Conton Perhitungan NERACA MASSA

LAMPIRAN  A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Perhitungan neraca massa pada Prarancangan Pabrik Biodiesel dari Biji Nyamplung disajikan di bawah ini:

Basis perhitungan        :   1 jam

Satuan                         :   kg

Waktu produksi          :   330 hari/tahun

Kapasitas produksi      :   270.000  ton/tahun

Kapasitas produksi      :    

                                    :   34.090,90909 kg/jam

           

Dengan asumsi (Xin, dkk., 2009):

Reaksi Transesterifikasi,

98,72% konversi                              : 100/98,72 × 34.090,90909  = 34.532,931 kg/jam

Reaksi Esterifikasi,  98% konversi  : 100/98 × 34.532,931           = 35.237,684 kg/jam

Reaksi Degumming, 98% konversi  : 100/98 × 35.237,684           = 35.956,821 kg/jam

dan (Wahyuni, 2010):

Biji, 74% konversi                           : 100/74 × 35.956,821           = 48.590,298 kg/jam

Komposisi Reaktan :

1. Biji Nyamplung

            Minyak = FFA + Trigliserida

2. Larutan metanol          : 99%

   (Sumber : Chavan, 2013)

Tabel A. Komposisi Asam Lemak Biji Nyamplung

Senyawa	(%)	Rumus Molekul	BM (kg/kmol)
asam palmitat (C 16 : 0)	15,890	(C16-H32-O2)	256,000
asam stearat (C 18 : 0 )	12,300	(C18-H36-O2)	284,000
asam oleat (C 18 : 1 )	48,490	(C18-H34-O2)	282,000
asam linoleat (C 18 : 2)	20,700	(C18-H32-O2)	280,000
asam miristat (C 14 : 0)	0,690	(C14-H28-O2)	228,000
asam linolenat (C18 : 3)	0,270	(C18-H30-O2)	278,000
asam arachidat (C 20)	0,940	(C20-H40-O2)	312,000
asam erukat (C20 : 1)	0,720	(C22-H42-O2)	338,000
Total	100,000

(Sumber : Sudrajat, 2007)

Menghitung BM FFA rata-rata

 = {[(15,89% . 256) + (12,30% . 284) + (48,49% . 282) + (20,7% . 280)  (0,69% . 228) + (0,27% . 278) + (0,94% . 312) + (0,72% . 338) / 100%]}

BM FFA = 278,002 kg/kmol

Komposisi Katalis :

1. Reaksi Esterifikasi

-          Larutan H₂SO₄      : 98%

(Sumber : Chavan, 2013)

2. Reaksi Transesterifikasi

-          CaO_(s)                    : 1,2%wt

Tabel A.1 Komposisi Biji Nyamplung

No.	Komponen	Komposisi (%)	Aliran Masuk (F1) (Kg/Jam)
1	Minyak : -Trigliserida -Free Fatty Acids	21,830 52,170	25.349,559 10.607,262
2	Serat	16	7.774,448
3	Bahan Kering	6,7	3.255,550
4	Air	3,3	1.603,480
Total		100	48.590,298

(Sumber : Wahyuni,  2010)

A.1 PERHITUNGAN NERACA MASSA PADA PRE-TREATMENT MINYAK NYAMPLUNG

A.1.1  SCREW PRESS (SP-101)

Fungsi : Untuk mengempa biji nyamplung sehingga mengeluarkan minyak.

F2Air  = 0,5 × F1M                                                                          F1 =48.590,298 kg/jam                                                         F4 =…   Minyak :                                                                                              Minyak =….    Trigliserida = 0,218                                                                                          Trigliserida  =….   FFA = 0,522                                                                                                    FFA =…...   Serat = 0,16                                                                                               Serat =….   Bahan kering = 0,067                              F3=…                                        Bahan kering =   Air = 0,033                                              Minyak =….                             Air                                                                    Trigliserida                                                                    FFA =                                                                    Serat =…     Bahan kering =…                                                                                  Air =….

Gambar A.1 Alur Neraca Massa pada Screw Press (SP-101)

Neraca massa total: F¹  + F² = F³ + F⁴ …………………………………………….   (1)

Neraca massa komponen:

- Air                             : F¹X¹_Air + F²X²_Air = F³X³_Air + F⁴X⁴_Air …..………………       (2)

- Bahan Kering            : F¹X¹_BK + F²X²_BK = F³X³_BK + F⁴X⁴_BK…..………………      (3)

- Trigliserida                : F¹X¹_M + F²X²_M = F³X³_M + F⁴X⁴_M…..…………………..     (4)

- FFA                          : F¹X¹_M + F²X²_M = F³X³_M + F⁴X⁴_M…..………………….. (4.1)

- Serat                          : F¹X¹_S + F²X²_S = F³X³_S + F⁴X⁴_S…..……………………..   (5)

Penyelesaian persamaan:

·         Komponen Air

- Asumsi air yang terikut bersama minyak (F⁴) adalah 99% dari total air yang masuk ke dalam sistem.

- Air (F²) yang dibutuhkan dalam proses pengempaan sebagai pengencer di dalam screw press sebanyak 50% dari F¹_M pada buah yang diumpankan (Naibaho,1998).

F²_Air             =  50% x F¹_M

              =  50% x 35.956,821 kg/jam

F²_Air             =  17.978,410 kg/jam

Dari Pers (2):

- Air     : F¹X¹_Air + F²X²_Air = F³X³_Air + F⁴X⁴_Air …..……………….(2)

                   : F¹X¹_Air + (50% x F¹minyak)X²_Air = F³X³_Air + (99% . (F¹X¹_Air + F²X²_Air))

                   : F³X³_Air = F¹X¹_Air + (50% x F¹minyak).X²_Air - (99% . (F¹X¹_Air + F²X²_Air))

                   : F³X³_Air = 1.603,479842 + 17.978,41035 (1) – 19.562,3083

                     F³X³_Air = 19,582 kg/jam

·         Komponen Bahan Kering:

- Asumsi bahan kering yang terikut bersama ampas (F³) adalah 99% dari (F¹_BK).

  (Sa’diah, 2009)

Dari Pers (3):

- B.K   : F¹X¹_BK + F²X²_BK = F³X³_BK + F⁴X⁴_BK…..……………….(3)

                   : F¹X¹_BK = F³X³_BK + F⁴X⁴_BK  - F²X²_BK

                   : F¹X¹_BK = F³X³_BK + F⁴X⁴_BK  - 0

                   : F³X³_BK = F¹X¹_BK - F⁴X⁴_BK

                         : F³X³_BK = F¹X¹_BK – (1% . F¹X¹_BK)

                         : F³X³_BK = 3.255,549983 – 32,55549983

                     F³X³ _BK = 3.222,994 kg/jam

·         Komponen Minyak:

- Asumsi minyak hasil press peralatan screw press adalah 99,9% dari total minyak dalam buah (F¹) (Vincentcorp, 2013).

Dari Pers (4):

- Trigliserida         : F¹X¹_Tg + F²X²_Tg = F³X³_Tg + F⁴X⁴_Tg…..…………………..(4)

                                                : F³X³_Tg  = F¹X¹_Tg - F⁴X⁴_Tg + F²X²_Tg

                                                : F³X³_Tg   = 25.349,559 – 25.324,209 + 0

                                      F³X³_Tg  = 25,350 kg/jam

Dari Pers (4.1):

- FFA                               : F¹X¹_ffa + F²X²_ffa = F³X³_ffa + F⁴X⁴_ffa…..…………………(4.1)

                                                : F³X³_ffa  = F¹X¹_ffa - F⁴X⁴_ffa + F²X²_ffa

                                                : F³X³_ffa   = 10.607,262 – 10.596,655 + 0

                                      F³X³_ffa  = 10,607 kg/jam

·         Komponen Serat:

- Asumsi serat yang terikut bersama ampas (F³) adalah 99% dari (F¹_S).

  (Halimahtun Sa’diah, 2009)

Dari Pers (5):

- Serat                   : F¹X¹_S + F²X²_S = F³X³_S + F⁴X⁴_S…..……………………..(5)

                        : F³X³_S  = F¹X¹_S + F²X²_S - F⁴X⁴_S

                        : F³X³_S   = 7.774,447719 + 0 – 7,774447719

                          F³X³_S  = 7.766,673 kg/jam

Total komponen F³

F³_Total         : F³_Air + F³_{Bahan Kering} + F³_Trigliserida + F³_ffa  + F³_Serat

                        : 19,582 + 3.222,994 + 25,350 + 10,607 + 7.766,673

       F³_Total        : 11.045,206 kg/jam

Fraksi masing-masing komponen (X³):

• Air                   :           F³_Air      = X³_Air × F³

            X³_Air 

                                                X³_Air    =  0,002

• Bahan Kering  : F³_{Bahan Kering}     = X³ _{Bahan Kering} × F³

  X³ _{Bahan Kering}  

                                      X³ _{Bahan Kering}  =  0,292

• Serat                : F³_Serat              = X³ _Serat × F³

  X³ _Serat

                                      X³ _Serat            =  0,703

Komponen Minyak :

• Trigliserida      : F³_Tg                = X³ _Tg × F³

  X³_Tg

                                      X³_Tg               =  0,002

• FFA                 : F³_ffa                = X³ _ffa × F³

  X³ _ffa

                                      X³ _ffa              =  0,001