APPENDIX A NERACA MASSA DAN NERACA PANAS. A.1. Neraca Massa Kapasitas bahan baku = 500Kg/hari Tahap Pencampuran Adonan Opak Wafer Stick.

Transkripsi

1 APPENDIX A NERACA MASSA DAN NERACA PANAS A.1. Neraca Massa Kapasitas bahan baku = 500Kg/hari Tahap Pencampuran Adonan Opak Wafer Stick Bahan baku opak wafer stick Pencampuran Adonan Adonan yang tertinggal di mixer (0,01%) Masuk Formula opak wafer stick Bahan % Bahan Jumlah bahan yang dibutuhkan (Kg) Terigu Tapioka Air Minyak Gula Coklat bubuk Vanili bubuk Pewarna , ,03 0,01 1/100 x /100 x 500,4/100 x 500 3/100 x /100 x 500 0,03/100 x 500 0,01/100 x ,00 60,00 800,00 1,00 15,00 50,00 0,15 0,05 Lesitin 0,56 0,56/100 x 500,80 Total 1440,00 Keluar Adonan yang tertinggal di mesin = 0,01% x = 0,144 Kg Adonan yang keluar = ,144 = 1.439,856 Kg 57

2 58 Tahap Pencetakan dan Pemanggangan Uap air yang keluar Adonan wafer Pencetakan dan Pemanggangan Opak wafer Komposisi kandungan air dalam adonan opak wafer stick Masuk (Kg) Kadar air (%) Jumlah air (Kg) , ,3 0, ,1 0, ,5,75 0,15 4 0,006 0,05 5 0,005 Terigu Tapioka Air Minyak Gula pasir Coklat bubuk Vanili bubuk Pewarna Lesitin, Kadar air bahan dalam opak wafer stick: 0,11 Total 880,715 = 880,715/ 1.439,856 x 100% = 61,17 % Kadar air opak wafer stick yang dihasilkan berkadar air 3% 0,03 = x / (x + padatan kering) 0,03 = x / ( x + ( ,715) 0,03 = x / ( x + (559,1345) x = 0,03x + 16, ,97x = 16, x = 17,98 Kg opak wafer stick yang dihasilkan : 559, ,98 = 576,473 Kg uap air yang dikeluarkan = 880,715 17,98 = 863,487 Kg

3 59 Tahap Pendinginan Uap air yang keluar (0,05%) Masuk - Opak wafer stick yang dihasilkan dari pemanggangan = 576,473 Kg Keluar Opak wafer Pendinginan - Uap air yang keluar = 0,05% x 576,473 = 0,88 Kg Opak wafer - Opak wafer yang keluar = 576,473-0,88 = 576,1391Kg Tahap Pencampuran Pasta Coklat Bahan pasta coklat wafer stick Pencampuran Pasta Masuk : Pasta yang tertinggal di mixer (0,01%) Formula pasta wafer stick Gula pasir Margarin Minyak Coklat Susu bubuk Bahan % Bahan Jumlah bahan yang dibutuhkan (Kg) 14,34 14,34/100 x ,70 3,14 3,14/100 x ,70 6,41 6,41/100 x 500 3,05 6,37 6,37/100 x ,85 1,5 1,5/100 x 500 7,60 Essence 0,016 0,016/100 x 500 0,5 Total 159,15 Keluar :

4 - Pasta yang tertinggal di mixer = 0,01% x 159,15 = 0,0159 Kg - Pasta yang keluar = 159,15 0,0159 = 159,1341 Kg 60 Filling Pasta yang menempel (0,04%) Opak yang rusak (0,03%) Opak wafer stick filling Wafer stick pasta Masuk Opak wafer stick + pasta = 576, ,15 = 735,891 Kg Keluar - Pasta yang menempel = 0,04% x 159,15 = 0,0637 Kg - Opak yang rusak = 0,03% x 576,1391 = 0,178 kg - Wafer stick = 735,891 (0, ,178) = 735,056 Kg Tahap Pemotongan Wafer stick Pemotongan Wafer stick potongan Masuk - Wafer stick: 735,056 Kg Wafer patah (0,05%)

5 61 Keluar - Wafer stick yang patah = 0,05 % x 735,056 = 0,3675 kg - Wafer stick yang telah dipotong = 735,056-0,3675kg = 734,6051 Kg Tahap Pengemasan Wafer stick Masuk : - Wafer stick = 734,6051 Kg Keluar : Pengemasan - Wafer stick yang dikemas = 734,6051 Kg Wafer stick yang dikemas = gram - Setiap kemasan berisi 15 g, sehingga jumlah kemasan yang dihasilkan adalah : 15g = kemasan/hari A.. Neraca Panas Cp terigu Cp tapioka Cp air Cp minyak Cp gula Cp coklat bubuk Cp vanili Cp pewarna = 1,590 kj/kg o C = 1,895 kj/kg o C = 4,186 kj/kg o C = 1,670 kj/kg o C = 1,59 kj/kg o C = 1,33 kj/kg o C = 0,975 kj/kg o C = 1,51 kj/kg o C

6 Cp lesitin = 3,180 kj/kg o C 6 Cp adonan m total = m terigu +m tapioka +m air +m minyak + m gula +m coklat bubuk +m vanili + m pewarna + m lesitin = ,15 + 0,05 +,80 = Kg Cp adonan awal {mi x Cpi} mtotal = {(500 x 1,590) + (60 x 1,895) + (800 x 4,186) + (1 x 1,670) + ( 15x 1,59 ) + (50 x 1,33) + (0,15 x 0,975) + (0,05 x1,51) + (,80 x 3,180) } / = { ,8 + 0, , ,65 + 0, , ,904}/ = 3,7434 kj/kg o C Cp opak wafer stick m total = m air + m terigu +m tapioka +m minyak + m gula +m coklat bubuk +m vanili + m pewarna + m lesitin = (576, ,1345 ) + 436, , , , , , ,0437 +,446 = 17, ,1345 = 576,473 Kg Cp opak {mi x Cpi} mtotal

7 63 = {(436,838 x 1,590) + (5,4189x 1,895) + (17,98 x 4,186) + (10,4836 x 1,670) + ( 13,1047x 1,59 ) + (43,684 x 1,33) + (0,1310 x 0,975) + (0,0437 x1,51) + (,446 x 3,180) } / 576,473 = {694, , , , , , , , ,7789} / 576,473 = 1,6691 kj/kg o C Tahap Pemanggangan dan Pencetakan Suhu basis = 0 C Suhu adonan masuk = 5 C Suhu adonan keluar = 150 C Asumsi kehilangan panas = 5% Panas laten penguapan air pada suhu 100 C =.676,1 kj/kg Q Adonan (5 o C) Pemanggangan dan Pencetakan Opak wafer stick (150 o C) Uap air (100 o C) Q hilang Masuk Q adonan = m adonan x Cp adonan x (T masuk -0) = 1.439,8560 x 3,7434 x (5-0) = ,938 kj Keluar Q opak = m opak x Cp opak x (T keluar -0)

8 = 576,473 x 1,6691 x (150-0) = ,1 kj 64 Q uap air = m air x Hv = 863,484 x 676,1 = ,741 kj Q masuk = Q keluar Q adonan + Q = Q opak +Q uap air + Q hilang ,938 + Q = , ,741+0,05Q 0,95Q = ,038 Q = ,51 kj Tahap Pendinginan Suhu opak masuk = 150 o C Suhu opak keluar = 50 o C Opak wafer (150 o C) Pendinginan Opak wafer stick (50 o C) Uap air (100 o C) Masuk Q lepas Q opak = m opak x Cp opak x (T masuk -0) = 576,473 x 1,6691 x (150-0) = ,1 kj Keluar Q opak = m opak x Cp opak x (T keluar -0) = 576,1391 x 1,6691 x (50-0)

9 = ,6886 kj Q uap air = m air x Hv = 0,88 x 676,1 = 771,50 kj 65 Q masuk = Q keluar Q opak masuk = Q opak keluar +Q uap air + Q lepas ,1 = , ,50 + Q lepas = ,8 kj Q lepas

10 APPENDIX B KEBUTUHAN AIR, SPESIFIKASI POMPA AIR, TANDON DAN TANGKI SOLAR B.1 Air Total kebutuhan air untuk pabrik pengolahan wafer stick per bulan diperkirakan 53,9778m 3 /bulan. Perhitungan kebutuhan air sebagai berikut: Air untuk sanitasi mesin dan peralatan Mesin dan peralatan yang membutuhkan proses pencucian setiap harinya meliputi tangki pencampur adonan, 1 tangki pencampur pasta, 1 mesin penggiling gula dan 1 mesin wafer stick. Masing-masing mesin dan peralatan tersebut membutuhkan jumlah air pencuci yang berbeda. Total kebutuhan air pencuci mesin dan peralatan dapat dilihat pada Tabel B.1. dan rincian jumlah air yang dibutuhkan untuk setiap jenis mesin dan peralatan adalah sebagai berikut: a. Tangki pencampur adonan (jumlah = ) Kebutuhan air pencuci total = 15 L x = 30 L b. Tangki pencampur pasta (jumlah =1) Kebutuhan air pencuci total = 15 L c. Mesin wafer stick (jumlah = 1) Kebutuhan air pencuci = 15 L d. Tandon (jumlah = ) Untuk menguras tandon setiap bulan sekali = 150L 66

11 67 Tabel B.1. Total Kebutuhan Air Pencuci Mesin dan Peralatan Jenis Jumlah Total/hari Total/bulan (L) (L) Tangki pencampur adonan Tangki pencampur pasta Mesin wafer stick Tandon Total Air untuk pembersihan mesin dan peralatan yang dibutuhkan adalah liter/bulan = 1,71 m 3 /bulan. Air untuk sanitasi lingkungan kerja Luas bangunan = 500,94 m Ruang kosong (memerlukan pencucian lantai) = 40% x m² = 00,38 m² Area kosong seluas 80 m² dapat dibersihkan dengan menggunakan 50 L air. Kebutuhan air pencuci ruang = 00,38 m² x 60 L = 150,85 L = 80 m 0,1503 m 3 / hari = 3,9078 m 3 / bulan Air untuk proses produksi Kebutuhan air untuk produks i setiap harinya adalah 800 kg/hari. Jika densitas air adalah 1000kg/m 3 maka volume air adalah 0,8 m 3 /hari = 0,8 m 3 /bulan. Air untuk menyirami taman Asumsi 150 L = 0,15 m 3 /hari = 3,9 m 3/ bulan Air untuk sanitasi karyawan Kebutuhan air sanitasi seorang pekerja diasumsikan rata-rata 35 L/hari, maka kebutuhan air sanitasi untuk 6 orang = 190 L/hari = 0,,91 m 3 /hari = 3,66 m 3 /bulan. Total kebutuhan Air dapat dilihat pada Tabel B.

12 Tabel B.. Total Kebutuhan Air Sanitasi Penggunaan m 3 /bulan Mesin dan peralatan 1,7100 Lingkungan kerja 3,9078 Proses produksi 0,8000 Menyirami tanaman 3,9000 Keperluan karyawan 3,6600 Total 53,9778 Faktor cadangan air 10%, jadi total air yang dibutuhkan: = 53,9778+ (10% x 53,9778) = 59,3756 m 3 /bulan 68 B. Pompa Air Tandon air terdiri dari dua macam, yaitu tandon air atas dan tandon air bawah. Tandon air bawah direncanakan untuk menampung kebutuhan air selama tiga hari. Perhitungan pembuatan tandon air adalah sebagai berikut: - Volume air yang hendak disimpan = 59,3756 /6 hari x 3 hari = 6,8510 m 3 - Ruang kosong 10% = 0,6851 m 3 - Total volume tandon = volume total air + volume ruang kosong = 6,8510+0,6851 = 7,5361 m 3 - Asumsi tinggi = x diameter (D), maka ukuran tangki: V = ¼ x x D x D 7,5361 = ¼ x 3,14 x D 3 D 3 = 4,8001 D = 1,6869 m t = D = x (1,6869 m) = 3,3738 m = 3,5 m Tandon air atas direncanakan untuk menampung kebutuhan air selama satu hari. Perhitungan pembuatan tandon air adalah sebagai berikut: -Volume air yang hendak disimpan = 59,3756/6 hari x 1 hari

13 =,837 m 3 - Ruang kosong 10% = 0,84 m 3 - Total volume tandon = volume total air + volume ruang kosong =, ,84=,511 m 3 - Asumsi tinggi = x diameter (D), maka ukuran tangki: V = ¼ x x D x D,511 = ¼ x 3,14 x D 3 D 3 = 1,6001 D = 1,1696 m t = D = x (1,1696m) =,339 m,5 m Pompa yang dibutuhkan : 69 1m,5 m z1 8m Tandon air atas z Permukaan tanah 1 m 3,5 m Tandon air bawah

14 70 Jumlah air yang diperlukan untuk proses pengolahan paling banyak daripada yang lain, maka untuk mengalirkan air dari tandon ke dalam mixer dengan asumsi debit yang terbesar, untuk mengalirkan air sebanyak 0,5 m 3 setiap menit. Q = 0,5/ = 0,15 m 3 /menit = 7,5 m 3 /jam = 64,8305 ft 3 /jam = 0,0736 ft 3 /s Viskositas air () pada T = 5 º C = 880,637 x 10-6 Pa.s = 0,88 cps Densitas air () pada T = 5 º C = 997,1 kg/m 3 = 6,468 lb/ft 3 Berdasarkan Peter dan Timmerhaus (003), ukuran diameter pipa (D) adalah sebagai berikut: D = 3,9 x Q 0.45 ft 3 /s x 0.13 lb/ft 3 = 3,9 x (0,0736) 0.45 ft 3 /s x (6,468) 0.13 lb/ft 3 =,06 inch inch Diameter commercial steel pipe inch (schedule 40) adalah 0,055 m. Perhitungan laju alir air: 3 Q,837m / 3600s u 0,93m / s A 1 (0,055) m 4 Perhitungan bilangan Reynolds (N Re ): 3 x u x D 997,1 kg / m x 0,93m / s x 0,055 m N Re 6 880,637 x10 Pa. s 17.48,705 N Re > 4000 berarti aliran turbulen Faktor Friksi (f) Equivelent roughness untuk pipa dengan bahan steel = 45,7 x 10-6 m (Singh dan Heldman, 1984)

15 ,7x10 m 4 Relative Roughness = 8,7048 x10 0, 0008 D 0,055m Nilai faktor friksi (f) = 0,0049 (ditentukan dari grafik The Moody Diagram Friction for the Fanning Friction Factor, FIG.9 (Singh dan Heldman, 1984) Asumsi digunakan: *4 standard elbow 90º; Le/D = 3 * 1 gate valve, open; Le/D = 7 Panjang pipa (Le) standard elbow = (3 x 0,0644 x 4) = 3,3843 m Panjang pipa (Le) gate valve, open = (7 x 0,0644 x 1) = 0,1851 m Maka, total panjang pipa (Le) adalah 3,5694 m Asumsi panjang pipa lurus = 3, ,5 = 16 m Perhitungan Persamaan Fanning (E f ) u L E f 1 f D (0,93 ) m / s x (16 3,5694) m x 0,0049 0,055m 0,3140J / kg E f u Kf (0,93 ) m / s 0,4 (1,5 0) x 1 0,015J / kg Perhitungan Energi Pompa (EP) Asumsi: Perbedaan tinggi (Z) adalah 10 meter.

16 P Ep PE KE E f u u P P Ep g Z Z 1 ) ( ( ) ( 1 1 ) Ef Ep (9,8 x10) ( Ep 98,3785J / Kg 0,93 0 ) 0 (0,3140 0,015) x1 7 Perhitungan Daya Pompa Kecepatan aliran massa ( m ) = Q air x air =,837 m 3 /3600s x 997,1 kg/m 3 = 0,635 kg/s Daya pompa = m x Ep = 0,635 kg/s x 98,3785 J/kg = 6,44 J/s Asumsi efisiensi pompa = 80% 100 Maka daya pompa yang dibutuhkan = x 4, = 77,78watt Jadi, pompa air yang digunakan sebesar 100 watt

17 B.4 Listrik Listrik untuk proses produksi dapat dilihat pada Tabel B.3. Tabel B.3 Kebutuhan Listrik Untuk Proses Produksi No. Mesin Pemakaian Daya Total Daya (jam) (kw) (kwh) , , Turbo Mixer Ball Mill Wafer stick Backing Oven Mesin Pengemas Mesin Penggiling Gula Pompa air , 16 1, ,1 0,8 Total 148, Jadi, kebutuhan listrik untuk proses produksi per hari = 148, kwh/hari Listrik untuk kantor dapat dilihat pada Tabel B.4. Tabel B.4 Kebutuhan Listrik untuk Kantor No. Peralatan Daya Total Daya (kw) (kw) Komputer AC Dispenser air 5 4 0,4 0,6 0,45,0,4 0,9 Total 5,3 Jadi, kebutuhan listrik untuk kantor per hari = 5,3 kw x 8 jam = 4,4 kwh/hari 73 Menurut Perry (1950), lumen output untuk : a. Lampu TL 0 Watt = 800 b. Lampu TL 40 Watt = 1960 c. Lampu Merkuri 50 Watt = 10000

18 74 Listrik untuk penerangan Ruang Luas (m ) Tabel B.5 Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Luas (ft ) Foot Candle Lumen Jenis lampu (watt) Jumlah lampu Jumlah watt Lama pakai (jam) Daya (Wh/hari) Pos satpam 9 96, , Kantor , , WC (4) 5 69, , Gudang bahan baku 41,6 447, , Ruang QC 16 17, , Ruang Penimbangan 16 17, , Ruang proses produksi , , Ruang Pengemasan 3 344, , Gudang bahan jadi 118,44 174, , Musholla 9 96, , Tempat parkir , , Koridor 00 15, , Taman 3 344, , Teras , , Total.750 Jadi kebutuhan listrik untuk penerangan =,75 kwh/hari Total kebutuhan listrik perbulan = 148, + 4,4+,75 =13,35 kwh/hari x 6 hari = 5.547,1 kwh/bulan

19 Contoh perjitungan: 1ft² = 0,099 m² Lumen = 39,79 Tempat Parkir menggunakan lampu TL 40 W yang mempunyai lumen output = 1960 Jumlah lampu = 39,79 = 1 buah B,5 Tangki Solar Solar digunakan untuk bahan bakar generator Power factor generator (faktor daya) = 80% = 0,8, bahan bakar yang digunakan adalah solar dengan heating value = 17,130 btu/lb, Total kebutuhan listrik = 5.547,1 kwh/bulan 5.547,1kW Kapasitas generator listrik 6.933,875 kw 80% 1 kw = 56,88 btu/menit Total kapasitas generator listrik = 6.933,875 kw x 56,88 btu/menit = ,81 btu/menit Densitas solar = 53,66 lb/ft 3 Asumsi listrik padam sebanyak x dalam sebulan selama 3 jam, Volume solar 9.75,81 btu / menit x 60 menit / jam x 6 jam / bulan btu / lb x 53,66 lb / ft 3 154,4650 ft / bulan = 4,3744 m 3 /bulan = liter/bulan Maka kebutuhan solar dalam 1 bulan adalah liter Asumsi ruang kosong = 0%, sehingga volume tabung solar yang dibutuhkan :

20 76 = 4,3744 m 3 + (0, x 4,3744)m 3 = 5,493 m 3 Perhitungan dimensi tangki solar dengan asumsi tinggi tangki (H) = x diameter tangki (D) (Ulrich, 1984), V = ¼, D, H V = ¼, D, D 5,493 m 3 = ¼, 3,14, D 3 D 3 = 3,3435 m 3 D = 1,4953 m H = D =,9906 m Jadi, diameter tangki bahan bakar = 1, 5 m Tinggi tangki bahan bakar = 3 m