III METODOLOGI A Kerangka Pemikiran Perancangan proses dalam penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan rancangan proses produksi vanilin dari eugenol minyak daun cengkeh dan sebagai upaya peningkatan nilai tambah agroindustri minyak daun cengkeh. Kajian yang berkenaan dengan estimasi kelayakan Analisis finansial proses produksi isoeugenol dan vanilin yang berbahan baku eugenol dari minyak cengkeh belum banyak dipublikasi. Sebelum dilakukan kajian analisis finansial, maka diperlukan simulasi perancangan proses industri yang banyak melibatkan unit operasi seperti halnya sebuah pabrik. Menurut Seider et al. 1999, tahapan dalan perancangan proses meliputi: 1) analisis peluang dan permasalahan, 2) kreasi atau sintesis proses dan 3) pengembangan proses. Analisis peluang dan permasalahan dilakukan dengan cara menganalisis peluang produksi vanillin dari minyak daun cengkeh di Indonesia dilanjutkan dengan perumusan permasalahannya. Kreasi proses dilakukan melalui pengumpulan data beberapa proses pembuatan vanillin yang telah ada melalui pustaka, sehingga didapatkan rangkaian proses yang secara teknis paling sesuai. Pengembangan dilakukan melalui integrasi proses, simulasi model, optimasi kapasitas dan analisis teknis dan finansial terhadap rancangan yang dikembangkan. Optimasi kondisi proses dilakukan untuk mendapatkan kondisi operasi terbaik sehingga dihasilkan konversi optimum. Analisis produk dilakukan untuk mengetahui sifat fisiko-kimianya serta spesifikasi dari senyawanya. Integrasi proses bertujuan dilakukan untuk mengintegrasikan seluruh tahapan proses produksi isoeugenol dan vanillin dari eugenol minyak daun cengkeh sehingga dihasilkan flowsheet yang utuh. Simulasi proses produksi vanillin dari eugenol yang berasal dari minyak daun cengkeh dilakukan dengan membuat flowsheet yang utuh menggunakan perangkat lunak Hysis, sehingga diperoleh gambaran lengkap proses produksi vanillin dalam bentuk Process Engineering Flow Diagram
(PEFD).
Model
simulasi
produksi
isoeugenol
dan
vanillin
dengan
menggunakan perangkat lunak seperti tersebut diatas belum pernah dilakukan. Langkah pertama dalam mengembangkan simulasi perancangan proses adalah menyusun bagan alir proses, menghitung neraca massa, menghitung neraca energi, dan menentukan ukuran dan biaya peralatan proses. Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis finansial untuk menilai kelayakan rancangan proses secara ekonomi dengan memperkirakan besarnya biaya produksi yang terdiri dari biaya peralatan, biaya pabrik secara keseluruhan, biaya variabel dan biaya lainnya. Dengan demikian studi tentang perancangan proses ini bertujuan untuk: (1) merancang proses produksi vanilin dari eugenol minyak daun cengkeh secara kontinu dan menilai kinerjanya dari sudut pandang pabrik secara keseluruhan dan (2) melakukan kajian finansial untuk mengevaluasi kelayakan secara ekonomi ditinjau dari aspek biaya bahan baku, biaya peralatan, biaya pabrik secara umum serta biaya variabel lainnya. Kerangka pemikiran produksi isoeugenol dan vanillin dari eugenol minyak daun cengkeh adalah sebagai berikut. Kegiatan dimulai dari 1) analisis peluang dan masalah, 2) pemilihan proses dari produksi vanilin (isomerisasi eugenol dan oksidasi isoeugenol), 3) identifikasi isoeugenol dan vanillin dengan menggunakan, FTIR dan HNMR, 4) pengembangan proses meliputi integrasi proses, simulasi model dan 5) analisis finansial rancangan proses. Dari kegiatan tersebut diatas akan diperoleh 1) informasi peluang pengembangan produk dan rumusan masalah, 2) informasi proses yang efisien, 3) karakteristik produk, 4) diagram alir, hasil perhitungan neraca massa, simulasi model proses dalam bentuk PEFD dan kapasitas produk, dan 5) kelayakan proses secara finansial. Sehingga secara keseluruhan akan membentuk hasil yang berupa rancangan proses produksi isoeugenol dan vanilin secara utuh. B Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu sampel isoeugenol dan vanilin yang digunakan untuk identifikasi diperoleh dari BB-Pascapanen tahun 2006. Isoeugenol (kemurnian 99%) dari PT. Indesso Jakarta dan vanilin
kemurnian 99% dari Aldrich yang digunakan sebagai senyawa pembanding yang digunakan sebagai standar dalam identifikasi produk isomerisasi isoeugenol dan vanilin hasil sintesis. C Alat Peralatan yang digunakan untuk identifikasi produk adalah FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) merk Shimadzu type Prestige-21 dan NMR (hydrogen Nuclear Magnetic Resonance) merk Jeol type JNM ECA 500, Magnet 500 MHz. Seperangkat komputer untuk menjalankan program simulasi perangkat lunak Hysys. D Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahapan, yaitu analisis peluang dan permasalahan; identifikasi produk isoeugenol dan vanilin dengan FTIR dan NMR ; pemilihan proses (studi literatur), dan pengembangan proses. Pengembangan proses dilakukan melalui integrasi proses, simulasi model, analisis finansial dan nilai tambah terhadap rancangan proses produksi vanilin (Gambar 11). Kreasi proses dilakukan dengan metode eksperimen dengan analisis statistik. Identifikasi dan karakterisasi bahan baku dan produk dilakukan melalui analisis fisiko-kimia, gas chromatography (GC), nuclear magnetic resonance (NMR), dan fourier transform infra red (FTIR). Optimasi proses dilakukan dengan metode response surface method (RSM). Integrasi proses dilakukan dengan mengkombinasikan seluruh tahapan proses sehingga dihasilkan diagram alir yang utuh. Simulasi model perancangan proses produksi isoeugenol dan vanilin dilakukan menggunakan simulasi dengan bantuan perangkat lunak Hysys 3.2. Analisis kelayakan finansial dilakukan dengan menggunakan kriteria kelayakan investasi yaitu net present value (NPV), internal rate of return (IRR), net benefit cost ratio (B/C rasio), break even point (BEP), pay back period (PBP), dan analisis sensitivitas serta nilai tambah.
Analisis peluang dan permasalahan Analisis peluang Analisis permasalahan
Kreasi proses eugenol MDC
Sintesis proses isomerisasi dan oksidasi
Pemilihan proses Opimasi kondisi proses
Analisis produk: Karakterisasi dan analisis fisiko-kimia Apakah ada keuntungan kasar?
ya
Tidak, Tolak
Pengembangan Proses Integrasi proses Simulasi model dan Optimasi biaya produksi Apakah layak ?
ya
Tidak
Rancangan proses rinci Produksi isoeugenol dan vanilin dari eugenol minyak daun cengkeh Gambar 11 Metode perancangan proses (Seider, et al. 1999) D. 1 Analisis Peluang Analisis peluang usaha produksi vanilin dilihat dari permintaan pasar yang diperoleh dengan menggunakan studi literatur.
D. 1.2 Analisis Permasalahan Analisis permasalahan penggunaan metode proses produksi dari lima jalur proses pembuatan vanilin yang diperoleh dengan metode studi literatur. D. 2 Pemilihan Proses Pemilihan proses pada dasarnya merupakan sintesis proses yang dilakukan melalui pengumpulan data kondisi proses yang efisien khususnya dari aspek teknis dan ekonomis. Metode yang digunakan adalah studi literatur dan laboratorium. D. 3 Identifikasi isoeugenol dan vanilin serta penentuan kondisi optimum Analisis kromatografi gas spektrokopis massa bertujuan untuk mengetahui pemisahan, deteksi, dan perhitungan kuantitatif dari komponenkomponen dalam suatu campuran yang kompleks. Identifikasi dengan FTIR dan NMR memberikan informasi mengenai gugus fungsi dan struktur molekul isoeugenol dan vanilin. Optimasi proses isomerisasi eugenol dan sintesis vanilin dilakukan dengan studi literature yang diperoleh dari kegiatan penelitian BB-Pascapanen 2006. D. 4 Pengembangan Proses D. 4. 1 Integrasi proses Integrasi proses dalam sintesis menurut Sieder (1999) adalah mengkombinasikan proses menjadi satu kesatuan yang berupa diagram alir yang rinci. Integrasi proses disusun dari data dasar yang diperoleh literatur dan percobaan laboratorium. Data dasar tersebut diperoleh dari tahapan penelitian optimasi proses sebelumnya. D. 4.2 Simulasi Model Perancangan Proses Sebelum dilakukan kajian analisis finansial, maka diperlukan simulasi model perancangan proses industri yang banyak melibatkan unit operasi seperti halnya sebuah pabrik (Seider et al. 1999). Perancangan proses disimulasikan
dengan
menggunakan
dikembangkan oleh Hyprotech Ltd.
perangkat
lunak
Hysys
yang
Langkah pertama dalam mengembangkan simulasi perancangan proses adalah menyusun bagan alir proses, menghitung neraca massa, menghitung neraca energi, dan menentukan ukuran dan biaya peralatan proses. Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis finansial untuk menilai kelayakan rancangan proses secara ekonomi dengan memperkirakan besarnya biaya produksi yang terdiri dari biaya peralatan, biaya pabrik secara keseluruhan, biaya variabel dan biaya lainnya. Dengan demikian studi tentang perancangan proses ini bertujuan untuk: (1) merancang proses produksi vanilin dan isoeugenol dari eugenol minyak daun cengkeh secara kontinu dan menilai kinerjanya dari sudut pandang pabrik secara keseluruhan dan (2) melakukan kajian finansial untuk mengevaluasi kelayakan secara ekonomi ditinjau dari aspek biaya bahan baku, biaya peralatan, biaya pabrik secara umum serta biaya variabel lainnya. D. 4.3 Analisis Kelayakan Finansial dan Nilai Tambah Produksi Vanilin. D. 4.3.1 Analisis Finansial Analisis finansial agroindustri pembuatan vanilin dilakukan pada skala ekonomis dan dilakukan juga analisis sensitivitas. Pada aspek finansial dilakukan evaluasi terhadap kriteria kelayakan investasi pada tingkat suku bunga 12%/tahun. Kriteria investasi yang digunakan antara lain Break Even Point (BEP), Payback Period (PBP), Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), net Benefit Cost ratio (net B/C rasio), dan Analisis sensitivitas. Formulasi yang digunakan untuk menghitung NPV, BEP, PBP, IRR dan B/C rasio seperti pada persamaan 1 sampai 5. Analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui kondisi proyek jika terjadi perubahan tingkat suku bunga (12 %, 16 %, 20 % dan 24 %) dan perubahan harga bahan baku (Rp 180.000,-, Rp 190.000,- dan Rp 200.000,-/kg eugenol minyak daun cengkeh (Agustus 2010- September 2011). D. 4.3.2 Analisis Nilai Tambah Penghitungan nilai tambah dilakukan dengan menggunakan metode Hayami dan Kawagoe (1993). Pengukuran nilai tambah dengan metode di atas dilakukan dengan menghitung nilai tambah produk yang diakibatkan oleh adanya pengolahan. Selain nilai tambah yang besarnya dihitung dalam
rupiah/kg bahan baku, juga diAnalisis rasio nilai tambah (%), imbalan tenaga kerja (Rp/kg), bagian tenaga kerja (%), keuntungan (Rp/kg), tingkat keuntungan (%), marjin keuntungan (Rp/kg), pendapatan tenaga kerja (%), persentase sumbangan input lain serta persentase keuntungan perusahaan.
