunakan untuk penambahan tanaman. Tanaman pangan tersusun dari beberapa bagian: sistem pengolahan pangan, sistem tambahan (perlengkapan) dan gedung, serta pelayanan lain (taman, akses jalan, keselamatan, dan lain-lain). Proyek Akhir Sistem Pengolahan Pangan Tiap sistem proyek pengolahan pangan harus termasuk dalam dokumen yang ada. Dokumen Laporan 1. Pembenaran solusi desain adopsi sistem pengolahan pangan 2. Solusi adopsi: Teknologi proses. Kapasitas dan perencanaan produksi. Mesin pengolahan (termasuk penjelasan desain peralatan khusus) Keseimbangan massa dan energi. Sesuai dengan sistem tambahan. 3. Ringkasan pembiayaan secara umum 4. Biaya operasional 5. Analisis ekonomis Dokumen pembiayaan 1. Sistem pengolahan 2. Struktur, konstruksi, dan kebutuhan pekerja sipil, secara umum, untuk memulai sistem pengolahan Dokumen Spesifikasi Teknis 1. Kebutuhan bahan konstruksi pengolahan pangan dan komponen spesifik 2. Spesifikasi desain higienis, tentang kebutuhan pengolahan pangan dan kebutuhan tambahan yang berkaitan dengan pangan 3. Spesifikasi ketersediaan dan penerimaan system pengolahan pangan, termasuk semua komponen yang terkait 4. Kebutuhan konstruksi pengolahan pangan, pemasangan, dan spesifikasi permulaan 5. Spesifikasi struktur dan tenaga kerja untuk pemancangan kebutuhan pengolahan pangan Dokumen Gambar 1. Diagram skematis atau flowchart Flowchart Block - Flowchart dasar - Flowchart tahap pengolahan - Flowchart kebutuhan pengolahan
Page 4 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
Brawijaya University
Keseimbangan massa dan energy dalam bentuk flowchart pada flowchart kebutuhan pengolahan Flowchart secara rinci - Flowchart untuk kebutuhan pengolahan yang terhubung dengan sistem tambahan - Flowchart kontrol pengolahan - Flowchart rinci semua kebutuhan pengolahan 2. Layout keseluruhan dan gambaran rinci Gambar layout secara keseluruhan, pada tanaman dan front elevation dari sistem pengolahan pangan di dalam gedung, menunjukkan hubungan dengan sistem distribusi perlengkapan (sistem tambahan) Gambaran rinci - Gambar bagian dan isometric dari perlengkapan pengolahan terhubung dengan sistem tambahan - Gambar struktur metal dan tenaga kerja yang diperlukan untuk proses pemasangan perlengkapan - Rincian konstruksi perlengkapan desain khusus Proyek Akhir Sistem Tambahan Proyek akhir sistem tambahan terdiri dari dokumen di bawah ini: a. Dokumen Laporan 1. Pembenaran solusi desain adopsi, mengindikasikan hubungan yang ada antara sistem desain tambahan terkait dan sistem desain pengolahan pangan serta operasional 2. Penjelasan solusi adopsi, pemisah antara elemen utama dari sistem tambahan dan komponen sekunder 3. Ringkasan pembiayaan secara umum b. Dokumen Lampiran Laporan 1. Perhitungan dasar dari masing-masing komponen sistem tambahan 2. Perhitungan semua komponen c. Dokumen Spesifikasi Teknis 1. Bahan konstruksi dan/atau spesifikasi komponen 2. Spesifikasi ketersediaan dan penerimaan 3. Spesifikasi pengaturan atau pemasangan 4. Spesifikasi tenaga kerja, syarat untuk pemasangan sistem tambahan d. Dokumen Pembiayaan 1. Jumlah yang sesuai dengan komponen utama yang berbeda dan komponen sekunder seperti penyesuaian, pemasangan pipa, isolasi, kontrol perangkat , dan lainlain. 2. Jumlah tenaga kerja yang sesuai untuk pemasangan sistem -
Page 5 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
Brawijaya University
e. Dokumen Gambar 1. Diagram skematis atau flowchart 2. Gambar layout secara keseluruhan 3. Gambaran rinci 2) Proyek Akhir Gedung dan Layanan a. Gedung Proyek akhir gedung meliputi desain arsitektural (laporan deskriptif, pembiayaan, gambaran) dan gambar struktural (penjelasan laporan, perhitungan statis, gambaran) b. Layanan lain Proyek akhir untuk layanan berbagai pabrik makanan meliputi desain listrik (tegangan rendah dan tinggi), yaitu pencahayaan, ketersediaan tenaga listrik dan transformator daya; desain ventilasi, pemanas, dan AC; laboratorium QC (quality control); dan desain sistem perlindungan kebakaran (akses jalan dan desain taman) 5. Penanganan Informasi dalam Bentuk Flowchart a. Flowchart Keseluruhan Modul Dasar Secara grafis menunjukkan aspek yang lebih signifikan dari memilih teknologi proses pemberian pangan dan mesin, pada masing-masing tahap studi pendahuluan. Seperti pada flowchart blok, masing-masing blok memberikan satu dari empat studi pendahuluan: (1) bahan mentah, (2) system pengolahan pangan dan mesin, (3) sistem tambahan, dan (4) produk pangan di bawah evaluasi. Pada berbagai taraf, persiapan flowchart harus didahului oleh laporan yang mengandung semua informasi yang tersedia untuk masingmasing modul (gambar 3.10) b. Flowchart Jumlah dari flowchart yang berbeda biasa digunakan dalam berbagai bentuk. Tetapi, semua memiliki pandangan yang sama pada aspek yang disajikan dari suatu proses, bergambar maupun semi-bergambar. Artinya, dalam menyajikan suatu proses bermanfaat dalam hal-hal berikut: 1. Membantu desain dan layout sistem pengolahan pangan dan perlengkapan sistem tambahan, dengan jelas menunjukkan hubungan dengan perlengkapan berbeda. 2. Menyajikan skema yang jelas tentang sistem pengolahan dan tanaman pangan yang menunjukkan desain rinci posterior masingmasing bagian secara terpisah. 3. Membantu menyiapkan daftar perlengkapan pengolahan pangan yang diperlukan dan sistem tambahan untuk perkiraan biaya pendahuluan investasi tanaman pangan. 4. Memberikan dasar untuk memperkirakan ukuran perlengkapan yang ada. Page 6 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
Brawijaya University
5. Melatih staff dalam melakukan pengolahan makanan dan sistem tambahan selama tahap awal. Flowchart tidak hanya berguna untuk mempelajari permasalahan pada tanaman pangan yang sedang berlangsung tetapi juga untuk merancang yang baru. Flowchart yang paling banyak digunakan antara lain: Flowchart dasar, menyajikan tahap-tahap dan kondisi penting dalam sistem pengolahan pangan. Flowchart tahap pengolahan pangan, menunjukkan teknologi nyata sistem alternatif pengolahan pangan, menjelaskan rinci tiap tahap dan kondisi (gambar 3.12). Flowchart perlengkapan proses, menunjukkan blok tiap tipe perlengkapan pengolahan pangan sebagai komponen sistem pengolahan pangan. Menyajikan proses dari mesin alternatif yang diberikan untuk sistem pengolahan pangan (gambar 3.13) Flowchart mungkin memiliki sketsa skala perlengkapan yang ditempatkan dalam bentuk vertical maupun horizontal yang disebut flowchart perlengkapan proses lengkap (gambar 3.14), termasuk menjelaskan rinci hubungan di antara tipe-tipe perlengkapan sistem pengolahan pangan (gambar 3.15). Flowchart lengkap yang serupa dibuat untuk sistem tambahan (sistem distribusi dan penguapan, sistem pendingin, dan sistem kendali) (gambar 3.16, 3.17, dan 3.18). c. Keseimbangan Massa dalam Proses Keseimbangan massa mencoba menunjukkan secara kualitatif semua bahan yang diperlukan dalam atau selama proses berjalan, diperlukan pada tingkat permesinan rinci dalam membuat operasional yang bahkan paling sederhana, dalam mengukur perlengkapan, dan mempertimbangkan hubungan antara tipe yang berbeda. Terdapat bermacam-macam penyajian flowchart keseimbangan massa, meskipun masih memerlukan standarisasi. Contoh flowchart keseimbangan massa ditunjukkan pada gambar 3.19 dan 3.20. Ratarata massa yang mengalir keluar masuk selama system pengolahan pangan ditunjukkan dalam unit massa/waktu (kg/s) bukan dalam volume/waktu (L/s). d. Keseimbangan Energi dalam Sistem Pengolahan Pangan Sekali keseimbangan massa diukur, keseimbangan energi dapat ditentukan menggunakan rata-rata aliran massa yang sesuai. Terdapat tipe berbeda keseimbangan dalam bentuk flowchart, meskipun masih ada standarisasi (gambar 3.19 dan 3.20). 1) Perhitungan Energi dalam Proses Tanaman Pangan Metode menghitung energi yang digunakan dalam proses tanaman pangan dilakukan oleh Singh pada tahun 1978, dengan tahapan: 1. Menentukan Tujuan 2. Pemilihan batas sistem Page 7 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
2)
Brawijaya University
3. Pembuatan diagram aliran proses atau flowchart tahapan proses 4. Mengidentifikasi input massa dan energi 5. Mengukur input massa dan energi 6. Mengidentifikasi output massa dan energi 7. Mengukur output massa dan energi Dari data tersebut, keseimbangan massa dan energi dapat dipelajari dan nilai penggunaan energy spesifik dapat diketahui. Mengukur Rata-rata Aliran Energi a. Penggerak Listrik Listrik pabrik menunjukkan tegangan spesifik menurut variasi kemungkinannya, sebagai contoh 220±9 V (Eropa) atau 115±5 V (Amerika Serikat). Jika penggerak tidak bekerja dalam keadaan tegangan yang sesuai, kerjanya kurang efisien dan membahayakan. Pada umumnya penggerak dapat menerima perbandingan kecil dari tegangan yang telah didesain (biasanya ±10 %) Daya (F) dapat diukur menggunakan rumus: Satu fase: F = (3.1) Tiga fase: F =
b.
=
V : tegangan (dari voltmeter) I : arus (dari amperemeter) Aliran Uap dalam Pipa pengukuran ini dapat dilakukan menggunakan dua cara, yaitu menggunakan orifice meter dan tabung Pitot. Orifice meter terdiri dari alat yang membatasi aliran, saat dimasukkan ke dalam pipa ia akan memproduksi tekanan yang rendah, yang bervariasi dengan kecepatan dan berat jenis cairan. Gambar 3.22 menunjukkan orifice meter dalam pipa uap. Dalam kondisi ini, dapat dituliskan (dalam unit SI) (Singh, 1986) sebagai: W=
.
)2 .
.K.
.
(3.2)
W: rata-rata aliran massa uap (kg/s) : diameter orifice, dalam mm (pada suhu 16oC) : pemanjangan logam karena perubahan suhu K
: koefisien orifice Page 8 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
Brawijaya University
: pemanjangan ujung akibat tekanan statis : berat jenis uap (kg/m3) : perbedaan tekanan pada orifice (kPa) : faktor konversi = 35,11 . 10-6 atau 1,11 saat diameter dan tekanan ditunjukkan dalam unit dasar, m dan Pa Rata-rata massa aliran uap (W) dapat dihitung (dalam unit British Imperial System) dengan cara: W = 8211,4 .
.
.
(3.3)
: koefisien aliran tergantung model alat, dapat dilihat dalam tabel peralatan. Tabung accutube pitot hanya memiliki satu tabung yang sangat mudah dipasang pada pipa. Persamaan yang digunakan untuk menghitung rata-rata aliran uap (menggunakan British Imperial Unit) adalah W = 360,05 . =
.
2
(3.4)
.
dapat diketahui dari tabel peralatan : kecepatan faktor distribusi (sama dengan 0,82 untuk aliran turbulen dan transisi)
REFERENSI Gomez, A.L and G.V.B. Canovas. 2005. Food Plant Design. Taylor and Francis Group; New York. Helmus F P. 2008. Process Plant Design. Project Management from Inquiry to Acceptance. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. ISBN: 978-3-527-31313-6
Page 9 of 10
2012
Perancangan Pabrik/Dokumentasi Perancangan Pabrik
Brawijaya University
PROPAGASI
A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal) Diskusikan mengenai studi produk pangan yang diamati pada proses pembuatan kecap kedelai!
B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) 1. Sebutkan dan jelaskan Penanganan Informasi dalam Bentuk Flowchart! 2. Tiap sistem proyek pengolahan pangan harus termasuk dalam dokumen yang ada, sebutkan dan jelaskan!
Page 10 of 10
2012
