BAB VII IMPLEMENTASI, VALIDASI DAN VERIFIKASI 7.1 Implemetasi Sistem SINKUAL-BIODIESEL dirancang untuk membantu proses pengambilan keputusan pada bagian pengedalian kualitas (quality control) yang diaplikasikan dengan komputer. Sistem ini dibangun menggunakan perangkat-lunak (software) MatLab 7.0.1 dan beberapa program bantu seperti Notepad dan Microsoft Excel. Menu utama tampilan program SINKUAL-BIODIESEL ini dapat dilihat pada Gambar 7.1 berikut ini. Pemeriksaan Kadar ALB Pra-analisis: jenis minyak nabati Penilaian Proses: bahan baku, proses dan penyimpanan Gambar 7.1 Tampilan Menu Utama SINKUAL-BIODIESEL Pada tampilan menu utama diatas menunjukkan program yang belum menerima input data, sehingga untuk menjalankannya diperlukan data-data hasil pengukuran di laboratorium pengujian dan dari lapangan (industri biodiesel). Implementasi sistem dengan data-data diatas untuk keoptimalan sistem dan apakah telah memenuhi kriteria serta memberikan kemudahan bagi penggunanya. 120
121 7.1.1 Input Sistem Data-data yang dibutuhkan sistem seperti yang telah dijelaskan sebelumnya merupakan data-data yang aktual dari pengukuran laboratorim dan perusahaan yang bersangkutan. Pada sistem ini data-data tersebut dapat dikelompokkan dalam empat kelompok data, yaitu: 1. Data Pra-Analisis bahan baku (minyak nabati), Data ini terdiri atas persentase kandungan asam lemak penyusun minyak nabati, kandungan asam lemak bebas (ALB), dan sifat fisiko kimia bahan baku. Data tersebut digunakan untuk penilaian pra-analisis dan kualitas bahan baku. Jenis minyak nabati yang digunakan pada industri biodiesel umumnya adalah minyak sawit fraksi stearin, sedangkan minyak jarak sudah pernah digunakan tetapi masih berkendala pada bahan baku, dan selanjutnya tidak memutup kemungkinan mengolah minyak dengan grade mutu rendah seperti : CPO parit, dan pengumpul minyak goreng bekas. Pada tahap awal penerimaan bahan baku dilakukan pengujian atas atribut karateristik atau telah tercantum pada data pembelian diantaranya jenis minyak nabati dan kadar FFA (free fatty acid) atau asam lemak bebas. Kedua hal ini diperlukan untuk menentukan apakah proses esterifikasi (pretreatmen) perlu dilakukan atau hanya proses transesterifikasi saja. Berikut ini karakteristik bahan baku minyak sawit dari stearin pada Tabel 41 dibawah ini. Tabel 41. Standar RBD Palm Stearin (SP-159-1984) a) Karakteristik Syarat Asam lemak bebas (asam palmitat), % (b/b) maks. 0.20 Kadar air dan kotoran, % (b/b) maks. 0.15 Bilangan iod (wijs), maks. 40 Titik lunak, o C min. 48 Warna, - Merah/R, maks. - Kuning/Y, maks. (5 1 / 4 cell) 3 30 Rasa Normal b) Keterangan : a) Direktorat Standarisasi dan Pengendalian Mutu (1986) b) Rasa khas untuk minyak kelapa sawit (bland)
122 Gambar 7.2 Menu Aplikasi Pra-Analisis SINKUAL-BIODIESEL Setelah memenuhi proses pra analisis, proses kemudian dilanjutkan ke proses penilaian bahan baku. 2. Data Penilaian Kualitas Bahan Baku Pada tahap pemeriksaan kualitas bahan baku ini terdiri atas dua kelompok penilaian, yakni : 1) pemeriksaan atribut kandungan senyawa pengotor (KSP), terdiri atas atribut kadar ALB, air dan sedimen dan warna, dan 2) pemeriksaan atribut karakteristik fisiko kimia bahan baku, terdiri atas atribut massa, viskositas kinematika, kadar iodium, kadar asam dan kadar penyabunan. Hasil kedua pemeriksaan tersebut secara keseluruhan (overall) merupakan hasil penilaian kualitas bahan baku. Menu tampilan aplikasi SINKUAL-BIODIESEL untuk sub-proses pemeriksaan kualitas bahan baku atribut KSP dan fisiko kimia dapat dilihat pada Gambar 7.3 berikut ini.
123 Gambar 7.3 Menu Aplikasi SINKUAL-BIODIESEL Sub-Proses Penilaian Kualitas Bahan Baku 3. Data Penilian kualitas proses Data aktual yang digunakan pada tahap ini terdiri atas empat kelompok penilaian, yakni : permeriksaan karakteristik mutu biodiesel (KMB), dan permeriksaan titik kritis, terdiri atas permeriksaan titik kritis proses transesterifikasi (suhu dan waktu), permeriksaan titik kritis proses separasi (suhu dan waktu), dan permeriksaan titik kritis proses pencucian (volume air dan lama proses). Menu tampilan aplikasi SINKUAL-BIODIESEL untuk sub-proses pemeriksaan kualitas proses dapat dilihat pada Gambar 7.4 berikut ini.
124 Pemeriksaan Karateristik Mutu Biodiesel Pemeriksaan Titik Kritis Proses dengan JST Prediksi dengan JST Hasil overall Penilaian Kualitas Proses Gambar 7.4 Menu Aplikasi SINKUAL-BIODIESEL Sub-Proses Penilaian Kualitas Proses Pemeriksaan karakteristik mutu biodiesel Pemeriksaan pada produk biodiesel dilakukan untuk menilai kelayakan produk untuk memenuhi standar produk yang telah ditetapkan sehingga layak dan aman untuk digunakan dan dipasarkan. Standar kelayakan produks yang digunakan pada sistem ini menggunakan SNI 04-7182-2006 tentang standar mutu biodiesel Indonesia (Tabel 8). Atribut karakteristik mutu biodiesel diperoleh dari hasil pengujian laboratorium terhadap sample produk ambil secara acak. Pemeriksaan titik kritis proses Data titik kritis proses pada sistem ini ditentukan berdasarkan akuisisi beberapa pakar. Untuk proses transesterifikasi suhu dan waktu rata-rata proses adalah 60,3 o C dan 90,6 menit, proses separasi suhu dan waktu rata-rata adalah 60,8 o C dan 4,05 jam dan untuk proses pencucian
125 volume air yang digunakan serta suhu air pencucian rata-rata masingmasing adalah 0,59 x vol. minyak dan 41,4 o C. Berikut ini nilai rata-rata titik kritis proses yang dari pengukuran langsung di laboratorium dan di industri yang dapat dilihat pada Tabel 42 di bawah ini. Tabel 42. Data Titik Kritis Proses Titik kritis proses Suhu transesterifikasi Waktu transesterifikasi Suhu separasi Waktu separasi Volume air pencucian Suhu pencucian Nilai rata-rata 60,3 o C 90,6 menit 60,8 o C 4,05 jam 0,59 x vol. minyak 41,4 o C 4. Data pengemasan dan penyimpanan Data pengemasan dan penyimpanan produk jadi, terdiri atas bahan kemasan dan kondisi tempat penyimpanan. Data tersebut digunakan untuk penilaian kualitas pengemasan dan penyimpanan. Biodiesel dapat disimpan minimum setahun dalam berbagai musim. Biodiesel juga dapat disimpan dimana saja seperti bahan bakar minyak bumi termasuk dalam tangki pengangkutan bahan bakar, tangki bahan bakar kendaraan, tangki penyimpanan bawah tanah, tangki baja, tangki aluminium dan tangki penyimpanan bahan bakar plastik. Biodiesel murni dan campuran harus disimpan pada suhu penyimpanan yang lebih tinggi dibandingkan titik kabut (cloud point) bahan bakar. Standar titik kabut berbeda setiap negara, di Indonesia SNI menetapkan maksimum 18 o C. Dengan ketentuan ini FAME misal Minyak sawit (BMS : biodiesel minyak sawit atau POME) sapat digunakan dengan baik di sebagian besar daerah tropis karena memiliki titik kabut 12-14 o C sedangkan FAME dari minyak jarak bisa digunakan di daerah subtropis dan daratan tinggi di daerah tropis karena titik kabutnya dapat mencapai 3 o C. Di industri biodiesel disimpan dengan kemasan plastik (jerigen) dan drum, suhu ruang penyimpanan antara 20-40 o C.
126 5. Data Aktual untuk Prediksi JST Data ini terdiri atas data suhu dan lama proses transeterifkasi, suhu dan lama proses separasi serta volume air yang digunakan dan suhu proses pencucian. Data untuk prediksi menggunakan jaringan syarat tiruan (JST) yang disajikan pada Lampiran 24. Sedangkan nilai rata-rata data yang diperolah di industri disajikan pada Tabel 42. 7.1.2 Ouput Sistem Berdasarkan fakta dan data-data aktual yang diperoleh di PT. EAI (Energi Alternatif Indonesia), selanjutnya data-data tersebut diproses menjadi suatu input SINKUAL-BIODIESEL sebagai berikut: 1. Penilian Pra-Analisis Proses ini merupakan proses awal dari prosedur penilaian yang berfungsi untuk mengetahui jenis bahan baku yang diguna dan kandungan asam lemak bebasnya sehingga dapat diketahui berapa kali jumlah proses esterrifikasi atau metanolisis perlu dilakukan. Output sistem pra-analisis bahan baku berdasarkan input yang dimasukkan pada sistem dapat dilihat pada Tabel 43. Tabel 43. Input dan output penilaian pra-analisis Atribut Input Output Kadar Asam Palmitat (%) 42 Kadar Asam Lenoleat (%) 10 Kadar Asam Oleat (%) 37,7 Kadar Asam Stearat (%) 5 Jenis Bahan Baku adalah Minyak Sawit (Stearin) Kandungan Asam Lemak Bebas (%) 0,9 1 Tahap Trasesterifikasi Tampilan hasil penilaian kualitas bahan baku minyak nabati disajikan pada Gambar 7.5 berikut ini
127 Gambar 7.5 Tampilan Hasil Penilaian Jenis Minyak Nabati dan ALB 2. Penilian Kualitas Bahan Baku Output sistem penilaian bahan baku terdiri atas pemeriksaan kualitas kandungan senyawa pengotor dan pemeriksaan sifat fisiko kimia. Berdasarkan input yang dimasukkan pada sistem dapat dilihat pada Tabel 44 dibawah ini. Tabel 44. Input dan output penilaian bahan baku Atribut Input Sistem Output Sistem 1. Bahan baku (kandungan senyawa pengotor) - Kadar ALB (%) 0,9 Baik - Air dan sedimen (% vol) 0,15 Normal - Warna (max 3) 3 Normal Normal 2. Bahan baku (fisiko kimia) - Massa jenis 40 o C (gr/cm 3 ) 0,850 Baik - Viskositas bahan baku 40 o C (cm 3 /s-cst) 45 Baik - Kadar iodium (g-i2/100gr) 85 Normal - Kadar asam (mg-koh/g) 0,4 Normal - Kadar penyabunan (% berat) 177 Normal Normal Overall Hasil Penilaian Normal
128 Tampilan hasil penilaian kualitas bahan baku minyak nabati disajikan pada Gambar 7.6 berikut ini. Gambar 7.6 Tampilan Hasil Penilaian Kualitas Bahan Baku Biodiesel berupa (KSP) dan Fisiko Kimia 3. Penilaian Kualitas Proses (mutu biodiesel dan titik kritis) Output penilaian kualitas proses terdiri atas pemeriksaan kualitas biodiesel dan pemeriksaan kualitas titik kritis proses. Berdasarkan input sistem masingmasing proses dapat dilihat pada Tabel 45 di dan Tabel 46 bawah ini.
129 Tabel 45. Input dan output penilaian kualitas biodiesel Atribut Input Sistem Output Sistem 1. Pra-syarat Biodiesel - Kadar fosfor (mg/kg) 8 Baik - Viskositas biodiesel (mm 2 /s) 3,75 Normal - Angka setana 65 Baik Baik 2. Rendemen Biodiesel - Kadar metil ester (% berat) 98 Normal - Kadar gliserol total (% berat) 0,25 Normal - Kadar gliserol bebas (% berat) 0,01 Normal Normal Overall Hasil Penilaian Grade A Tabel 46. Input dan output penilaian titik kritis proses Atribut Input Sistem Output Sistem 1. Titik kritis transesterifikasi - Suhu ( o C) JST Normal - Lama (menit) JST Baik Baik 2. Titik kritis Pemisahan - Suhu ( o C) JST Normal - Lama (jam) JST Normal Normal 3. Titik kritis pencucian - Suhu air ( o C) JST Normal - Perb. vol air dan minyak JST Normal Normal Overall Penilaian Mutu Biodiesel dan Titik Kritis Grade B Atribut yang digunakan dalam penilaian titik kritis proses adalah suhu dan lama transesterifikasi, suhu dan lama separasi, suhu air dan perbandingan volume air dan minyak pada proses pencucian dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan. Hasil prediksi JST akan digunakan untuk memprediksi keragaman proses dengan menggunakan bagan kendali X. Nilai input batas kendali yang digunakan berdasarkan spesifikasi dari industri dan variabilitas data sample dapat dilihat pada Tabel 47 berikut ini.
130 Tabel 47. Spesifikasi Nilai Batas Bawah dan Nilai Batas Atas di Industri No. Titik Kritis USL LSL UCL LCL Output 1. Suhu Transesterifikasi ( o C) 65 55 65,81 55,23 Baik 2. Lama Transesterifikasi (menit) 95 85 94,43 88,86 Baik 3. Suhu Separasi ( o C) 100 80 99,50 81,81 Baik 4. Lama Separasi (jam) 4,25 3,75 4,54 3,45 Baik 5. Suhu Air ( o C) 45 35 51,52 28,64 Baik 6. Perb. Volume Air dan Biodiesel 0,75 0,25 0,67 0,45 Baik Tampilan hasil penilaian kualitas proses SINKUAL-BIODIESEL disajikan pada Gambar 7.7 berikut ini. Gambar 7.7 Tampilan Hasil Penilaian Mutu Biodiesel dan Titik Kritis Proses 4. Input dan output proses pengemasan dan penyimpanan Output penilaian kualitas pengemasan dan penyimpanan berdasarkan input yang dimasukkan pada sistem dapat dilihat pada Tabel 48 di bawah ini.
131 Tabel 48. Input dan output penilaian pengemasan dan penyimpanan Atribut Input Sistem Output Sistem 1. Kualitas pengemasan - Tingkat keamanan kontainer qualifier Normal - Kebersihan qualifier Baik - Kekuatan qualifier Baik - Tingkat kedap udara qualifier Baik - Tingkat tembus cahaya qualifier Normal - Jenis bahan wadah qualifier Baik Baik 2. Kualitas penyimpanan - Suhu penyimpanan ( o C) 25 Baik - Lama penyimpanan (bulan) 1,5 Baik Baik Overall Hasil Penilaian Grade A Tampilan hasil penilaian kualitas pengemasan dan penyimpanan biodiesel SINKUAL-BIODIESEL disajikan pada Gambar 7.8 berikut ini Gambar 7.8 Tampilan Hasil Penilaian Kualitas Pengemasan dan Kualitas Penyimpanan
132 5. Hasil overall input dan output SINKUAL-BIODIESEL Output penilaian kualitas biodiesel secara keseluruhan mulai dari penentuan jenis minyak, bakan baku, proses serta pengemasan dan penyimpanan berdasarkan input yang dimasukkan pada sistem dapat dilihat pada Tabel 49 di bawah ini. Tabel 49. Input dan output overall penilaian SINKUAL-BIODIESEL Atribut Overall 1. Pemeriksaan kualitas bahan baku Diterima Grade B 2. Pemeriksaan kualitas proses Diterima Grade A 3. Pemeriksaan kualitas pengemasan dan peyimpanan Diterima Grade A Overall hasil Penilaian SINKUAL-BIODIESEL Diterima Grade A Tampilan overall (secara keseluruhan) penilaian SINKUAL-BIODIESEL berdasarkan input dan output keseluruhan proses yang dilakukan disajikan pada Gambar 7.9 berikut ini. Gambar 7.9 Tampilan Overall SINKUAL-BIODIESEL
133 7.2 Analisis Keluaran Sistem Penilaian secara keseluruhan SINKUAL-BIODIESEL dengan data-data input sebagaimana pada Gambar 7.9 diatas adalah sebagai berikut: 1. Pemeriksaan kualitas bahan baku = Diterima grade B 2. Pemeriksaan kualitas proses = Diterima grade A 3. Pemeriksaan kualitas pengemasan dan peyimpanan = Diterima grade A Berdasarkan hasil permeriksaan diatas, maka dilakukan penilaian secara keseluruhan proses yakni diterima grade A, selain itu sistem juga memberikan saran kepada pengguna berkaitan dengan pengendalian dan penjaminan mutu serta tindakan yang harus diambil. Pada penilaian diatas sistem memberikan saran untuk mempertahankan hasil yang diperoleh karena secara umum kualitas bahan baku dan proses produksi biodoesel hingga pengemasan dan penyimpanan yang dilakukan di PT. EAI ini telah baik, tetepi harus terus dilakukan pengedalian dan peningkatan kualitas. Sistem ini dikembangkan dengan tujuan untuk membantu para peneliti dan pihak pengendalian dan penjaminan mutu sehingg proses penilaian dan pengambilan keputusan dapat dilakukan dengan cepat. Pemberian grade pada penilaian kualitas minyak nabati dilakukan untuk memudahkan proses pengendalian kualitas, sehingga kualitas biodiesel yang dihasilkan dapat diketahui dengan lebih mudah. Bagi pihak pengawasan produksi juga dapat segela mengambil tindakan jika kualitas atau grade yang dihasilkan rendah. Kualitas bahan baku yang gunakan pada produksi yang dilakukan PT. EAI menggunakan minyak sawit fraksi stearin dengan kualitas sedang atau (grade B), kualitas prosesnya diterima baik (grade A), sedangkan kualitas pengemasan dan penyimpanan diterima baik (grade A), sehingga secara keseluruhan kualitas biodiesel yang diproduksi PT. EAI sudah baik dan sesuai dengan standar yang ditetapkan.