5.1 Perhitungan Neraca Massa
Neraca massa dinyatakan sebagai suatu perhitungan tepat atas seluruh komponen bahan masuk yang terakumulasi dan keluar dalam waktu tertentu. Hal ini didasarkan atas kesesuaian hukum kekekalan massa yang menyatakan bahwa massa tidak dapat dihilangkan atau dimusnahkan. Prinsip neraca massa yakni menciptakan sejumlah persamaan yang tidak saling bergantung satu sama lain namun jumlah dari persamaannya bersifat sama terhadap jumlah komposisi massa yang belum teridentifikasi. Persamaan neraca massa secara umum dinyatakan sebagai berikut
Massa masuk = massa keluar + massa yang terakumulasi
MA + MB + MC = MD + ME + MAkumulasi (2.1)
Bila tidak ada massa yang terakumulasi, maka persamaan menjadi:
Massa masuk = massa yang keluar
MA + MB + MC = MD + ME (2.2)
Kapasitas produksi: 28.080 kg/tahun ~ 30.953 ton/tahun Waktu Operasi : 312 hari/ tahun
Kapasitas Produksi: 312x3 = 936 Rendemen Produk
Dari dasar perhitungan neraca massa dengan basis hitung kecepatan bahan baku 100gr/hari dihasilkan perolehan produksi sebanyak 184 gr/hari. Atas dasar perhitungan neraca massa dengan kapasitas 28.000.000,27 gr/hari diperoleh kapasitas bahan baku sebagai berikut:
100gr/hari
184gr/hari x28.000 .000,27gr/hari = 15.217.391,451 gr/hari
= 15.217.391451kg/hari
~ 16.000 kg buah jeruk/hari Kapasitas produksi = 28.000.000,27 kg/hari
= 10.000 ton/tahun
Waktu operasi = 330 hari/tahun Satuan massa = kilogram (kg) Basis waktu = 1 hari = 24 jam
Komposisi data untuk setiap komponen dengan berat 100 gr buah jeruk dinyatakan sebagai berikut :
Komponen %
Berat Air 72
Protein 0,5
Lemak 0,1
Vitamin A 0,019
Vitamin C 0,05
Sukrosa 5,3
Kulit jeruk, biji, 22,031
serat dan impurities 100 % berat 3.5.1 Belt Conveyor
Fungsi : ditujukan untuk pengangkutan buah jeruk menuju mesin ekstraktor dan ditujukan sebagai tahap pencucian buah jeruk dari pengotor.
1. Perbandingan antar massa buah jeruk masuk terhadap air pencuci sebesar 1:1 2. - Kadar pengotor sebesar 0,5 % massa buah jeruk.
- Massa air pencuci yang terbawa dalam matriks buah jeruk sebesar 10 % Massa buah jeruk.
Perhitungan:
Massa buah jeruk = 16.000 kg/hari, terdiri dari:
- Air = 72 % x 16.000 kg = 11.520 kg - Protein = 0,5 % x 16.000 kg = 80 kg - Lemak = 0,1 % x 16.000 kg = 16 kg - Vitamin A = 0.019 % x 16.000 kg = 3,04 kg - Vitamin C = 0,05 % x 16.000 kg = 8 kg - Sukrosa = 5,3 % x 16.000 kg = 848 kg - Kulit Jeruk = 19,2 % x 16.000 kg = 3.072 kg - Pengotor = 0,5 % x 16.000 kg = 80 kg - Biji, serat = 2,331 % x 16.000 kg = 372,96 kg
TOTAL = 16.000 kg Melalui sejumlah data perhitungan diatas maka:
- Massa air cucian yang digunakan = 100 % x 16. 000 kg / hari
= 16.000 kg / hari
- Massa air yang tertahan dalam matriks buah jeruk = 10 % x 16.000 kg/hari
= 1600 kg/hari
- Total massa air dalam buah jeruk setelah pencucian = (11.520 +1600) kg/hari
= 13.120 gr/hari
Komponen Masuk (kg/hari) Komponen Keluar (kg/hari)
Air 11.520 Air 13.120
Protein 80 Protein 80
Lemak 16 Lemak 16
Vitamin A 3,04 Vitamin A 3,04
Vitamin C 8 Vitamin C 8
Sukrosa 848 Sukrosa 848
Kulit Jeruk 3.072 Kulit jeruk 3.072
Pengotor 80 Biji dan serat 372,96
Biji dan serat 372,96
Air pencuci 16.000 Air cucian 14.400
Pengotor 80
32.000 32.000
3.5.2 Ekstraktor
Fungsi : ditujukan dalam pengambilan sari buah jeruk melalui proses pengepresan 1. Kadar essential oil = 2,3% massa kulit jeruk
2. Air jeruk yang keluar dari mesin ekstraktor sebesar 90% dari massa buah jeruk masuk dan 10% air jeruk tertahan dalam ampas jeruk
3. 90% massa essential oil terbawa dalam aliran air jeruk yang keluar ekstraktor Perhitungan:
Massa kulit jeruk = 2980 kg
Massa essential oil = 2,3 % x 2980 kg
= 68,54 kg
Massa essential oil yang teTikut dalam aliranair jeruk keluar ekstraktor:
= 90 % x 68,54 kg
= 61,686 kg
Ampas jeruk yang keluar ekstraktor terdiri dari:
- Air = 10% x 13.120 kg = 1.312 kg - Protein = 10% x 80kg = 8 kg - Lemak = 10% x 16 kg = 1,6 kg - Vitamin A = 10% x 3,04 kg = 0,304 kg
- Vitamin C = 10% x 8 kg = 0,8 kg - Sukrosa = l0% x 848 kg = 84,8 kg - Kulit Jeruk =(2980-61,686)kg = 2.918,314kg - Biji, serat = 372,96 kg
TOTAL = 4.698,778 kg Aliran air jeruk keluar ekstraktor terdiri dari:
- Air = 90% x 13.120 kg = 11.808 kg - Protein = 90% x 80 kg = 72 kg - Lemak = 90% x 16 kg = 14,4 kg - Vitamin A = 90% x 3,04 kg = 2,736 kg - Vitamin C = 90% x 8 kg = 7,2 kg - Sukrosa = 90% x 848 kg = 763,2kg - Essential oil = 61,686 kg
TOTAL = 12.729,222 kg
Komponen Masuk (kg/hari) Komponen Keluar (kg/hari) Buah jeruk :
Air 13.120
Air jeruk :
Air 11.808
Protein 80 Protein 72
Lemak 16 Lemak 14,4
Vitamin a 3,04 Vitamin a 2,736
Vitamin c 8 Vitamin c 7,2
sukrosa 848 sukrosa 763,2
Kulit jeruk 3.072 Essential oil 61,686
Biji dan serat 372,96
Ampas jeruk : Air
Protein Lemak Vitamin A
1.312 8 1,6 0,304
Vitamin C Sukrosa Kulit Jeruk Biji Dan Serat
0,8 84,8 2.918,314 372,96
17.520 17.520
3.5.3 Mixer
Fungsi : ditujukan dalam pencampuran sejumlah bahan tambahan dengan slurry jeruk Data perbandingan antar air jeruk yang masuk terhadap sejumlah bahan tambahan yakni sebesar 1:1
Komposisi sejumlah komponen bahan tambahan yang ditambahkan ke dalam mixer dinyatakan sebagai berikut:
Komponen: % berat
Gula 80,19
Citric acid 10,00
Bubuk flavor 5,77
Beatrice food 2,54
Tricalcium phosphate 1,33
Asam ascorbat 0,12
Pewama 0,05 TOTAL 100 % berat
Massa air jeruk = 11.780,7180 kg
Massa gula yang ditambahkan = (80,19 % x 11.780,7180) kg
= 9.446,9577642 kg
Massa komponen bahan tambahan lain = (% berat x massa air jeruk) kg
Komponen Masuk (kg/hari) Komponen Keluar (kg/hari) Air jeruk :
Air Protein Lemak Vitamin a Vitamin c Sukrosa Essential oil
11.808 72 14,4 2,736 7,2 763,2 61,686
Air Protein Lemak Vitamin a Vitamin c Sukrosa Essential oil Gula
Citric acid Bubuk flavor Beatrice food Tricalcium phosphate Asam ascorbat Pewarna
11.808 72 14,4 2,736 7,2 763,2 61,686 8.675.1786 1088,2719 633,2880 279,4920 144,0873 10,7737 4,2926 Gula
Citric acid Bubuk flavor Beatrice food Tricalcium phosphate Asam ascorbat Pewarna
8.675.1786 1088,2719 633,2880 279,4920 144,0873 10,7737 4,2926
86.766.675 86.766.675
3.5.4 Tangki penampung 1
Fungsi : ditujukan sebagai media pencampuran sebanyak 50% total air jeruk yang keluar dari mixer dan air proses kemudian dikemas dalam bentuk produk cair
Data perbandingan antar air jeruk yang masuk terhadap air proses yang masuk kedalam tangki penampung 1 yakni sebesar 1:1
Perhitungan:
Massa air jeruk keluar mixer = 86.766.675 kg
Massa air jeruk masuk tangki penampung 1 = 50 % x 86.766.675 kg
= 43.383,337,5 kg
Massa air proses masuk tangki penampung I = 100 % x 43.377,433715 kg
= 43.383,337,5 kg
Komponen Masuk (gr/hari) Komponen Keluar (gr/hari) Air jeruk :
Air Protein Lemak Vitamin a Vitamin c Sukrosa Essential oil Gula
Citric acid Bubuk flavor Beatrice food Tricalcium phosphate Asam ascorbat Pewarna
5.904 36 7,2 1,368 3,6 381,6 30,843 4.337.589,3 544,10895 316,644 139,746 72,04365 5,38685 2,1463
Air jeruk : Air Protein Lemak Vitamin a Vitamin c Sukrosa Essential oil Gula
Citric acid Bubuk flavor Beatrice food Tricalcium phosphate Asam ascorbat Pewarna
82.475.545 36
7,2 1,368 3,6 381,6 30,843 4.337.589,3 544,10895 316,644 139,746 72,04365 5,38685 2,1463 Air proses 43.383,337,5
86.766.675 86.766.675
Jadi untuk produk jus jeruk yang dihasilkan sebesar 86.766.675 Kg.
3.5.5 Conjugate Heat Transfer Head Fire
Fungsi : untuk memanaskan 50% air jeruk yang keluar dari tangki penampungan 1 hingga diperoleh larutan jeruk yang steril
1. Solubility citric acid dan gula yang terkandung dalam air dinyatakan sebagai berikut :
Solubilitas citric acid = 207,7gr citric acid 100gr H20 Solubilitas gula = 180gr citric acid
100gr H20
2. Essential oil (Fuel) yang menguap seluruhnya dalam Conjugate Heat Transfer air jeruk yang masuk terdiri atas:
Air Protein Lemak Vitamin a Vitamin c Sukrosa Essential oil Gula
Citric acid Bubuk flavor Beatrice food
Tricalcium phosphate Asam ascorbat
= 5.904Kg
= 36Kg
= 7,2Kg
= 1,368Kg
= 3,6Kg
= 381,6Kg
= 30,843Kg
= 4.337.589,3Kg
= 544,10895Kg
= 316,644Kg
= 139,746Kg
= 72,04365Kg
= 5,38685Kg
Pewarna = 2,1463Kg
Total = 43.383,337,5Kg
Massa air jeruk masuk = 5.904 Kg
Perbandingan solubility citric acid dalam air jeruk terhadap solubilitas data yakni:
544,10895
5.904 < 207,7gr citric acid
100gr H2O = 0,0921 < 2,077
Karena nilai yang dihasilkan lebih kecil maka terjadi penguapan air Kadar air dalam larutan citric acid = 544,10895
207,7 x100
=261,9686 Kg
Perbandingan antar solubilitas gula dalam air jeruk terhadap solubilitas data dinyatakan sebagai berikut : 4.337 .589,3
5.904 > 180gr citric acid
100gr H2O = 734,686 > 1,8
Solubilitas gula dalam air lebih besar daripada solubilitas gula menurut data sehingga tidak ada air yang teruapkan.
Kadar air dalam larutan gula = 4.337 .589,3 180 x100
= 2.409.771,83 Kg
Kadar air dalam larutan gula dan citric acid = 261,9686 Kg + 2.409.771,83 Kg
= 2.410.033,7986Kg
Massa air menguap = massa air masuk dari feed - massa air dalam larutan gula dan citric acid
= ( 5.904 .000 - 2.410.033,7986)Kg = 3.493.966,2Kg
Komponen Masuk (Kg/hari) Komponen Keluar (Kg/hari) Air jeruk :
Air Protein Lemak Vitamin a Vitamin c
5.904.000 36
7,2 1,368 3,6
Vapor : Uap + Fuel (Essential oil) Air jeruk : Air
3.493.966,2 30,843
2.410.033,7986
Sukrosa Essential oil Gula
Citric acid Bubuk flavor Beatrice food Tricalcium phosphate Asam ascorbat Pewarna
381,6 30,843 4.337.589,3 544,10895 316,644 139,746 72,04365 5,38685 2,1463
Protein Lemak Vitamin a Vitamin c Sukrosa Gula Citric acid Bubuk flavor Beatrice food Tricalcium phosphate Asam ascorbat Pewarna
36 7,2 1,368 3,6 381,6 4.337.589,3 544,10895 316,644 139,746 72,04365 5,38685 2,1463
10.243.130 10.243.130
