SELF-PROPAGATING ENTREPRENEURIAL EDUCATION DEVELOPMENT (SPEED) ALTERNATIF SISTEM PROSES: SINTESIS PROSES Dr. Ir. Susinggih Wijana, MS. Lab. Teknologi Agrokimia, Jur Teknologi Industri Pertanian Universitas Brawijaya Email: susinggihwijana@gmail.com 1. PENDAHULUAN - Pengantar - Tujuan 2. METODE SINTESIS a. Metode Evolusioner - Metode Modul Dasar - Metode Desain Evolusioner b. Metode Terstuktur (Berdasarkan Pemecahan Masalah) c. Metode Desain Heuritic d. Metode matematika atau algoritma MODUL 8 Minggu 8 1. PENDAHULUAN 1.1 Pengantar 2. Kegiatan memilih, menyalurkan, menyesuaikan dan mengembangkan teknologi yang sesuai dalam berbagai pabrik makanan seringkali menggunakan metode yang kurang sesuai. Untuk itu diperlukan metode yang sesuai untuk menciptakan sistem pengolahan pangan yang sesuai. Dalam proses mendesain perlu dilengkapi dengan peralatan yang lengkap untuk mendesain sistem pengolahan pangan, pengetahuan yang berhubungan dengan bahan baku dan sistem pelengkap, dengan tujuan untuk memproduksi produk yang diinginkan dengan biaya minimal. Teori sintesis proses bertujuan untuk mengembangkan semua bagian dari teknik desain, alternatif proses yang sistematis dan teratur. Teknik sintesis proses dulunya kurang mendapat perhatian, padahal seharusnya teknik ini harus digunakan dalam teknik analisis pada desain peralatan proses pengolahan pangan. Namun saat ini sudah banyak peneliti yang tertarik mempelajari teknik sintesis proses. Teknik ini menjadi suatu alat penting dalam mengatur proses industri. Tujuan dari pengembangan teknik sistesis proses ini yaitu untuk merasionalkan metode induktif yang digunakan peneliti dalam memilih proses khusus yang dimulai dari spesifikasi produk dan data.
1.2 Tujuan Memberikan informasi mengenai metode sistesis yang meliputi 1. Metode evolusioner 2. Metode heuristic 3. Metode terstruktur 4. Metode matematika atau algoritma 2. METODE SINTESIS Menurut Nishida (1980), proses sintesis adalah bagian desain dimana para ahli memilih semua komponen proses untuk membuat flowchart atau diagram alir. Selama proses sintesis, tujuannya adalah memutuskan pengaturan yang paling menarik sehingga dapat digunakan dalam sistem pengolahan pangan. Dalam hal ini, empat kelompok metode sintesis secara sistematik telah ditetapkan: 1. Metode evolusioner 2. Metode heuristic 3. Metode terstruktur 4. Metode matematika atau algoritma 2.1 Metode Evolusioner Metode evolusioner memiliki beberapa macam, antara lain: metode modul dasar dan metode desain evolusioner. a. Metode Modul Dasar Metode modul dasar adalah metode sintesis yang sesuai untuk mengatasi keseluruhan permasalahan perspektif. Terdapat empat tahap dalam sintesis sistem pengolahan pangan: 1. Spesifikasi produk 2. Meneliti ketersediaan bahan mentah 3. Meneliti teknologi pengolahan pangan dan energi alternatif 4. Meneliti sistem tambahan Metode modul dasar memiliki karakteristik: 1. Menyediakan prosedur untuk mendesain sistem pengolahan pangan dan tanaman pangan 2. Berdasarkan fokus sederhana yang digunakan secara tradisional dalam proses desain, menekankan desain sistem pengolahan pangan disamping menciptakan konsep Page 2 of 8
keseluruhan tanaman pangan (sistem proses pada penambahan sistem tambahan) 3. Mencoba memanfaatkan penuh setiap komponen dalam pemantapan pengolahan tanaman pangan secara keseluruhan Metode ini menetapkan beberapa bagian dalam menyelesaikan permasalahan sintesis, antara lain: 1. Meneliti produk pangan 2. Meneliti bahan mentah 3. Meneliti sistem alternatif pengolahan pangan 4. Meneliti sistem tambahan Sintesis sistem alternatif pengolahan pangan yang berbeda akan menggunakan semua sumber informasi yang sesuai, diantaranya: bibliografi (buku dan jurnal khusus dalam teknologi pangan dan mesin), bulletin perlengkapan pengolahan pangan dari perusahaan yang sesuai, tanaman pangan yang ada, dan laporan teknis. Desain sistem tambahan dapat menjadi tahap penting untuk keberhasilan tanaman pangan. Perpaduan tiga modul lain akan menghasilkan produksi yang fokus pada konsumsi bahan mentah, kapasitas produksi tanaman, perbandingan produk pangan dengan bahan mentah yang digunakan, dan kualitas produk. Sistem tambahan merupakan salah satu yang paling rumit dan dinamis dalam proses mesin. Untuk itu, perpaduan tim mesin yang rinci sangat diperlukan, dengan bantuan ahli dalam pendinginan, penguapan, pengendalian, penanganan bahan, dan lain sebagainya. b. Metode Desain Evolusioner Desain evolusioner terdiri dari menghasilkan, secara empiris mempunyai pengaturan proses dasar yang sederhana yang mempertemukan semua mesin dan spesifikasi produk pangan atau batasannya. Penyelesaian dasar adalah mengevaluasi secara teknis dan ekonomis untuk menemukan elemen yang memberi dampak paling banyak pada investasi yang telah ditentukan dan menangani proses, atau faktor penyebab permasalahan selama tahap awal dan berjalannya proses, mengendalikan masalah, dan lain sebagainya. Untuk mengevaluasi masing-masing pengaturan metode evolusioner, beberapa kriteria evaluasi diperlukan atau model matematika proses tersebut dapat diukur secara efisien. Keuntungan metode ini yaitu memungkinkan pembuat desain memilih perubahan yang hanya sesuai dengan proses secara keseluruhan, dengan kemungkinan tidak memasukkan kriteria yang tidak sama dibandingkan mengukur secara ekonomis dalam prosedur seleksi (seperti pada metode heuristis). Page 3 of 8
2.2 Metode Desain Heuristic Metode ini berdasarkan hasil analisis alternatif permasalahan sebelumnya atau pengalaman yang hampir sama pada desain yang berada di bawah pengawasan. Dari pengalaman ini, sejumlah peraturan heuristic dapat digunakan yang dapat membimbing pada alternatif pilihan terbaik dalam berbagai kasus. Menggunakan metode ini, banyak alternatif yang ditolak karena tidak sesuai tanpa evaluasi sebelumnya. Penggunaan metode heuristic biasa dalam desain perlengkapan, termasuk menggunakan kecepatan yang disarankan dalam mendesain jaringan pipa atau mendesain pengubah panas untuk menurunkan tekanan dan mencapai suhu minimum. 2.3 Metode Terstruktur (Berdasarkan Pemecahan Masalah) Metode ini merupakan bagian metode struktural dan terutama melibatkan pembagian masalah yang rumit, cakupannya luas menjadi masalah kecil yang sederhana. Tujuan metode ini mengidentifikasi fungsi yang dikembangkan oleh sistem pengolahan pangan dan menetapkan kriteria yang memuat evaluasi alternatif solusi yang valid dan sesuai dengan sistem. Teknik ini tidak memecahkan masalah dalam menghasilkan alternatif spesifik, atau memperbolehkan evaluasi secara efisien pada semua kemungkinan perpaduan menggunakan alternatif yang diusulkan. Sebagai contoh, dalam aplikasi praktis metode dekomposisi masalah dalam sintesis sistem pengeringan sayuran (dalam hal ini bawang), fungsi utama dikembangkan sistem pengeringan seperti: Penanganan bahan, bahan harus dimuat atau tidak dimuat dalam pengering, jika proses berlanjut, harus disampaikan dengan jelas Pemberian energi panas, sistem harus memberikan energi yang diperlukan untuk memisahkan air dalam produk Menghilangkan kelembaban Permasalahan penanganan bahan dapat dipecahkan dengan menjalankan proses operasional, mekanisme transporasi, mekanisme memuat dan tidak memuat. Sistem yang paling mudah adalah melanjutkan proses operasional ke kapasitas produksi tinggi yang sesuai. Sistem yang paling rasional dan tidak mahal adalah melanjutkan pengeringan secara otomatis. Cara yang kedua dapat dilakukan jika produksi tinggi dilakukan. Untuk sistem kapasitas tinggi, pengering dengan beberapa tahapan dengan aliran udara menyilang dianjurkan. Untuk menghilangkan kelembaban, ada beberapa alternatif tersedia seperti yang ditunjukkan gambar 4.2. Pada kasus ini karena menggunakan udara yang berarti pemanasan langsung, juga dapat menggunakannya untuk menghilangkan kelembaban. Page 4 of 8
Tiap fungsi pada sistem pengolahan pangan secara bertahap membawa pada alternatif pemecahan yang berbeda. Perpaduan yang paling menarik menjadi sub permasalahan spesifik yang dapat merusak lebih lanjut dengan tambahan analisis lengkap disajikan dalam gambar 1. Gambar 1. Pemecahan masalah pada desain sistem pengolahan pangan Dimana: P1 = Process step F1 = function carried out by process step Pc1 = complex problems involving that function Ps1 = single problem (one) in which every complex problem is broken down 2.4 Metode Program Matematika dan Algoritma Metode ini berdasarkan algoritma dalam matematika yang memungkinkan dalam menganalisa semua alternative, secara eksplisit maupun implisit, dengan tujuan menemukan alternatif optimal sesuai dengan fungsi objek. Terkadang yang memungkinkan adalah menggunakan aturan heuristic untuk memperkecil kemungkinan alternatif proses atau permasalahan, memungkinkan aplikasi dari beberapa metode tersebut. Contoh aplikasi metode program linear dan algoritma untuk perhitungan ketersediaan energi optimal dari sumber energi yang berbeda dalam sistem pengolahan yang bervariasi (Nishio, 1984, 1985). Sintesis sistem tambahan, memungkinkan penyimpanan energi yang meningkat, penting untuk memunculkan jumlah energi. Metode program matematika telah digunakan untuk sintesis sistem pemasukan energi menggunakan uap dan listrik sebagai sumber energinya. Page 5 of 8
Gambar 2 menunjukkan pengolahan tanaman dimana sistem pengolahan dan pemasukan sistem energi sebagai sistem tambahan. Sistem pemasukan energi juga dapat dibagi menjadi sistem pemasukan panas dan sistem pemasukan tenaga menggunakan uap. Untuk konservasi energi, konsumsi bahan bakar sistem pemasukan energi harus dikurangi sesuai permintaan dari sistem pengolahan. Permasalahan yang melibatkan sintesis system tambahan sehingga konsumsi bahan bakar dapat dikurangi, menentukan persentase energy yang paling sesuai, seperti dilakukan pada pemanasan langsung menggunakan pembakaran gas, pemanasan menggunakan uap yang diproduksi dalam turbin, dan menghasilkan tenaga listrik dalam turbin uap. Page 6 of 8
Masalah tersebut dapat dirumuskan: Memperkecil Z = + + + + + (4.1) bertemu dengan + = (1 f). Q Panas I + = f. Q Panas II = H Penguapan + + + W Energi Listrik : jumlah bahan bakar yang dikonsumsi level I dan II dalam kg/h : jumlah bahan bakar yang dikonsumsi dalam turunan produksi uap dan tenaga, dengan permintaan I dan II, dalam kg/h : jumlah bahan bakar yang dikonsumsi oleh penguapan, dalam kg/h : jumlah bahan bakar yang dikonsumsi turunan tenaga dengan kondensasi, dalam kg/h : efisiensi termal yang terbentuk dalam kcal/kg :efisiensi termal yang terbentuk dalam penurunan tenaga menggunakan turbin uap, dalam kw/kg.h : index pemulihan dari panas menjadi energy untuk menghasilkan panas I dan II, dalam kcal/kwh : perubahan panas, kwh : panas/kalor, kcal/h : index panas level II : proses penguapan, kcal/h : efisiensi termal dalam turbin dengan kondensasi akhir, kw/kg.h : jumlah keseluruhan bahan bakar yang dikonsumsi, dalam kg/h 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 7 of 8
Nishio, M., Koshijima, I., Shiroko, K., Umeda, T. Synthesis of opti-mal heat and power supply systems for energy conservation Ind. Eng. Chem. Process. Des. Dev. 24: 19 30, 1985. PROPAGASI A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal) 1. Bandingkan proses sintesis untuk industri skala kecil dan besar? 2. Beri contoh-contoh cara sintesis proses yang Anda ketahui! B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) Jelaskan tahapan metode berikut: a. Metode evolusioner b. Metode heuristic c. Metode terstruktur d. Metode matematika atau algoritma Page 8 of 8