I. PENDAHULUAN

1.1. Teori Dasar

Seperti telah dijelaskan dalam pokok bahasan Neraca Massa,

bahwa aliran massa dalam suatu operasi pengolahan pangan dapat berupa

aliran steady state (stasioner) dan unsteady state (tak stasioner). Dalam

pengolahan pangan penting sekali membedakan kedua jenis aliran tersebut

karena tidak selamanya aliran bahan yang stasioner tetapi komponennya

tidak stasioner dikarenakan adanya pertumbuhan komponen, terjadi

pemekatan atau pengenceran komponen atau karena adanya reaksi kimia.

Sebagai contoh dalam suatu bioreaktor, laju alir substrat dengan laju alir

produk mungkin sama tetapi pada substrat tidak mengandung sel mikroba

sedangkan pada produk terkandung sejumlah sel mikroba akibat

pertumbuhan sel dalam reaktor.

Suatu sistem operasi mempunyai alir massa steady state dan

unsteady state. Suatu sistem operasi mempunyai alir massa steady state

atau stasioner jika dalam operasinya tersebut alir massa bahan atau

komponennya tetap untuk setiap satuan waktu. Jika suatu sistem operasi

kontinyu, dimana F= laju alir umpan yang mengandung komponen x

(cm3/detik). Jika komponen x tersebut adalah gula (%) dan t adalah waktu

operasi (detik), maka sistem operasi tersebut disebut steady state apabila :

dF/dt = 0 dan dx/dt = 0.........(1)

atau dengan kata lain laju alir masuk sama dengan laju alir keluar dan

tidak ada akumulasi baan dan komponen di dalam sistem tersebut.

Suatu gambaran proses kontinu adalah pengisian sebuah tempat

dengan air yang dialirkan melalui pengaturan katub atau kran.

Dibayangkan, mula-mula tempat itu yang bisa berupa sebuah ember atau

tangki penampung yang kosong dan padanya terdapat lubang kecil.

Kemudian air dikeluarkan dengan membuka katub. Dengan demikian,

ember itu akan terisi air secara terus menerus dan keluar akibat kebocoran

juga secara terus menerus. Kalau kebocoran (yang keluar) itu lebih kecil

daripada pemasukannya, maka lama kelamaan air dalam ember semakin

banyak. Hal itu menunjukkan adanya akumulasi air dalam ember.

Akumulasi dapat terjadi karena aliran komponen terkandungnya (x),

misalya gula, belum tentu stasioner, misalnya terjadi pemekatan atau

pengenceran kandungan gula sehingga dx/dt ≠ 0.

Xf F = XR R + akumulasi → unsteady state..........(2)

Akumulasi tersebut adalah akumulasi komponen x sebesar (dx/dt V)

dimana V = volume tangki.

Xf F = XR R + dx/dt V.........(3)

Dengan adanya pengadukan, maka konsentrasi gula pada larutan dalam

tangki (x) sama dengan konsentrasi gula yang keluar (XR).

Setelah beberapa lama kemudian, air dalam ember penuh dan

meluap keluar. Dalam hal ini, yang keluar dari ember itu adalah karena

kebocoran dan luapan. Neraca massanya menjadi:

F = R.........(4)

Neraca massa pada persamaan (2) disebut dengan keadaan

“unsteady”, artinya suatu keadaan yang tergantung pada waktu. Dengan

bertambahnya waktu akumulasi makin banyak atau keadaan selalu berubah

dengan waktu. Dalam hal peristiwa di atas, dengan bertambahnya waktu,

volum air dalam ember bertambah. Pada suatu saat tertentu, keadaan itu

selalu tetap atau air yang ada dalam ember tidak berubah volumnya.

Kondisi semacam ini disebut keadaan “steady” atau “ajeg” atau “tunak”

dan persamaan neraca massanya ditunjukkan seperti persamaan (4).