No. 1Komposisi dan aliran materi dalam proses pencampuran.

Sebuah pabrik pengolahan daging kemasan menghasilkan 100 kg daging olahan setiap harinya. Daging olahan diperoleh dari campuran daging sapi dan iga sapi yang dikirim dari peternakan. Berdasarkan diagram alir di atas, berapakah daging sapi dan iga sapi yang dibutuhkan setiap harinya?Dik : Daging olahan (100 kg)Lemak (Xd) : 20%Daging sapiProtein : 18,8%Air : 66%Lemak (Xs) : 14%Lain-lain : 1,2%Iga sapiProtein : 17,4%Air : 59%Lemak (Xi) : 23%Abu : 0,8%Dit :Massa daging sapi (S) = ...Massa iga sapi (I) = ...

MixerDaging Sapi (S)18,8% Protein66% Air14% Lemak1,2 % Lain-lainIga Sapi (I)

17,4% Protein59% Air23% Lemak0,8% Abu

Daging olahan (D)100 kg20% Lemak

Dij :Total Mass balanceS + I = DS + I = 100S = 100 – I .......................................................... (1)Fat Balance S . Xs + I . Xi = D . XdS . 0,14 + I . 0,23 = 100 . 0,2 0,14S + 0,23 I = 20 ................................... (2)Subtitusikan persamaan (1) ke Persamaan (2) 0,14 (100-I) + 0,23 I = 20 14 – 0,14 I + 0,23 I = 20 14 + 0,09 I = 200,09 I = 20 – 14I = 6/0,09I = 66,667Subtitusikan nilai I ke persamaan (1)S = 100 - IS = 100 – 66,667S = 33,333Jadi , dalam satu hari dibutuhkan 33,333 kg daging sapi dan 66,667 kg iga sapi untuk menghasilkan 100 kg daging olahan dengan kandungan lemak 20%.

ReferensiToledo, Romeo T.. (2007). Fundamentals of Food Process Engineering Third Edition. New York : Springer Science+Business Media, LLC.. [Online] Tersedia : https://books.google.co.id/books?id=m1lQmzsSw-IC&printsec=frontcover&dq=Fundamentals+of+Food+Process+Engineering+Third+Edition&hl=en&sa=X&ei=PsrhVITNJdafugSukICQBQ&redir_esc=y#v=onepage

&q=Fun damentals%20of%20Food%20Process%20Engineering%20Third%20Edition&f=false, diakses 14 Februari 2015.Afifah, Diana Nur. (Tanpa Tahun). Daging. [Online], 47 halaman. Tersedia : http://eprints.undip.ac.id/881/1/DAGING_IBM.pdf, diakses 14 Februari 2015.

No. 2Dik :

ReaksiMass balance diagram “Proses Benzen”

Dit :Dij :ReferensiFinlayson, Bruce A.. (2014). Introduction to Chemical Engineering Computing. Canada : John Wiley & Sons. Inc.. [Online] Tersedia : https://books.google.co.id/books?id=5awEAwAAQBAJ&pg=PT133&dq=mass+balance+for+recycle+stream&hl=en&sa=X&ei=07nhVJiAO5OuATQ_ILYDA&redir_esc=y#v=n page&q=mass%20balance%20for%20recycle%20stream&f=false, diakses 14 Februari 2015.

Mixer Reactor Splitter Splitter Splitter SplitterF1F2

F3F4

F5F6

F7F8

No. 3

Dik :Sebuah sistem produksi gas hidrogen di industri menggunakan prinsip reaksi:CO + H2O ó CO2 + H2Dalam system produksinya, digunakan sistem reaktor yang di digambarkan pada gambar di bawah ini:

No Nomor aliran Laju (mol/h)Suhu (C) Tekanan (atm)

Konsentrasi zat kimia (%mol)N2 H2 H2O CO CO

2 Argon1 1 100 40 10 78 ---- ---- 20 ----2 2 40 10 ---- 50 ---- ---- ----3 3 40 10 ---- ---- ---- ---- ----5 6 1000 10 ---- ---- ---- ---- ----7 7 1000 10 75 ---- ---- ---- ----8 AR1 10% Fin tot* 40 10 ---- ---- ---- ---- ----9 AR2 1000 10 ---- ---- ---- ---- ----Catatan: tanda hypen (----) adalah tidak terdeteksi dalam sistem aliran; *Fin tot = F3 + F4 + FAR1Dit :

3.1. Tuliskan komponen yang diketahui dan ditanyakan (tulis ulang tabel di atas pada lembar jawaban anda sebelum perhitungan neraca massa)3.2. Tuliskan neraca mol N23.3. Tuliskan neraca mol H23.4. Tuliskan neraca mol CO3.5. Tuliskan neraca mol CO23.6. Tuliskan neraca mol H2O3.7. Tuliskan neraca mol Argon3.8. Berapa laju F2, F3, F4, F5, F6, F7, FAR1, FAR2, dan konversi ekivalen (r)?3.9. Berapa konsentrasi N2. H2, CO, dan CO2 di F4?3.10. Berapa konsentrasi argon di dalam reaktor 3.11. Berapa jumlah H2 yang bisa dihasilkan dalam 10 jam?Dij : Persamaan ReaksiReaksi : CO + H2O ó CO2 + H2 Awal : a b c dBereaksi : -r -r +r +rSisa : a-r b-r c+r d+r 3.1 Komponen yang diketahui

No Nomor aliran Laju (mol/h)Suhu (oC) Tekanan (atm)

Konsentrasi zat kimia (%mol)N2 H2 H2O CO CO

2 Argon1 1 100 40 10 78 ---- ---- 20 2 ----2 2 40 10 ---- 50 ---- 50 ---- ----3 3 40 10 ---- ---- 100 ---- ---- ----5 6 1000 10 ---- ---- ---- ---- 100 ----7 7 1000 10 25 75 ---- ---- ---- ----

8 AR1 10% Fin tot* 40 10 ---- ---- ---- ---- ---- 1009 AR2 1000 10 ---- ---- ---- ---- ---- 100

3.2 Neraca mol N2 Dik : F1 = 100 mol/h X1N2 = 0,78 X7N2 = 0,25Dit : Neraca mol N2 ?Dij : F1 . X1N2 = F7 . X7N2100 . 0,78 = F7 . 0,25 78 = 0,25 F7 .................................. 1

3.3 Neraca mol H2Dik : X2H2 = 0,50Dit : neraca mol H2 ?Dij : F2 . X2H2 + r = F7 . X7H2F2 . 0,50 + r = F7 . X7H2

X7H2 = ..................................... 23.4 Neraca mol CODik : F1 = 100 mol/h X1CO = 0,20 X2CO = 0,50

Dit : neraca mol CO ?Dij : F1 . X1CO + F2 . X2CO – r = 0 100 . 0,20 + F2 . 0,50 – r = 020 + 0,50F2 – r = 0 F2 = .............................. 3

3.5 Neraca mol CO2Dik : F1 = 100 mol/h X1CO2 = 0,02Dit : neraca mol CO2 ?Dij : F1 . X1CO2 + r = F6 . X6CO2100 . 0,02 + r = F6 2 + r = F6 ......................... 4

3.6 Neraca mol H2ODik : X3H2O = 1Dit : neraca mol H20 ?Dij :F3 . X3H20 – r = 0 F3 . 1 – r = 0F3 = r ....................... 53.7 Neraca mol ArgonDik : XAR1Ar = 1 XAR2Ar = 1Dit : neraca mol argon ?Dij : FAR1 . XAR1Ar = FAR2 . XAR2Ar

FAR1 . 1 = FAR2 . 1 FAR1 = FAR2 ................. 63.8 Laju F2, F3, F4, F5, F6, F7, FAR1, FAR2, dan konversi ekivalen (r) Penentuan laju F7 (Penyelesaian berdasarkan persamaan 1)Dik : F1 = 100 mol/h X1N2 = 0,78 X7N2 = 0,25Dit : laju mol F7 ?Dij : F1 . X1N2 = F7 . X7N2

100 . 0,78 = F7 . 0,25 78 = 0,25 F7 F7 = 78 / 0,25 F7 = 312 mol/h Penentuan r (subtitusi persamaan 3 ke persamaan 2)Dik : X2H2 = 0,50 F1 = 100 mol/h X1CO = 0,20 X2CO = 0,50Dit : r ?Dij :

Persamaan ii : X7H2 = ...................... 2Persamaan iii : F2 = ............................ 3X7H2 = X7H2 =

X7H2 . F7 = - 20 + 2r0,75 . 312 = - 20 + 2r 234 = -20 + 2r 254 = 2r r = 254 : 2 r = 127 Penentuan F2 (Penyelesaiaan berdasarkan Persamaan 3)Dik : F1 = 100 mol/h X1CO = 0,20 X2CO = 0,50Dit : laju F2 ?Dij : F1 . X1CO + F2 . X2CO – r = 0100 . 0,20 + F2 . 0,50 – r = 0 20 + 0,50F2 – r = 0 F2 = .......................... 3F2 = F2 = Penentuan F6 (Penyelesaian berdasarkan persamaan 4)Dik : r = 127 Dit : laju F6 ?Dij :F6 = 2 + rF6 = 2 + 127F6 = 129 mol/h

Penentuan F3 (Penyelesaian berdasarkan persamaan 5)Dik : r = 127 Dit : laju F3 ?Dij : F3 = r F3 = 127 mol/h Penentuan F4 (Berdasarkan gambar)Dik : F1 = 100 mol/hF2 = 214 mol/hDit : laju F4 ?Dij :F4 = F1 + F2F4 = 100 + 214F4 = 314 mol/h Penentuan FAR1

Dik : FAR1 = 10% Fin total F3 = 127 mol/h F4 = 314 mol/hDit : laju FAR1 ?Dij : FAR1 = 10% Fin totalFAR1 = 0,1 (F3+F4+ FAR1)FAR1 = 0,1 (127 + 314 + FAR1)FAR1 = 0,1 (441 + FAR1)FAR1 = 44,1 + 0,1 FAR1FAR1 – 0,1 FAR1 = 44,10,9 FAR1 = 44,1

FAR1 =

Penentuan FAR2 (Penyelesaian berdasarkan persamaan 6)Dik : FAR1 = 49 mol/hDit : laju FAR2 ?Dij :FAR2 = FAR1FAR2 = 49 mol/h Penentuan F5 (Berdasarkan gambar)Dik : F3 = 127 mol/h F4 = 314 mol/hFAR1 = 49 mol/hDit : laju F5 ?Dij : F5 = F4 + F3 + FAR1F5 = 314 + 127 + 49F5 = 490 mol/h

3.9 Penentuan Konsentrasi N2. H2, CO, dan CO2 di F4 Penentuan konsentrasi N2 (Penyelesaian berdasarkan gambar)Dik : F1 = 100 mol/hX1N2 = 0,78F4 = 314 mol/hDit : % Konsentrasi N2 ?Dij : F1 . X1N2 = F4 . X4N2100 . 0,78 = 314 . X4N2

78 = 314 . X4N2 X4N2 = 78 : 314 X4N2 = 0,2484 = 24,84%

Penentuan konsentrasi H2 (Penyelesaian berdasarkan gambar)Dik :F2= 214 mol/hX2H2 = 0,50F4 = 314 mol/hDit : % Konsentrasi X4H2 ?Dij :F2 . X2H2 = F4 . X4H2214 . 0,50 = 314 . X4H2

107 = 314 . X4H2 X4H2 = 107 : 314 X4H2 = 0,3408 = 34,08 %

Penentuan CO (Penyelesaian Berdasarkan gambar)Dik : F1 = 100 mol/hX1CO = 0,20F2 = 214 mol/hX2CO = 0,50F4 = 314 mol/hDit : % Konsentrasi X4CO ?Dij :F1 . X1CO + F2 . X2CO= F4 . X4CO 100 . 0.2 + 214 . 0.5 = 314 . X4CO

20 + 107 = 314 . X4CO X4CO = 127 : 314 X4CO = 0.4045 = 40.44%

Penentuan CO2 (Penyelesaian berdasarkan gambar)Dik : F1 = 100 mol/hX1CO2 = 0,02F4= 314 mol/hDit : % Konsentrasi X4CO2 ?Dij : F1 . X1CO2=F4 . X4CO2 100 . 0.02=314 . X4CO2

X4CO2 = 2 : 314 X4CO2 = 0.0064 = 0.64%3.10 Penentuan konsentrasi Argon di dalam reaktor (Penyelesaian berdasarkan gambar)Dik : FAR1 = 49 mol/hXAR1 = 1F5AR = 490 mol/hDit : % konsentrasi Argon ?Dij :FAR1 . XAR1 = F5AR . X5AR

49 . 1 = 490 . X5ARX5AR = 49 : 490 = 0.1X5AR : fraksi mol Argon yang keluar dari reaktorFraksi mol Argon di dalam reaktor = XAR1 - X5AR

= 1 – 0,1 = 0,9Maka, konsentrasi Argon di dalam reaktor adalah 90%

3.11 Penentuan Jumlah H2 yang bisa dihasilkan dalam 10 jam (Berdasarkan gambar pada F7)Dik : % H2 pada F7 = 0,75 F7 = 312 mol/h t = 10 hDit : jumlah H2 dalam 10 jam ?Dij : Jumlah H2 = 0,75 . 312 mol/h . 10h =2340 mol