BAB V NERACA ENERGI
1. Roasting
o
T awal = 30 C o Takhir = 205 C t = 60 menit t perhari = 22 jam Cp kopi = 400kal/kg oC
4.200 kg kopi
Air+kotoran+komp .volatil 630 kg
Biji kopi masuk masuk : 4.200 kg Terdiri dari :
padatan jumlah air a ir
= 3.696 kg (88 %) = 504 kg (kadar air 12 %)
Biji kopi total per hari sejumlah dua line sebesar 4.200 kg T masuk: 30oC T keluar: 205 oC Kalor spesifik spesifi k
= 0,400 kal/gr oC o
= 1673,60 joule/kg C Q ! m.c.(t
= 4.200. 1673,60. (205-30) = 1.230.096.000 joule = 1.230.096 kJoule Efisiensi alat pada proses ini pada proses ini adalah 80% sehingga Qmasuk
=
100 80
x1.230.096kjoule
= 1.537.620 kJoule
2.
Penggilingan
540 kg kopi sangrai
t = 60menit t per hari = 20 jam 0 Cp kopi = 400 kal/kg C
m = 540 kg/jam = 0,54 ton/jam
Losses 10,8 kg
Dpb (melewati 60 mesh) = 0,25 mm Dpa (melewati 2 ½ ) = 8 mm
P
¨ 1 ¸ ¨ 1 ¸ ¹© ¹ © Dpb ¹ © Dpa ¹ ª º ª º
= m. 0,3162.Wi ©
¨ ¸ ¨ 1 ¸ 1 ¹ © 0,25 mm ¹ ©©ª 8 mm º¹¹ ª º
= 0,54 ton/jam. 0,3162. 12,74 © = 2,175 (2-0,353) = 3,58 Kw = 3.580 watt
Konsumsi listrik /proses produksi = 3.580 Watt x 1 jam = 3.580 Wh = 3,58 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 3,58 Kwh x 20 proses = 71,6 kwh/hari
3.
Pengayakan
529,2 kg kopi bubuk
t = 60 menit t per hari = 20 jam Cp kopi = 400 kal/kg 0C
Diameter poros (d) = 25 mm Massa jenis baja () = 7.806 kg/m Panjang
3
poros (L) = 250 mm
Massa poros = . V 2
= . ¼ . d . L 2
= 7806. ¼. 3,14. (0,025) . 0,25 = 0,958 kg
Inersia
poros = ½ m r 2
Kopi yang tertahan 26,46 kg
= ½ 0,958 kg. (0,0125) 2 = 0,75. 10-4 kg.m2 3
Besi tuang, = 7.197 kg/m (pulley diasumsikan pejal) Diameter pulley 1 (D1) = 76 mm Panjang
pulley 1 ( P1) = 18 mm
Diameter pulley 2 (D2) = 305 mm Panjang
pulley 2 ( P2) = 22 mm
Massa pulley 1 = . V 2
= 7.197. ¼. 3,14. (0,076) . 0,18 = 0,59 kg
Inersia
2
pulley 1 = ½ m r
= ½ 0,59 kg. (0,038) 2 = 4,26. 10-4 kg.m2
Massa pulley 2 = . V 2
= 7.197. ¼. 3,14. (0,305) . 0,22 = 11,54 kg
Inersia
pulley 2 = ½ m r 2 = ½ 11,54 kg. (0,1525) 2 = 1345. 10-4 kg.m2
Bahan karbon steel = 7806 kg/m3 Panjang
plat = 60 mm
Lebar plat = 40 mm Tinggi plat = 10 mm Panjang
silinder = 20 mm
Diameter = 20 mm
Massa silinder = . V 2
= 7.806. ¼. 3,14. (0,02) . 0,02 = 0,05 kg
Massa plat
= . V = 7.806. 0,06. 0,04. 0,01
= 0,187 kg
Massa total = ms + m p = 0,05 kg + 0,187 kg = 0,237 kg
Inersia
Eksentrik = =
1 12
1 12
2
2
m (b + c ) 0,237kg (0,04 2 + 0,062) -4
2
= 1,027. 10 kg. m
Inersia total = 0,75.10-4 kg.m2 + 4,26.10-4 kg.m2 + 1345.10-4 kg.m
1,027.10-4 kg.m2 = 0,1351 kg.m2
Kecepatan sudut () = =
2.X .n 60 2.3,14.350 60
= 36,65 rad/s
Percepatan
sudut () = / t = 36,65/1 = 36,65 rad/s2
Torsi = Itotal. = 0,1351 kg.m2. 36,65 rad/s2 = 4,95 Nm = 0,51 kg.m
P
=
T .n
716,2 =
0,51.350 716,2
= 0,249 HP
2
+
= 0,185 kw = 185 watt
Konsumsi listrik /proses produksi = 185 Watt x 1 jam = 185Wh = 0,185 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 0,185 Kwh x 20 proses = 3,7 kwh/hari
4.
Ekstraksi
Tawal air = 27 0C 0 Takhir air = 100 C t = 60 menit t per hari = 20 jam 0 Cp air = 1000 kal/kg C Cp lar kopi = 574kal/kg 0C
502,74 kg kopi bubuk 2.010,96 kg air
Ampas 1.382,535 kg
Q ! m.c.(t
= 2.010,96 kg x 1000 kal/kg 0C x (100-27 0C) = 146.800.000 kal = 616.560.336 Joule
Daya yang dibutuhkan: Daya
=
616.560.336 J 3600 d t
= 171.266,76 Watt
Konsumsi listrik /proses produksi = 171.266,76 Watt x 1 jam = 171.266,76 Wh = 171,266 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 171,266 Kwh x 20 proses = 3.425,32 kwh/hari
5.
Spray Drying = 76,5 kwh T awal = 100 0C 0 T akhir =27 t = 60 menit t per hari = 20 jam Cp eks kopi = 575,5 0 kal/k C P
1.131,165 kg sirup kopi 289,58 kg susu full cream 90,49 kg maltodekstrin
Air yang menguap 1.044,78 kg
Losses 4,66 kg
a. Mixing I
P
(HP) = 6,25.10-6 x kp x rpm 3 x diameter 5 -6
3
5
= 6,25.10 x 0,35 x 120 x 2 -6
= 6,25.10 x 0,35 x 1.728.000 x 32 = 120,96 HP = 90,199 Kwatt = 90.199 watt b. Spray drying
Q1 ! m.c.(t
= 1.511,235 kg x 575,5 kal/kg 0C x (100-60 0C) = 34.788.629,7 kal = 146.112.244,7 Joule
Q2 ! m L .
= 1.044,78 kg x 845.000 J/kg = 882.839.100 J
Q total = 146.112.244,7 J + 882.839.100 J = 1.028.951.345 J
Daya yang dibutuhkan: Daya
=
1.028.951.345 J 3600 d t
= 285.819,818 Watt
Konsumsi listrik /proses produksi = 285.819,818 Watt x 1 jam = 285.819,818 Wh = 285,819 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 285,819 Kwh x 20 proses = 5.716,38 kwh/hari
6.
Mixing
II
461,79 kg kopi susu instan 163, 94 kg gula rafinasi 0,231 k anti kempal
Mixing
t = 60 menit
Kopi susu instan 625,61 kg
P
(HP) = 6,25.10-6 x kp x rpm3 x diameter 5 = 6,25.10-6 x 0,35 x 603 x 15 -6
= 6,25.10 x 0,35 x 216.000 x 1 = 0,4725 HP = 0,352 kwatt = 352 watt
Konsumsi listrik /proses produksi = 352 Watt x 1 jam = 352 Wh = 0,352 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 0,352 Kwh x 20 proses = 7,04 kwh/hari
7.
Pengemasan
625,61 kg kopi susu instan
Pengemasan t = 1 jam
31.298 kemasan (@ 20 gr)
Dalam pengemas kopi susu instan digunakan 5 mesin pengemas dengan daya masing-masing 300 watt/jam
Konsumsi listrik Konsumsi listrik/proses produksi = 5 x 300 Watt x 1 jam = 1.500Wh = 1,5 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 1,5 Kwh x 20 proses = 30 Kwh/hari
8.
Pompa penggerak
Dalam proses produksi pembuatan kopi susu instan diperlukan 5 buah pompa penggerak untuk mengalirkan bahan dari mesin satu ke mesin lainnya dan diperlukan 1 buah pompa air untuk mengalirkan air dari sumber air ke mesin perkolator. Daya pompa penggerak dan pompa air sama yaitu 3 HP = 2.237,1 watt/jam
Konsumsi listrik Konsumsi listrik/proses produksi = 6 x 2.237,1 watt x 1 jam = 13.422,6 Wh = 13,4226 Kwh
Konsumsi listrik per hari
= 13,4226 Kwh x 20 proses = 268,452 Kwh/hari
