Lampiran a Neraca Massa

1 4

110

13

1115

9

5

121416

17

327 8 10

18

1920

6

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Pembuatan pabrik maltodextrin dari pati tapioka menggunakan enzim α-amilase direncanakan dengan kapasitas 100.000 ton/tahun. Skema neraca massa dapat dilihat sebagai berikut :

Komponen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Starch √ √ √ √ √Ash √ √ √ √ √Fiber √ √ √ √ √H2O √ √ √ √ √ √Karbon aktif √ √ √H+ √ √ √ √Cl- √ √ √ √Na+ √ √ √ √OH- √ √ √ √Maltodextrin √Udara Kering

DC

Hoding Tank

Kation exchanger

Anion exchanger

Spray

Tangki

Bahan bakuMixer

Filter PressReaktor

Evaporator

Tangki

Penyimpanan

Komponen 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20StarchAshFiberKarbon aktifH2O √ √ √ √ √ √H+ √ √Cl- √ √ √Na+ √ √

OH- √ √ √Maltodextrin √ √ √ √ √Udara Kering

√ √

A. Arus

Arus 1 : aliran umpan pati tapioka (G-01)

Arus 2 : aliran umpan H2O

Arus 3 : aliran pengatur pH NaOH

Arus 4 : aliran slurry keluar mixing tank (MT-01)

Arus 5 : aliran HCl masuk reaktor

Arus 6 : aliran produk keluar reaktor (R-01)

Arus 7 : Aliran karbon aktif masuk decolorization tank (DC-01)

Arus 8 : aliran HCl masuk decolorization tank (DC-01)

Arus 9 : produk keluar decolorization tank (DC-01)

Arus 10: aliran cake keluar filter press (FP-01)

Arus 11: aliran filtrat keluar filter press (FP-01) menuju kation exchanger (CX-01)

Arus 12: aliran Na+ dan H+ keluar dari produk (CX-01)

Arus 13: aliran produk masuk anion exchanger (AX-01)

Arus 14 : aliran OH- dan Cl- keluar dari produk (AX-01)

Arus 15 : aliran produk masuk evaporator (EV-01)

Arus 16 : aliran air keluar evaporator (EV-01)

Arus 17 : aliran produk menuju spray dryer (SD-01)

Arus 18 : aliran udara kering menuju spray dryer (SD-01)

Arus 19 : aliran udara keluar spry dryer (SD-01)

Arus 20 : aliran produk menuju gudang

B. Data-data yang diketahui:

Kapasitas produksi : 100.000 ton/tahun

1 tahun : 330 hari

1 hari : 24 jam

Kapasitas produksi per jam : 100.000

tontah un

× 1000kgton

330h ari

tahun×

24 jamh ari

= 12626.26 kg/jam

Kadar maltodextrin dalam spek 94% 94% = produk maltodextrin

produk total

Produk maltodextrin = 12626.26 kg/jam x 94%

= 11363.634 kg/jam

= 23.67 kmol/jam

Berat Molekul

Komponen Berat Molekul (kg/kmol)

Pati Tapioka 3300

Air (H2O) 18

Maltodextrin 480

NaOH 40

HCl 36

Reaksi

3 (C6H10O5)20 + 20 H2O 20 C18H32O16

C. Bahan Baku

Spesifikasi pati tapioka

Starch : 75%

Mositure : 12%

Raw Fibre : 5%

Ash : 0.6%

Spesifikasi air

Air proses (H2O) : 100%

D. Produk

Spesifikasi produk maltodextrin yang diinginkan

Maltodextrin : 94%

Air : 0.8 %

Polisakarida : 5%

Perhitungan Bahan baku yang dibutuhkan =

3 (C6H10O5)20 + 20 H2O 20 C18H32O16

M - 1776.992

R 3.55 23.67 23.67

S - 1750.73 23.67

Mol pati awal (feed) yang masuk reaktor = 10077

x 3.55 kmol

= 4.61

3 (C6H10O5)20 + 20 H2O 20 C18H32O16

M 4.61 1776.992

R 3.55 23.67 23.67

S 1.06 1750.73 23.67

Massa pati yang dibutuhkan = 4.61 kmol /jam x 3300 kg/kmol

= 15213 kg/jam

Starch : 85% = 15213 kg/jam

Mositure (H2O) : 12% /75% x 15213 kg/jam = 2434.08 kg/jam

Raw Fibre : 5% / 75% x 15213 kg/jam = 1014.2 kg / jam

Ash : 0.2% / 75% x 15213 kg/jam = 121.704 kg/jam

Total tepung tapioka = 18782.98 kg/jam

Perhitungan Neraca Massa Tiap – Tiap Alat

1. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Mixer (MX-01)

Fungsi mixer (R-01) adalah mencampurkan pati tapioka 30% dengan air (H2O) 70%

dengan diikuti penambahan dan NaOH sebagai pengatur pH.

Tidak terjadi reaksi kimia

Basis perhitungan untuk 1 jam operasi:

Neraca Massa Total

Massa (arus 4) = Massa (arus 1) + Massa (arus 2) + Massa (arus 3)

Kebutuhan Slurry tapioka dalam MT-01

Produk maltodextrin yang terbentuk = 11363.634 kg/jam

Pati taipoka 30 % : 15213 kg/jam

Air (H2O) 70% : 7/3× 15213 kg/jam = 35497 kg/jam

Densitas slurry pati = 1076.25 kg /m3

Volume slurry = 35497 kg/jam/1076.25 kg /m3

= 32.98211 m3/jam = 32982.11 liter/jam

MX-01

1

32

4

Arus 1 terdiri atas :

Starch : 85% = 15213 kg/jam

Mositure (H2O) : 12% /85% x 15213 kg/jam = 2434.08 kg/jam

Raw Fibre : 5% / 85% x 15213 kg/jam = 1014.2 kg / jam

Ash : 0.2% / 85% x 15213 kg/jam = 121.704 kg/jam

Massa (arus 1) = 18782.98 kg/jam


H2O yang ditambahkan ke slurry

Massa pati (30%) = 15213 kg/jam

Massa H2O dalam slurry (70%) = 7/3× 15213 kg/jam

= 35497 kg/jam

Massa H2O yang ditambahkan = 35497 kg/jam - 2434.08 kg/jam

= 31985.863 kg/jam

Massa (arus 2) = 33062.92 kg/jam


a. Kebutuhan NaOH

pH pati tapioka adalah 4,5-7 selanjutnya diatur menjadi 7, maka NaOH yang ditambahkan

pH rata-rata slurry tapioka = 5,75

[H+] slurry tapioka = 5 +log 5,58 = 5,58 x 10-5 M

Jumlah mol H+ = volume x kemolaran H+

= 30414.9 liter x 1,58.10-5 M

= 0,52 mol

Untuk mencapai pH larutan 7 maka konsentrasi H+ adalah 1 x 10-7 M


= 30414.9 liter x 1.10-7 M

= 0,00344 kmol

Jumlah mol H+ yang dibutuhkan = jumlah mol H+ awal –jumlah mol H+ akhir

= 0,52 kmol – 0,00344 kmol

= 0,51656 kmol

Ion H+ yang bereaksi dengan NaOH berdasarkan persamaan reaksi berikut

H+(aq) + NaOH(aq) Na+(aq) + H2O(l)

Jumlah mol NaOH = jumlah kmol H+ = 0,51656 kmol

Massa NaOH = kMol × BM

= 0,51656 kmol × 40 g/mol

= 20.6624 kg/jam

NaOH kemurnian 99% = 20.6624/99% kg/jam

= 22.708 kg/jam

Massa (arus 3) = Massa NaOH

= 20.8711 kg/jam


pati 30 % berat

H2O 70 % berat

Massa (arus 4) = (arus 1) + (arus 2) + (arus 3)

= 18782.98 kg + 33062.92 kg +22.708 kg

= 51868.60 kg/jam

Tabel Neraca Massa di Sekitar Mixer

Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 4

Pati 15213 15213

Ash 121.704 121.704

Fiber 1014.2 1014.2

H2O 2434.08 33062.92 35497

NaOH 20.8711 20.8711

Total 12071.777 33062.92 20.8711 45155.567

45155.567 45155.567

2. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Reaktor (R-01)

Fungsi reaktor (R-01) adalah mereaksikan pati dengan air.

Konversi reaksi sakarifikasi sebesar 77 %.

Basis perhitungan untuk 1 jam operasi

Basis 100 kmol

a. Menghitung Arus 5kebutuhan HCl untuk mengatur slurry pati dalam reaktor

Untuk mengopimalkan reaksi, pH slurry pati di dalam reaktor diturunkkan dari 7 menjadi 5

pH rata-rata slurry = 7

[H+] sirup Glukosa = -log [H+] = -log [7]

= 1 x 10-7 M


= 30414.9 liter x 1 x 10-7 M

= 0.0030415 mol

Untuk mencapai pH 5 maka konsentrasi

[H+] sirup Glukosa = 1 x 10-5 M


= 30414.9 liter x 1.10-5 M

= 0,30415 kmol

Jumlah mol H+ yang dibutuhkan = jumlah kmol H+ akhir –jumlah kmol H+ awal

= 0,30415 kmol - 0.0030415 kmol

= 0.3011085 kmol

Jumlah mol HCl 30% = jumlah kmol H+ = 0.3011085 kmol / 30%

= 1.003 kmol

Kebutuhan dalam kg = 1.003 kmol x 36 kg/kmol

= 36.133 kg/jam

b. Menghitung Arus 6

Maltodextrin yang terbentuk dari reaksi. Pati masuk : 14028.89 Kg / jam

3300 kg /kmol =4.25 kmol/jam

Reaksi

3 (C6H10O5)20 + 20 H2O 20 C18H32O16

M 4.61 1776.992

R 3.55 23.67 23.67

S 1.06 1750.73 23.67

Maltodextrin yang terbentuk = 23. 67 kmol/jam x 460 kg/kmol = 11363.634 kg/jam

H2O sisa = 1750.73 kmol/jam x 18 kg/kmol = 31513.14 kg/jam

Pati sisa = 1,06 kmol/jam x 3300 = 1122kg / jam


Arus 4 Arus 5 Arus 6

Pati 15213 1122

Ash 121.704 121.704

Fiber 1014.2 1014.2

H2O 35497 31513.14

NaOH 20.8711 20.8711

HCl 36.133 36.133

Maltodextrin 11363.634

Total 45155.567 36.113 45191.68

45191.68 45191.68

3. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Decolorized Tank (DC-01) Fungsi Decolrized Tank (DC-01) adalah mencuci hasil maltodextrin yang terbentuk

dengan karbon aktif sebesar 0.002 kg/liter liter dengan diikuti penambahan HCl sebagai

pengatur PH agar enzim di dalam slurry menjadi tidak aktif.

Tidak terjadi reaksi kimia


a. Menghitung Arus 7

Densitas maltodextrin = 1.55 kg/l

Maltodextrin yang terbentuk 11363.634 kg/jam / 1.55 kg/l = 8145.97 l/jam

Kebutuhan karbon aktif untuk maltodextrin

0.002 kg/liter x 8145.97 l/jam= 16.29 kg/jam

Kebutuhan karbon aktif adalah 16.29 kg/jam

b. Menghitung Arus 8Maltodextrin dan air yang terbentuk = 39659.11 liter. Untuk menginaktifasi enzim

dibutuhkan pH 4

pH awal adalah 5, maka konsentrasi



= 39659.11 liter x 1.10-5 M

= 0.3965 kmol

Untuk mencapai pH 4, maka konsentrasi

DC-016 9

7 8



= 39659.11 liter x 1.10-4 M

= 3.965 kmol

Jumlah mol H+ yang dibutuhkan = jumlah kmol H+ akhir –jumlah kmol H+ awal

= 3.965 kmol – 0.3965 kmol

= 3.56 kmol

Jumlah mol HCl 30% = jumlah kmol H+ 3.56 kmol / 30%

= 11.89 kmol

Kebutuhan dalam kg = 11.89 kmol x 36 kg/kmol

= 428.22 kg/jam



Pati 1122 1122

Ash 121.704 121.704

Fiber 1014.2 1014.2

H2O 31513.14 31513.14

NaOH 20.8711 20.8711

HCl 36.133 428.22 464.353

Maltodextrin 11363.634 11363.634

Karbon Aktif 16.29 16.29

Total 45191.68 16.29 428.22

45636.19 45636.19

4. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Filter Press (FP-01)

Fungsi Filter press (FP-01) adalah memisahkan slurry maltodextrin dari komponen-

komponen lain.

Kekeringan cake keluar rotary drum vacuum filter sebesar 70%

Menghitung porositas maltodextrin

ρbulk maltodextrin = 0.489 kg/liter

ρtrue maltodextrin = 1.55 kg/liter

ρbulk = massa solid

volume solid+volumerongga= Ms

Vs+Vr = 0,5 kg/liter

ρtrue = massa solidvolume solid

=MsVs

=1,41 kg / liter

Ms = 1,41 Vs

1,41VsVs+Vr

=0,5

0,5 Vs +0,5 Vr = 1,41 Vs

0,5 Vr = 0.91 Vs

Vs = 0.43 Vr

Porositas = Vr

Vs+Vr= Vr

0.43 Vr+Vr = 0.699

Menghitung massa filtrat yang terikut dalam rongga cake per satuan waktu

(1 jam)

Komponen filtrat yang terikut dalam cake adalah ash, pati, karbon aktif, dan H2O

Massa maltodextrin dalam slurry (arus 9) = 12626,26 kg/jam

Volume maltodextrin = massa cake

ρ bulk =

2626,26 kg0,489 kg /liter

= 5370.675 liter

Volume rongga = porositas × volume maltodextrin

= 0.699 × 5370.675 liter

= 3705.766 liter

Data densitas :

ρ karbon aktif = 0.48 kg/liter

ρ ash = 2.46 kg/liter

ρ pati = 1.5 kg/liter

ρ fiber = 0.65 kg/liter

ρ H2O = 1 kg/liter

ρ NaOH = 2.13 kg/liter

ρ HCl = 1.14 kg/liter

%vol.karbon aktif =

massa karbonaktifρ karbonaktif


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2Oρ H 2O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x100%

= 16.290.75

16.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 0.063%

Volume karbon aktif = % volume karbon aktif × Volume rongga

= 0.23% × 3705.766 liter

= 2.34 liter

Massa karbon aktif = 2.34 liter x 0.48 kg/liter

= 1.129 kg/jam

%vol.ash =

massa ashρ ash


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2Oρ H 2O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x100%

= 121.704

2.4616.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 0.14%

Volume ash = % volume ash × Volume rongga

= 0.14% × 3705.766 liter

= 5.34 liter

Massa ash = 23.5liter x 2.46 kg/liter

= 57.92 kg/jam

%vol.pati =

massa patiρ pati


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2Oρ H 2O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x100%

= 11221.5

16.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 3.05%

Volume pati = % volume ash × Volume rongga

= 2.15% × 3705.766 liter

= 78.18 liter

Massa pati = 78.18 liter x 1.5 kg/liter

= 117.27 kg/jam

%vol.fiber =

massa fiberρ fiber


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2 Oρ H 2 O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x100%

= 1014.2

0.6516.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 4.54 %

Volume fiber = % volume ash × Volume rongga

= 4.54 % × 3705.766 liter

= 168.5 liter

Massa fiber = 168.5 liter x 0.65 kg/liter

= 109.525 kg/jam

%vol.air =

massa airρair


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2Oρ H 2O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x100%

= 31513.14

116.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 91.84 %

Volume air = % volume air × Volume rongga

= 91.84 % × 3705.766 liter

= 3403.6 liter

Massa air = 3403.6 liter x 1 kg/liter

= 3403.6 kg/jam

%vol NaOH=

massa NaOHρ NaOH


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2Oρ H 2O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x 100%

=

20.87112.13

16.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 0.028%

Volume NaOH = % volume NaOH × Volume rongga

= 0.028 % × 3705.766 liter

= 1.0633 liter

Massa NaOH = 1.0633 liter x 2.13 kg/liter

= 2.264 kg/jam

%vol HCl =

massa HClρ HCl


+massa ash

ρ ash+

massa patiρ pati

+massa fiber

ρ fiber+

massa H 2 Oρ H 2 O

+massa NaOH

ρ NaOH+

massa HClρ HCl

x 100%

=

464.3531.14

16.290.75

+121.704

2.46+

11221.5

+1014.2

0.65+

31513.141

+20.8711

2.13+

464.3531.14

x 100%

= 1.18%

Volume HCl = % volume HCl × Volume rongga

= 1.18% × 3705.766 liter

= 44 liter

Massa HCl = 44 liter x 1.14 kg/liter

= 50.16 kg/jam

Massa filtrat yang terikut dalam rongga cake = 50.16 kg + 2.26 kg + 3403.6 kg + 109.52 kg +

117.27 kg + 57.92 +1.12

= 3741.855 kg

Menghitung % massa komponen filtrat dalam rongga

% massa karbon aktif = Massa karbonaktif

Massa filtrat yang terikut dalam rongga cake × 100 %

= 1.12 kg

3741.855 kg × 100 %

= 0.029 %

% massa ash = Massa ash


= 57.93 kg

3741.855 kg × 100 %

= 1.54 %

% massa pati = Massa pati


= 117.27 kg

3741.855 kg × 100 % = 2.12%

% massa fiber = Massa fiber


= 109.525 kg

3741.855 kg × 100 % = 1.91 %

% massa H2O = Massa H 2O


= 3403.6 kg

3741.855 kg × 100 % = 90.94 %

% massa NaOH = Massa NaOH


= 2.26 kg

3741.855 kg × 100 % = 0.060 %

% massa HCl = Massa HCl


= 50.16 kg

3741.855 kg × 100 % = 1.13 %



Pati 1122 1086.9936 3.5

Ash 121.704 119.829758 1.87

Fiber 1014.2 1012.2 2.5

H2O 31513.14 2855.09048 28658.04

NaOH 20.8711 20.8585773 0.01

HCl 464.353 459.105811 5.2

Maltodextrin 11363.634 11363.634

Karbon Aktif 16.29 16.2852759 0.0047

Total 45636 5542.850 40093.341

45636 45636

5. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Cation Exchanger (CE-01)

Fungsi cation exchanger (CE-01) adalah mengurangi jumlah kation (Na+) yang ada

dalam produk maltodextrin sekaligus untuk demineralisasi dan decolorisasi sirup.

Resin yang digunakan adalah resin organik yang mempunyai gugus aktif SO3H

(RSO3H). Resin ini termasuk jenis resin kation kuat(US patent 20100006091).


Reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah sebagai berikut

NaOH + RSO3H Na RSO3 + H2O

NaOH

Mol NaOH = Massa NaOH/ BM NaOH

= 0.0125 kg /40 kg/kmol

= 0,003125 kmol/jam

Reaksi :

NaOH + RSO3H Na RSO3 + H2O

0,003125 0,003125

Mol H2O yang keluar dari kation exchanger adalah 0,03125 kmol/jam.

Massa H2O = Mol H2O x BM H2O

= 0,003125 kmol/jam x 18 kg/kmol

= 0.005625 kg/jam

Massa H+ yang dilepaskan oleh resin = Mol H+ x BM H+


= 0,003125 kg/jam

Massa Na+ yang berikatan dengan resin = Mol Na2+x BM Na+

= 0,003125 x 23

= 0.0071875 kg/jam



Pati 3.5 3.5

Ash 1.87 1.87

CE-015

76

AE-016

9

8

Fiber 2.5 2.5

H2O 28658.04 0.005625 28658.04

NaOH 0.01

HCl 5.2471889 5.2471889

Maltodextrin 11363.634 11363.634

Karbon Aktif 0.0047241 0.0047241

Na+ yang

berikatan

dengan resin

0.00718

Total 40093.341 0.01252266 40093.29

40093.341 40093.341

6. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Anion Exchanger (AE-01)

Fungsi Anion exchanger (AE-01) adalah mengurangi jumlah anion (Cl-) yang ada

dalam produk fruktosa sekaligus untuk demineralisasi dan decolorisasi sirup.

Resin yang digunakan adalah resin anion lemah yaitu R-OH


Reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah sebagai berikut

HCl + R-OH R-Cl + H2O


Mol HCl = Massa HCl / BM HCl

= 5.247 kg /36 kg/kmol

= 0,146 kmol/jam

Reaksi :

HCl + R-OH R-Cl + H2O

0,146 0,146

Mol H2O yang keluar dari kation exchanger adalah 0.146 kmol/jam.

Massa H2O = Mol H2O x BM H2O


= 2.635 kg/jam

Massa OH- yang dilepaskan oleh resin = Mol OH- x BM OH-

= (Mol H2SO4) x BM OH-

= 0.146 kmol/jam x 17 kg/kmol

= 2.46 kg/jam

Massa Cl- yang berikatan dengan resin = Mol Cl- x BM Cl-

= 0.146 kmol/jam x 35 kg/kmol

= 5.27 kg/jam



Pati 3.5 3.5

Ash 1.87 1.87

Fiber 2.5 2.5

H2O 28658.04 28658.04

HCl 5.2471889

Maltodextrin 11363.634 11363.634

Karbon Aktif 0.0047241 0.0047241

Cl- yang

berikatan

dengan resin

5.247

Total 40093.29 5.247 40088.094

40093.341 40093.341

7. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Evaporator (E-01)

Fungsi Evaporator (E-01) adalah memekatkan konsentrasi produk dengan

menguapkan sebagian air yang ada dalam produk fruktosa.

Evaporator yang dipakai adalah vakum evaporator



Komponen :

Maltodextrin : 11363.634 kg/jam

Air (H2O) : 28658.04 kg/jam

Neraca Massa di sekitar evaporator

Larutan dipekatkan dari 30 % w padatan menjadi 70% w padatan keluar dari evaporator.

Arus 15 sebagian besar terdiri atas :

Maltodextrin : 11363.634 kg/jam

Air (H2O) : 28658.04 kg/jam

Air (H2O)arus 17 ; Air (H2O) arus 15 - Air (H2O) arus 16

Produk diuapkan airnya menjadi 70 % dari massa produk berarti

Massa produk (arus17) = massa produk (arus 15) x 70 %

= 40093.29 kg/jam x 70 %

= 28065.303 kg/jam


Massa Air (H2O) yang diuapkan 30% = 30 % x massa produk (arus 15)

= 30% x 40093.29kg/jam

= 12027.987 kg/jam



Pati 3.5 3.5

Ash 1.87 1.87

Fiber 2.5 2.5

H2O 28658.04 12027.987 16631

Maltodextrin 11363.634 11363.634

Karbon Aktif 0.0047241 0.0047241

Total 40088.094 12027.987 28002.65

40093.341 40093.341

8. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Spray Dryer (RD-01)

Fungsi Spray Dryer (SD-01) adalah menurunkan kadar air pada cake dari

59,42 % menjadi 5. % agar didapatkan padatan

Terdapat 9 % padatan maltodextrin yang terbawa udara pengering keluar Rotary Dryer.

Kadar maltodextrin minimal keluar Rotary Dryer 97 %

Udara pengering terdiri dari Air (H2O), Nitrogen (N2), dan Oksigen (O2).

Udara pengering terdistribusi hanya di arus 8 dan 9, Nitrogen dan Oksigen pada kedua

arus tersebut bersifat inert.

Komposisi udara pengering (% massa) = H2O (5 %), N2 (75,53 %) dan O2

(23,14 %)

Laju alir, komposisi dan humiditas udara pengering diperoleh dari neraca panas.

19

17 20

18

Neraca Massa Total

Massa (arus 17) + Massa (arus 18) = Massa (arus 19) + Massa (arus 20)

28002.65 + Massa (arus 18) = Massa (arus 19) + Massa (arus 20)

Massa (arus 19) = 28002.65 + Massa (arus 18) + Massa (arus 20)

Neraca Massa Komponen

Arus 17 terdiri atas:

Pati : 3,5 kg/jam

Ash : 1,87

Fiber : 2,5

H2O : 16631

Maltodextrin : 1136,.634

Karbon Aktif : 0,0047241


Perhitungan udara pengering yang dibutuhkan untuk pengeringan pada dryer.

Humidity udara keluar dryer pada suhu 87 oC dengan ketentuan relative humidity yang

diinginkan 50 % . Dengan menggunakan diagram psikometrik diperoleh udara keluar :

Y’19 = 0,205 kg uap air / kg uap kering

Humidity udara pengering masuk dryer pada suhu 150 oC dengan ketentuan relative humidity

yang diinginkan 5 % . Dengan menggunakan diagram psikometrik diperoleh udara pengering

masuk dryer :

Y’18 = 0,019 kg uap air / kg uap kering

Wg (Y0-Y1) = Ws ( X0 – X1)

Wg (0,205 – 0,019) = 28002,65 ( 59,42 – 5%)

Wg . 0,186 = 28002,65 x 54,42%

Wg = 81930,33 kg/jam

Dari perhitungan di atas, diperoleh laju alir udara pengering sebesar 81930,33 kg/jam

H2O

Massa H2O = % massa H2O × laju alir udara pengering

= 5% × 81930,33 kg/jam = 1680,16 kg/jam

N2

Massa N2 = % massa N2 × laju alir udara pengering

= 75,53% × 81930,33 kg/jam = 25380,48 kg/jam

O2

Massa O2 = % massa O2 × laju alir udara pengering

= 23,14% × 81930,33 kg/jam = 7775,77 kg/jam


Massa padatan maltodextrin arus 19 = 9 % × Massa padatan maltodextrin arus 17

= 9% × Massa (Pati + Ash + Fiber + Maltodextrin + Karbon Aktif)

= 9 % × (3,5 + 1,87 + 2,5 + 11363,634 + 0.0047241) kg/jam

= 1023,436 kg/jam

Komposisi padatan maltodextrin arus 19 (% massa) :

pati (0,0125 %)

Massa pati = % massa pati × massa padatan maltodextrin arus 19

= 0,0125 % × 1023,436 kg/jam

= 0,128 kg/jam

ash (6,68x10-3 %)

Massa ash = % massa ash × massa padatan maltodextrin arus 19

= 6,68x10-3 % × 1023,436 kg/jam

= 0,068 kg/jam

fiber (8,9x10-3 %)

Massa fiber = % massa fiber × massa padatan maltodextrin arus 19

= 8,9x10-3 % × 1023,436 kg/jam

= 0,091 kg/jam

maltodextrin (40,6 %)

Massa maltodextrin = % massa maltodextrin × massa padatan maltodextrin arus 19

= 40,6% × 1023,436 kg/jam

= 415,515 kg/jam

karbon aktif (1,69x10-5 %)

Massa karbon aktif = % massa karbon aktif × massa padatan maltodextrin arus 19

= 1,69x10-5 % × 1023,436 kg/jam

= 0,000173 kg/jam


Pati

Massa Pati = Massa Pati (arus 17) – Massa Pati (arus 19)

= 3,5 kg/jam – 0,128 kg/jam

= 3,372 kg/jam

Ash

Massa Ash = Massa Ash (arus 17) – Massa Ash (arus 19)

= 1,87 kg/jam – 0,068 kg/jam

= 1,802 kg/jam

Fiber

Massa Fiber = Massa fiber (arus 17) – Massa fiber (arus 19)

= 2,5 kg – 0,091 kg/jam

= 2, 409 kg/jam

maltodextrin

Massa maltodextrin = Massa maltodextrin (arus 17) – Massa maltodextrin (arus 19)

= 11363,634 kg/jam – 415,515 kg/jam

= 10948,119 kg/jam

Karbon aktif

Massa Karbon aktif = Massa Karbon aktif (arus 17) – Massa Karbon aktif (arus 19)

= 0,0047241 kg/jam – 0,000173 kg/jam

= 0,0045511 kg/jam

H2O

Massa H2O = Massa total arus 20 – massa (pati + ash + fiber + maltodextrin + karbon

aktif)

Massa total arus 20 = 100 %95 %

× Massa (pati + ash + fiber + maltodextrin + karbon aktif)

= 100 %95 %

× (3,372 + 1,802 + 2,049 + 10948,119 + 0,0045511) kg/jam

= 100 %95 %

× 10.955,9 kg/jam

= 11.532,52 kg/jam

Massa H2O = 11.532,52 – 10.955,9 kg/jam

= 576,626 kg/jam

Tabel Neraca Massa Overall di Sekitar Spray Dryer



Pati 3.5 0,128 3,372

Ash 1.87 0,068 1,802

Fiber 2.5 0,091 2, 409

H2O 16631 1182,846 14.925,556 576,598

N2 64844,22 64844,22

O2 19866,22 19866,22

Maltodextrin 11363.634 415,318 10948,119

Karbon Aktif 0.0047241 0,000173 0,0045511

Total 28002.65 88.852,27 102.322,39 11.532,53

113854,92 113854,92

9. Menghitung Neraca Massa di Sekitar Cyclone (CY-01)

Fungsi Cyclone (CY-01) adalah memisahkan padatan Maltodextrin yang terikut dalam

aliran udara keluar Spray Dryer.

Efisiensi Cyclone sebesar 90 %. Hal ini berarti 90 % padatan maltodextrin keluar Cyclone

(arus 22) dan 10 % padatan maltodextrin, Air, Nitrogen dan Oksigen (arus 21) dibuang ke

udara bebas.

Nitrogen dan Oksigen hanya terdistribusi pada arus 19 dan 21.

21

19 22

Neraca Massa Total

Massa (arus 19) = Massa (arus 21) + Massa (arus 22)

102.322,39 = Massa (arus 11) + Massa (arus 12)

Massa (arus 12) = 102.322,39 – Massa (arus 11)

Neraca Massa Komponen


Pati : 0,128

Ash : 0,068

Fiber : 0,091

H2O : 14912,54

N2 : 64844,22

O2 : 19866,22

Maltodextrin : 415,318

Karbon Aktif : 0,000173


Massa padatan maltodextrin arus 22 = 90% × Massa padatan maltodextrin arus 19

= 90% × Massa (pati + ash + fiber + maltodextrin + karbon aktif)

= 90% × (0,128 + 0,068 + 0,091 + 415,318 + 0,000173) kg/jam

= 0,9 × 415,606 kg/jam = 374,0454kg/jamKomposisi padatan maltodextrin arus 22 (% massa) :

pati (0,0125 %)

Massa pati = % massa pati × massa padatan maltodextrin arus 22

= 0,0125 % × 374,0454kg/jam

= 0,046751 kg/jam

ash (6,68x10-3 %)

Massa ash = % massa ash × massa padatan maltodextrin arus 22

= 6,68x10-3 % × 374,0454 kg/jam

= 0,024979 kg/jam

fiber (8,9x10-3 %)

Massa fiber = % massa fiber × massa padatan maltodextrin arus 22

= 8,9x10-3 % × 374,0454 kg/jam

= 0,033394 kg/jam

maltodextrin (40,6 %)

Massa maltodextrin = % massa maltodextrin × massa padatan maltodextrin arus 22

= 40,6% × 374,0454kg/jam

= 151,7903 kg/jam

karbon aktif (1,69x10-5 %)

Massa karbon aktif = % massa karbon aktif × massa padatan maltodextrin arus 22

= 1,69x10-5 % × 374,0454 kg/jam

= 0,000063 kg/jam


Pati

Massa Pati = Massa Pati (arus 19) – Massa Pati (arus 22)

= 0,128 kg/jam – 0,046751 kg/jam

= 0,081167 kg/jam Ash

Massa Ash = Massa Ash (arus 19) – Massa Ash (arus 22)

= 0,068 kg/jam – 0,024979 kg/jam

= 0,043366 kg/jam Fiber

Massa Fiber = Massa fiber (arus 19) – Massa fiber (arus 22)

= 0,091 kg – 0,000063 kg/jam

= 0,057976 kg/jam

maltodextrin

Massa maltodextrin = Massa maltodextrin (arus 19) – Massa maltodextrin (arus 22)

= 415,318 kg/jam – 151,7903 kg/jam

= 263,5279 kg/jam Karbon aktif

Massa Karbon aktif = Massa Karbon aktif (arus 19) – Massa Karbon aktif (arus 22)

= 0,000173 kg/jam – 0,033394 kg/jam = 0,00011 kg/jamH2O

Massa H2O = Massa H2O (arus 9)

= 14912,54 kg/jam

N2

Massa N2 = Massa N2 (arus 9)

= 64844,22 kg/jam

O2

Massa O2 = Massa O2 (arus 9)

= 19866,22 kg/jam

Tabel Neraca Massa Overall di Sekitar Cyclone



Pati 0,128 0,081 0,046751434

Ash 0,068 0,043 0,024978623

Fiber 0,091 0,058 0,033393881

H2O 14.925,556 14.925,556

N2 64844,22 64844,22

O2 19866,22 19866,22

Maltodextrin 415,318 263,528 151,7903388

Karbon Aktif 0,000173 0,00011 0,000063

Total 102.322,39 100051,4967 151,8955257

102.322,39 102.322,39

Tabel Neraca Massa Overall

Komponen Arus (kg/jam)

1 2 3 4

Pati 15213 15213

Ash 121.704 121.704

Fiber 1014.2 1014.2

H2O 2434.08 33062.92 35497

NaOH 20.8711 20.8711

HCl

N2

O2

Maltodextrin

Karbon Aktif

Na+ yang berikatan

dengan resin

Cl- yang berikatan

dengan resin

Total 12071.777 33062.92 20.8711 45155.567


5 6 7 8

Pati 1122

Ash 121.704

Fiber 1014.2

H2O 31513.14

NaOH 20.8711

HCl 36.133 36.133 428.22

N2

O2


Karbon Aktif 16.29

Na+ yang berikatan

dengan resin

Cl- yang berikatan

dengan resin

Total 36.133 45191.68 16.29 428.22


9 10 11 12

Pati 1122 1086.9936 3.5

Ash 121.704 119.829758 1.87

Fiber 1014.2 1012.2 2.5

H2O 31513.14 2855.09048 28658.04 0.005625

NaOH 20.8711 20.8585773 0.01

HCl 464.353 459.105811 5.2471889

N2

O2


Karbon Aktif 16.2852759 0.0047241

Na+ yang berikatan

dengan resin

0.00718

Cl- yang berikatan

dengan resin

Total 45636 5542.850 40093.341 0.01252266


13 14 15 16

Pati 3.5 3.5

Ash 1.87 1.87

Fiber 2.5 2.5

H2O 28658.04 28658.04 12027.987

NaOH

HCl 5.2471889

N2

O2 12027.987

Maltodextrin 11363.634 11363.634

Karbon Aktif 0.0047241 0.0047241

Na+ yang berikatan

dengan resin

Cl- yang berikatan

dengan resin

5.247

Total 40093.29 5.247 40088.094 12027.987


17 18 19 20

Pati 3.5 0,128 3,372

Ash 1.87 0,068 1,802

Fiber 2.5 0,091 2, 409

H2O 16631 1182,846 14.925,556 576,598

NaOH

N2 64844,22 64844,22

O2 19866,22 19866,22

Maltodextrin 11363.634 415,318 10948,119

Karbon Aktif 0.0047241 0,000173 0,0045511

Na+ yang berikatan

dengan resin

Cl- yang berikatan

dengan resin

Total 28002.65 88.852,27 102.322,39 11.532,53


21 22

Pati 0,081 0,046751434

Ash 0,043 0,024978623

Fiber 0,058 0,033393881

H2O 14.925,556

NaOH

N2 64844,22

O2 19866,22

Maltodextrin 263,528 151,7903388

Karbon Aktif 0,00011 0,000063

Na+ yang

berikatan

dengan resin

Cl- yang

berikatan

dengan resin

Total 100051,4967 151,8955257

Lampiran a Neraca Massa

Documents

Transcript of Lampiran a Neraca Massa