LAPORAN PRAKTIKUM
SATUAN OPERASI INDUSTRI
(KESETIMBANGAN MASSA)
Oleh :
| Nama : Rikky Triyadi Npm : 2400110097001 Hari, Tgl Praktikum : 18 Maret 2011 Asisten : Ade Wulan |
LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES
JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
| |
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada dasarnya dalam suatu proses tidak ada yang hilang atau bertambah namun yang terjadi adanya perubahan bentuk atau phase. Dalam industry pengolahan hasil pertanian sangat berkaitan erat dengan bagaimana cara menghasilkan suatu produk dari kadar satu ke kadar lain yang lebih pekat atau encer. Hal tersebut diperlukan perhitungan-perhitungan yang dapat memperkirakan kadar produk yang diinginkan dengan menggunakan prinsip kekekalan massa. Dengan demikian, praktikum ini sangat bermanfaat bagi mahasiswa teknik pertanian untuk menganalisis suatu proses pengolahan hasil pertanian dalam menentukan komposisi produk setelah dilakukan serangkaian proses.
Dengan melakukan praktikum ini, praktikan akan dapat memahami kesetimbangan massa yang terjadi meskipun pada akhir proses terjadi pengurangan dan di produk lain terjadi penambahan yang jika dijumlahkan akan sama seperti pada keadaan awal.
1.2 Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum kesetimbangan massa ini adalah sebagai berikut :
1. Mempelajari kesetimbangan massa pada suatu proses pengenceran dan pengentalan.
2. Mempelajari keadaan system steady state dan unsteady state dalam proses pengentalan dan pengenceran.
3. Menentukan model nerca massa steady state pada aliran massa dan unsteady state pada komponen gula.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kesetimbangan Massa
Hukum kekekalan massa atau dikenal juga sebagai hukum Lomonosov-Lavoisier adalah suatu hukum yang menyatakan massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai macam proses di dalam sistem tersebut (dalam sistem tertutup massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama). Pernyataan yang umum digunakan untuk menyatakan hukum kekekalan massa adalah massa dapat berubah bentuk tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Untuk suatu proses kimiawi di dalam suatu sistem tertutup, massa dari reaktan harus sama dengan massa produk.
Hukum kekekalan massa diformulasikan oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1789. Oleh karena hasilnya ini, ia sering disebut sebagai bapak kimia modern. Sebelumnya, Mikhail Lomonosov (1748) juga telah mengajukan ide yang serupa dan telah membuktikannya dalam eksperimen. Sebelumnya, kekekalan massa sulit dimengerti karena adanya gaya buoyan atmosfer bumi. Setelah gaya ini dapat dimengerti, hukum kekekalan massa menjadi kunci penting dalam mengubah alkemi menjadi kimia modern. Ketika ilmuwan memahami bahwa senyawa tidak pernah hilang ketika diukur, mereka mulai melakukan studi kuantitatif transformasi senyawa. Studi ini membawa kepada ide bahwa semua proses dan transformasi kimia berlangsung dalam jumlah massa tiap elemen tetap.
Dalam Satuan Operasi bentuk kesetimbangan massa dan energi dapat direpresentasikan dalam bentuk kotak diagram proses. Massa atau energi yang masuk ke dalam kotak diagram proses harus setimbang dengan massa atau energi yang ke luar darinya.
Hukum konservasi massa : massa tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan (kecuali reaksi atom/ nuklir). Sehingga kesetimbangan massa dalam sebuah proses dapat ditulis sebagai berikut :
Input = Output
input = uotput + akumulasi
bahan baku = produk + limbah + akumulasi
SmR = Smp +SmW +SmS
SmR = mR1 + mR2 + mR3
Smp = mp1 + mp2 + mp3
SmW = mW1 + mW2 + mW3
SmS = ms1 + ms2 + ms3
2.2 Keadaan Steady dan Unsteady
Steady state adalah kondisi sewaktu sifat-sifat suatu sistem tak berubah dengan berjalannya waktu atau dengan kata lain, konstan. Pada kebanyakan sistem, keadaan tunak baru akan dicapai beberapa waktu setelah sistem dimulai atau diinisiasi. Kondisi awal ini sering disebut sebagai keadaan transien. Sedangkan unsteady state merupakan kebalikan dari steady state, dimana suatu system berubah terhadap waktu (http://id.wikipedia.org/wiki/Keadaan_tunak)
2.3 Refraktometer
Refractometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar / konsentrasi bahan terlarut misalnya : Gula, Garam, Protein dsb. Prinsip kerja dari refractometer sesuai dengan namanya adalah dengan memanfaatkan refraksi cahaya. Seperti terlihat pada Gambar di bawah ini sebuah sedotan yang dicelupkan ke dalam gelas yang berisi air akan terlihat terbengkok. Pada Gambar kedua sebuah sedotan dicelupkan ke dalam sebuah gelas yang berisilauran gula. Terlihat sedotan terbengkok lebih tajam. Fenomena ini terjadi karena adanya refraksi cahaya. Semakin tinggi konsentrasi bahan terlarut (Rapat Jenis Larutan), maka sedotan akan semakin terlihat bengkok secara proporsional. Besarnya sudut pembengkokan ini disebut Refractive Index (nD). Refractometer ditemukan oleh Dr. Ernst Abbe seorang ilmuwan dari German pada permulaan abad 20.
Adapun prinsip kerja dari refractometer dapat digambarkan sebagai berikut :
1. Dari gambar dibawah ini terdapat 3 bagian yaitu : Sample, Prisma dan Papan Skala. Refractive index prisma jauh lebih besar dibandingkan dengan sample.
2. Jika sample merupakan larutan dengan konsentrasi rendah, maka sudut refraksi akan lebar dikarenakan perbedaan refraksi dari prisma dan sample besar. Maka pada papan skala sinar “a” akan jatuh pada skala rendah.
3. Jika sample merupakan larutan pekat / konsentrasi tinggi, maka sudut refraksi akan kecil karena perbedaan refraksi prisma dan sample kecil. Pada gambar terlihar sinar “b” jatuh pada skala besar.
Dari penjelasan di atas jelas bahwa konsentrasi larutan akan berpengaruh secara proporsional terhadap sudut refraksi. Pada prakteknya Refractometer akan ditera pada skala sesuai dengan penggunaannya. Sebagai contoh Refractometer yang dipakai untuk mengukur konsentrasi larutan gula akan ditera pada skala gula. Begitu juga dengan refractometer untuk larutan garam, protein dll.
Konsentrasi bahan terlarut sering dinyatakan dalam satuan Brix(%) yaitu merupakan pernsentasi dari bahan terlarut dalam sample (larutan air). Kadar bahan terlarut merupakan total dari semua bahan dalam air, termasuk gula, garam, protein, asam dsb. Pada dasarnya Brix(%) dinyatakan sebagai jumlah gram dari cane sugar yang terdapat dalam larutan 100 g cane sugar. Jadi pada saat mengukur larutan gula, Brix(%) harus benar-benar tepat sesuai dengan konsentrasinya.
2.4 Pengentalan dan Pengenceran
Pengentalan merupakan proses meningkatkan konsentrasi suatu larutan akibat adanya pencampuran bahan terlarut. Sedangkan pengenceran merupakan proses penurunan suatu larutan akibat adanya pencampuran bahan pelarut. Semakin tinggi konsentrasi maka ikatan antara partikelnya semakin kuat, sebaliknya semakin rendah konsentrasi maka ikatan antar partikelnya akan semakin lemah. (Ariani, 2004)
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Air
2. Gula pasir
3. Kertas tissue
4. Peralatan proses kontinyu berpengaduk
5. Gelas ukur 100 ml dan 200 ml
6. Stopwatch
7. Refraktometer
8. Timbangan
3.2 Prosedur Percobaan
Prosedur yang dilakukan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :
1. Memasang peralatan tangki kontinyu
2. Mempelajari dan menguji terlebih dahulu peralatan sebelum digunankan dengan menggunakan air sebagai bahan
3. Memasukan gula pasir sebanyak 100 gram ke dalam gelas ukur 1 dengan menambahkan air sebanyak 650 ml
4. Mengaduk gelas ukur 1 hingga gula benar-benar terlarut
5. Mengisi gelas ukur 2 dengan air sebanyak 690 ml
6. Menghitung kadar gula dan air dengan refraktometer mula-mula pada gelas ukur 1 dan 2
7. Mencatat hasil pengukuran pada prosedur ke-6, dengan kadar gula mula-mula sebagai xt dan xf juga pada kolom pengenceran sedangkan kadar air sebagai xt pada kolom pengentalan.
8. Memulai percobaan dengan membuka keran penutup pada tangki kontinyu, bersamaan itu perhitungan waktu dengan stopwatch dimulai juga dan kedua gelas ukur diaduk-aduk . Setelah 3 menit, keran ditutup kembali dan dihitung kadar larutan gula dan air pada masing-masing gelas ukur. Seelanjutnya mencatat hasil pengukuran, dimana kedua data hasil pengukuran sebagai xt
9. Mengulangi prosedur ke-8 setiap 3 menit sekali hingga sepuluh kali pengukuran, yaitu samapai pada menit ke-30.
10. Membuat grafik konsentrasi gula dan konsentrasi air dengan persamaan ln ( xf-xt) terhadap waktu (t) berdasarkan hasil percoban dan kemudian menentukan model persamaan dari grafik tersebut , yaitu dalam bentuk y = ax+b
11. Membandingkan anatara proses pemekatan dan proses pengenceran
BAB IV
HASIL PERCOBAAN
41. Tabel Hasil Percobaan
| Waktu | Pengenceran (xt) | Ln ( xf-xt) | Pengentalan (xt) | Ln ( xf-xt) |
| 0 | 12,3 (xf=xt) | - | 0 | 2,5090 |
| 3 | 12,2 | -2,3025 | 0,1 | 2,5014 |
| 6 | 12,1 | -1,6094 | 0,15 | 2,4973 |
| 9 | 12,1 | -1,6094 | 0,2 | 2,4932 |
| 12 | 12,1 | -1,6094 | 0,21 | 2,4923 |
| 15 | 12 | -1,2094 | 0,16 | 2,4965 |
| 18 | 12,2 | -2,3025 | 0,24 | 2,4898 |
| 21 | 12,05 | -1,3862 | 0,3 | 2,4849 |
| 24 | 12,1 | -1,6094 | 0,2 | 2,4932 |
| 27 | 12,2 | -2,3025 | 0,1 | 2,5014 |
| 30 | 12,2 | -2,3025 | 0,1 | 2,5014 |
Gambar Grafik pengenceran larutan gula
Gambar Grafik pengentalan air
BAB V
PEMBAHASAN
Pengenceran dan pengentalan pada kesetimbangan massa ini pada intinya merupakan salah satu contoh yang menerapkan prinsip kesetimbangan massa. Hasil percobaan yang dilakukan selama lebih kurang 30 menit ini ternya sangat menyimpang dari keterangan literatur. Pada reaksi pengenceran menurut literatur terjadi penurunan kadar zat terlarut. Namun data hsil percobaan fluktuatif dan yang sangat menyimpang adanya data pengukuran yang kadarnya naik dibandingkan dengan kadar yang dihasilkan pada pengukuran sebelumnya. Begitu pula pada data percobaan pengentalan, seperti halnya pada pengenceran, reaksi pengentalan juga menyimpang dari literatur . Menurut keterangan literatur bahwa pengentalan terjadi apabila adanya peningkatan zat terlarut, namun demikian data hasil percoban adanya data yng mengalami penurunan dan peningkatan kadar gula yang diukur dibandingkan dengan data pengukuran sebelumnya.
Pada mulanya kadar gula pada gelas ukur ke-1 adalah 12,3 brix atau 12,3% yang dinyatakan sebgai xf dan juga xt. Kemudian dilakukan percobaan sesuai dengan prosedur praktikum, ternyata setelah waktu berjalan 3 menit berdasarkan pengukuran didapatkan data xt, yaitu sebesar 12,2 brix, lebih kecil 0,1 brix dari pada kadar gula pada keadaan mula-mula. Pada waktu 3 menit ini , hasil percobaan sesuai dengan literatur, yaitu kadar gula yang terkandung mengalami penurunan dibandingkan dengan data awal. Untuk percobaan menit ke enam sampai dengan menit dua belas kadar gula pada proses pengenceran ini mengalami konstan, yaitu kadar gula tetap sebesar 12,1 brix. Hal ini menunjukan seakan-akan system telah mengalami kesetimbangan massa dengan tidak adanya perubahan kadar gula pada larutan tersebut. Namun demikian, waktu percobaan baru mencapai 12 menit, belum mencapai setengah waktu normal dari yang direncanakan, yaitu sekitar 30 menit. Sehingga kemungkinan besar data yang didapatkan mengalami penyimpangan yang dapat diakibatkan oleh berbagai factor yang mempengaruhinya. Pada percobaan menit ke-15 setelah kadar gula konstan pada menit ke-6 hingga ke-12, pada waktu ini kadar gula yng diukur mengalami penurunan sebesar 0,1 dibandingkan kadar gula menit ke-12. Setelah mengalami penurunan kadar gula yang diukur pada menit ke-18 kembali mengalami kenaikan sebesar 0,2 dari pada kadar gula menit ke-15. Pada menit ke-21 kadar gula mengalami penurunan sebesar 0,15 dari kadar gula menit ke-18. Setelah itu kadar gula pada menit ke-24 mengalami kenaikan kembali menjadi 12,1 brix dan pada menit ke27 dan ke-30 kadar gula konstan pada 12,2 brix. Berdasarkan hasil pengukuran pada percobaan pengenceran ini terjadi penyimpangan data yang seharusnya mengalami penurunan dari kadar gula mula-mula. Namun data yang didapatkan malah terjadi fluktuatif, yang terkadang naik atau mengalami penurunan sehingga tidak dapat ditentukan pada menit berapa kadar gula mengalami kesetimbangan. Berdasarkan R2 pada grafik pengentalan ketelitian atau keakuratan data hasil praktikum hanya 5,4 % sangat jauh dari yang semestinya.
Kesalahan data yang diperoleh dapat diakibatkan oleh berbagai factor yang mempengaruhinya, diantaranya akibat kesalahan pembacaan praktikan, alat yang digunakan atau pun prosedur yang salah sehingga didapatkan data yang mengalami penyimpangan jika dibandingkan dengan literatur. Kesalahan dari alat yang digunakan diantaranya skala pembacaan pada refraktometer terlalu kecil akurasinya, ketelitiannya hanya satu angka dibelakang koma, yang dapat menyulitkan praktikan dalam memperkirakan besarnya kadar gula apabila tidak tepat pada angka skala pada refraktometer. Untuk menghindari kesalahan ini, dapat digunakan alat pengukuran kadar gula yang digital atau pun ketelitian alatnya ditambah sehingga mempermudah praktikan untuk meperkirakan kadar gula larutan. Kesalahan lain yang diakibatkan dari kesalahan prosedur percobaan yang mengakibatkan data yang diperoleh tidak akurat, diantaranya adalah saat pengambilan sampel pengukuran. Pada pengambilan sampel pengukuran pertama dan kedua serta selanjutnya menggunakan pipet yang tidak dicuci kembali setelah pengambilan sampel sehingga kemungkinan pengambilan sampel pada pengukuran keduadan ketiga serta pengukuran selanjutnya kemungkinan besar terdapat kadar gula yang terakumulasi di dalam pipet yang mengakibatkan kesalahan pada hasil pengukuran. Seharusnya pipet yang akan digunakan pada pengukuran selanjutnya terlebih dahulu dibersihkan dahulu agar kadar gula yang diukur pada fraktometer benar-benar kadar gula dari sampel tanpa adanya penambahan dari sisa-sisa pengukuran sebelumnya. Selain itu penyimpangan data praktikum yang diakibatkan yang diakibatkan oleh kesalahan prosedur adalah pada proses pengadukan yang tidak sama atara gelas ukur yang satu dengan yang kedua mengakibatkan aliran massa dari keduanya tidak berjalan dengan baik. Hal itulah yang mengakibatkan data pengukuran fluktuatif.
Seperti halnya pengenceran, pengentalan juga pada prinsip percobannya sama. Namun pada pengentalan kadar gula akan naik seiring dengan bertambahnya waktu. Hasil percobaan mulai dari waktu nol hingga menit ke-12 kadar gula yang diukur pada gelas ukur 2 ini mengalami kenaikan. Pada mulanya kadar gula 0, kemudian pada menit ke-3 kadar gua mengalami kenaikan , yaitu menjadi 0,1 brix, selanjutnya pada menit ke-6, ke-9 dan ke-12 masing-masing mengalami kenaikan sebesar 0,05; 0,05 dan 0,01. MNeskipun kenaikannya berbeda-beda besarnya, tetapi hal tersebut telah menunjukan kenaikan pada kadar gula dalam air sesuai dengan prinsip pengentalan. Berbeda dengan data sebelumnya, mulai dari menit ke-15 sampai dengan menit ke-30 data pengukuran kadar gula terjadi kenaikan dan penurunan bahkan konstan. Data pengukuran pada menit ke-15 kadar gula mengalami penurunan menjadi 0,16 brix, hal ini sangat tidak mungkin terjadi pada percobaan pengentalan, tetapi dalam praktikum terjadi. Pada menit ke-18 dan ke-21 masing-masing sebesar 0,18 dan 0,06. Kemudian pada menit ke-24 kadar gula yng diukur kembali turun menjadi 0,2 dan pada menit ke-27 dan ke-30 kadar gula konstan pada kadar 0,1 brix. Ketidak sesuaian data hasil praktikum dengan literature yang menyatakan bahwa pengentalan itu pada prinsipnya mengalami kenaikan kadar zat terlarut. Namun data praktikum sangat fluktuatif yang dikarenakan oleh faktor-faktor yang sama dengan factor kesalahan pada proses pengenceran. Berdasarkan R2 pada grafik pengentalan ketelitian atau keakuratan data hasil praktikum hanya 9,7 % sangat jauh dari yang semestinya. Namun demikian ketelitian data percobaan pengentalan lebiih baik dari pada data pada pengenceran.
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari praktikum kesatimbangan massa ini adalah sebagai berikut :
1. Pada prinsipnya pengentalan merupakan penambahan kadar zat terlarut dan pengenceran merupakan penurunan kadar zat terlarut
2. Kesetimbangan massa akan diperoleh ketika pada proses pengenceran dan pengentalan sama-sma knstan
3. Kesalahan pada percobaan dapat diakibatkan oleh keakuratan alat yang digunakan, dan kesalahan praktikan yang akan mempengaruhi hasil praktikum.
6.2 Saran
Adapun saran dari praktikan dalam praktikum kesetimbangan massa ini adalah sebagai berikut :
1. Proses pengadukan pada kedua larutan harus sama
2. Alat yang digunakan harus dengan ketelitian yang tinggi agar mempermudahkan praktikan dalam membaca kadar gula pada larutan
DAFTAR PUSTAKA
Charm, S.E.1971.Fundamentals of Food Engineering. AVI Publishing Company. Westport.Connecticut.
http://duniaanalitika.wordpress.com/2010/03/04/refractometer/ diakses tanggal 22 Maret jam 02.00 wib.
http://id.wikipedia.org/wiki/Keadaan_tunak diakses pada tanggal 21 Maret jam 20.15 Wib
| |
No comments:
Post a Comment