Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan dan Gas Terhadap Ukuran Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan Menggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi

96  14 

Teks penuh

(1)

HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS TERHADAP

UKURAN GELEMBUNG PADA KARBONATASI

RAW SUGAR DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

Oleh

Ratih Anggraini

F34103046

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

Ratih Anggraini. F34103046. Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Dan Gas Terhadap Ukuran Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan Menggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi. Di bawah bimbingan Prayoga Suryadarma. 2007.

RINGKASAN

Gula dalam kebutuhannya sebagai pemanis untuk kebutuhan industri makanan dan minuman adalah gula berkualitas tinggi atau gula rafinasi. Hal ini dikarenakan dapat menghasilkan produk yang bermutu baik. Gula rafinasi adalah gula kasar (raw sugar) yang telah mengalami proses pemurnian lebih lanjut. Raw sugar masih mengandung berbagai pengotor, sehingga penggunaannya untuk dikonsumsi manusia telah dilarang oleh FDA (Food and Drug Administration). Oleh karena itu, raw sugar tersebut harus melalui tahapan pemurnian agar dapat menghasilkan gula berkualitas tinggi untuk industri.

Pada proses pemurnian cara karbonatasi, terjadi reaksi antara nira yang mengandung susu kapur (Ca(OH)2) dengan gas karbondioksida (CO2) membentuk senyawa kalsium karbonat (CaCO3). Senyawa kalsium karbonat inilah yang akan menjerat bahan-bahan pengotor dalam nira. Efisiensi pencampuran susu kapur (Ca(OH)2) dan gas karbondioksida (CO2) pada pemurnian gula cara karbonatasi merupakan kebutuhan yang penting dan adanya Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB) diharapkan dapat menjadi solusi untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas pencampuran dalam proses karbonatasi.

Perubahan laju alir cairan dan gas pada sistem RVB berpengaruh terhadap fenomena hidrodinamika yang terjadi di dalam RVB. Fenomena hidrodinamika yang terjadi pada RVB diantaranya ukuran gelembung dan distribusi ukuran gelembung yang dihasilkan. Salah satu teknik yang digunakan untuk mengukur secara statistik ukuran gelembung yaitu teknik fotografi.

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) menggunakan teknik fotografi. Selain itu, menentukan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) pada karbonatasi raw sugar.

Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa peningkatan laju alir cairan dan gas pada RVB berpengaruh terhadap ukuran gelembung yang dihasilkan. Pada variasi peningkatan laju alir cairan, nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung pada laju alir cairan yang tinggi yaitu QL 400 l/jam, QL 490 l/jam, dan QL 590 l/jam menghasilkan nilai yang rendah. Pada QL 100 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 1,31 dan 0,49. Pada QL 150 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung yang dihasilkan sebesar 1,76 dan 0,55, pada QL 250 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 1,50 dan 0,72, pada QL 400 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,58 dan 0,17, pada QL 490 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,56 dan 0,14 dan pada QL 590 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,61 dan 0,24.

(3)

gas pada QL tetap yaitu 100 l/jam, QG 90 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,77 dan 0,21. Pada QG 390 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 1,98 dan 1,24 dan pada QG 750 l/jam sebesar 1,31 dan 0,48. Variasi peningkatan laju alir gas pada QL tetap yaitu 400 l/jam, QG 90 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,49 dan 0,035. Pada QG 390 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung 0,68 dan 0,17 dan pada QG 750 l/jam sebesar 0,58 dan 0,17.

Pada hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas pada karbonatasi raw sugar, yaitu hubungan dengan ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) terhadap warna nira. QL 120 l/jam dan QG 90 l/jam dengan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung 0,77 dan 0,21, menghasilkan nilai warna nira yang rendah yaitu sebesar 180 IU. Pada QL 590 l/jam dan QG 750 l/jam dengan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung 0,61 dan 0,24, nilai yang dihasilkan lebih tinggi yaitu sebesar 325 IU.

(4)

Ratih Anggraini, F34103046. Relation of Increasing the Rate of Liquid Flow and Gas to Bubble Size in Raw Sugar Carbonatation with Loop Venturi Reactor. Supervised by Prayoga Suryadarma. 2007

SUMMARY

High quality sugar or refine sugar is necessity for food and beverage industry, in order to get good quality product. Refine sugar is raw sugar that has advance purification process. Raw sugar is still containing various impurities and prohibited to consume. That is way, raw sugars have to purify in order to get high quality sugar.

In carbonatation process, there is reaction between juice containing Ca(OH)2 with gas CO2 forming compound of carbonate calcium (CaCO3). Calcium Carbonate will absorb impurities in cane juice. Efficiency of carbonatation will be good when the good mix of CO2 and good cane juice happend. Loop Venturi Reactor (LVR) can also improve the gas absorption with liquid being good and existence of LVR expected being solution to increase efficiency and effectiveness mixing in carbonatation process.

Change of flow rate liquid and gas at LVR system have an effect hydrodynamics phenomenon. Hydrodynamics phenomenon that happened at LVR are bubble size and bubble size distribution. One of the techniques to measure statically bubble size is Photography technique.

The aim of this research was to determine the relation of increasing the rate of liquid flow and gas to bubble size (mean value and variance bubble size) using photography technique and then to determine the relation of increasing the rate liquid flow and gas to bubble size (mean value and variance bubble size) at raw sugar carbonatation.

The statistical analysis results showed that the increasing liquid flow rate and gas at LVR had an effect to bubble size. At variation liquid flow rate, mean value and variance bubble size the high liquid flow rate were QL 400 l/jam, QL 490 l/jam, and QL 590 l/jam were low. At QL 100 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,31 and 0,49. At QL 150 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,76 and 0,55. At QL 250 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,50 and 0,72. At QL 400 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,58 and 0,17. At QL 490 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,56 and 0,14 and at QL 590 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,61 and 0,24.

At variation flow rate of gas, mean value and variance bubble size QG 90 l/jam was low compared with QG 390 l/jam and QG 750 l/jam. Variation flow rate of gas at constant QL was 100 l/jam, at QG 90 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,77 and 0,21. At QG 390 l/jam, mean value and variance bubble size were1,98 and 1,24 and at QG 750 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,31 and 0,48. Variation flow rate of gas at constant QL was 400 l/jam, at QG 90 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,49 and 0,035. At QG 390 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,68 and 0,17. At QG 750 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,58 and 0,17.

(5)
(6)

HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS

TERHADAP UKURAN GELEMBUNG PADA KARBONATASI

RAW SUGAR DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

Ratih Anggraini

F34103046

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

(7)

BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS

TERHADAP UKURAN GELEMBUNG PADA KARBONATASI

RAW SUGAR DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

Ratih Anggraini

F34103046

Dilahirkan pada tanggal 20 Desember 1984

Di Tangerang

Tanggal lulus : September 2007

Menyetujui,

(8)

Prayoga Suryadarma, STP, MT

NIP. 132 240 362 SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul:

“Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Dan Gas Terhadap Ukuran

Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan Mengggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen

Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.

Bogor, September 2007

Yang membuat pernyataan,

Ratih Anggraini

(9)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tangerang, pada tanggal 20

Desember 1984. Penulis merupakan anak ketiga dari empat

bersaudara, putri dari pasangan Adjid Sahidin dan Ratna

Komala.

Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN

Gintung 2 Tangerang Tahun 1991 – 1997, SLTPN 178

Jakarta Tahun 1997-2000, dan SMUN 29 Jakarta Tahun 2000 – 2003. Pada tahun

2003 penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Departemen Teknologi Industri

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur

USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Penulis juga pernah aktif di Ikatan Alumni

Smu Spesanggrahan Sekebayoran dan Sekitarnya (IAS3) menjabat sebagai

Bendahara II dan aktif pula dalam Ikatan Alumni SMU 29 Jakarta. Pada masa

studi di IPB, Alhamdulillah penulis memperoleh dana bantuan pendidikan dari

Yayasan BNI (2005 – 2006).

Penulis melaksanakan praktek lapang pada Tahun 2006 dengan topik

“Mempelajari Proses Produksi dan Gula Di PT. PG Rajawali II Unit PG. Jatitujuh

Majalengka, Jawa Barat”. Untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknologi

Pertanian penulis melakukan penelitian dengan judul “Hubungan Peningkatan

Laju Alir Cairan dan Gas terhadap Ukuran Gelembung pada Karbonatasi Raw

(10)

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat,

dan hidayah-NYA kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penelitian dengan judul “Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Dan Gas

Terhadap Ukuran Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan

Menggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi”, serta dapat menyusun dan

menyelesaikan skripsi. Karya ilmiah ini ditujukan untuk mendapatkan gelar

sarjana teknologi pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian

Bogor.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Prayoga Suryadarma, STP, MT selaku dosen pembimbing akademik yang

telah memberikan arahan dan membimbing penulis baik selama penelitian dan

penulisan skripsi.

2. Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA dan Ir. Indah Yuliasih, MSi selaku dosen penguji

yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini.

3. PT. Jawamanis Rafinasi atas bantuan pengadaan bahan baku, yaitu raw sugar.

4. Mas Agus Fateta atas waktu luangnya untuk pemotretan ukuran gelembung.

5. Semua pihak yang telah memberi dukungan dan bantuan yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu.

Penulis berharap, semoga karya ini dapat bermanfaat terutama bagi rekan

sejawat.

Bogor, September 2007

(11)

HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS TERHADAP

UKURAN GELEMBUNG PADA KARBONATASI

RAW SUGAR DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

Oleh

Ratih Anggraini

F34103046

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(12)

Ratih Anggraini. F34103046. Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Dan Gas Terhadap Ukuran Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan Menggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi. Di bawah bimbingan Prayoga Suryadarma. 2007.

RINGKASAN

Gula dalam kebutuhannya sebagai pemanis untuk kebutuhan industri makanan dan minuman adalah gula berkualitas tinggi atau gula rafinasi. Hal ini dikarenakan dapat menghasilkan produk yang bermutu baik. Gula rafinasi adalah gula kasar (raw sugar) yang telah mengalami proses pemurnian lebih lanjut. Raw sugar masih mengandung berbagai pengotor, sehingga penggunaannya untuk dikonsumsi manusia telah dilarang oleh FDA (Food and Drug Administration). Oleh karena itu, raw sugar tersebut harus melalui tahapan pemurnian agar dapat menghasilkan gula berkualitas tinggi untuk industri.

Pada proses pemurnian cara karbonatasi, terjadi reaksi antara nira yang mengandung susu kapur (Ca(OH)2) dengan gas karbondioksida (CO2) membentuk senyawa kalsium karbonat (CaCO3). Senyawa kalsium karbonat inilah yang akan menjerat bahan-bahan pengotor dalam nira. Efisiensi pencampuran susu kapur (Ca(OH)2) dan gas karbondioksida (CO2) pada pemurnian gula cara karbonatasi merupakan kebutuhan yang penting dan adanya Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB) diharapkan dapat menjadi solusi untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas pencampuran dalam proses karbonatasi.

Perubahan laju alir cairan dan gas pada sistem RVB berpengaruh terhadap fenomena hidrodinamika yang terjadi di dalam RVB. Fenomena hidrodinamika yang terjadi pada RVB diantaranya ukuran gelembung dan distribusi ukuran gelembung yang dihasilkan. Salah satu teknik yang digunakan untuk mengukur secara statistik ukuran gelembung yaitu teknik fotografi.

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) menggunakan teknik fotografi. Selain itu, menentukan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) pada karbonatasi raw sugar.

Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa peningkatan laju alir cairan dan gas pada RVB berpengaruh terhadap ukuran gelembung yang dihasilkan. Pada variasi peningkatan laju alir cairan, nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung pada laju alir cairan yang tinggi yaitu QL 400 l/jam, QL 490 l/jam, dan QL 590 l/jam menghasilkan nilai yang rendah. Pada QL 100 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 1,31 dan 0,49. Pada QL 150 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung yang dihasilkan sebesar 1,76 dan 0,55, pada QL 250 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 1,50 dan 0,72, pada QL 400 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,58 dan 0,17, pada QL 490 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,56 dan 0,14 dan pada QL 590 l/jam nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,61 dan 0,24.

(13)

gas pada QL tetap yaitu 100 l/jam, QG 90 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,77 dan 0,21. Pada QG 390 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 1,98 dan 1,24 dan pada QG 750 l/jam sebesar 1,31 dan 0,48. Variasi peningkatan laju alir gas pada QL tetap yaitu 400 l/jam, QG 90 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung sebesar 0,49 dan 0,035. Pada QG 390 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung 0,68 dan 0,17 dan pada QG 750 l/jam sebesar 0,58 dan 0,17.

Pada hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas pada karbonatasi raw sugar, yaitu hubungan dengan ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) terhadap warna nira. QL 120 l/jam dan QG 90 l/jam dengan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung 0,77 dan 0,21, menghasilkan nilai warna nira yang rendah yaitu sebesar 180 IU. Pada QL 590 l/jam dan QG 750 l/jam dengan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung 0,61 dan 0,24, nilai yang dihasilkan lebih tinggi yaitu sebesar 325 IU.

(14)

Ratih Anggraini, F34103046. Relation of Increasing the Rate of Liquid Flow and Gas to Bubble Size in Raw Sugar Carbonatation with Loop Venturi Reactor. Supervised by Prayoga Suryadarma. 2007

SUMMARY

High quality sugar or refine sugar is necessity for food and beverage industry, in order to get good quality product. Refine sugar is raw sugar that has advance purification process. Raw sugar is still containing various impurities and prohibited to consume. That is way, raw sugars have to purify in order to get high quality sugar.

In carbonatation process, there is reaction between juice containing Ca(OH)2 with gas CO2 forming compound of carbonate calcium (CaCO3). Calcium Carbonate will absorb impurities in cane juice. Efficiency of carbonatation will be good when the good mix of CO2 and good cane juice happend. Loop Venturi Reactor (LVR) can also improve the gas absorption with liquid being good and existence of LVR expected being solution to increase efficiency and effectiveness mixing in carbonatation process.

Change of flow rate liquid and gas at LVR system have an effect hydrodynamics phenomenon. Hydrodynamics phenomenon that happened at LVR are bubble size and bubble size distribution. One of the techniques to measure statically bubble size is Photography technique.

The aim of this research was to determine the relation of increasing the rate of liquid flow and gas to bubble size (mean value and variance bubble size) using photography technique and then to determine the relation of increasing the rate liquid flow and gas to bubble size (mean value and variance bubble size) at raw sugar carbonatation.

The statistical analysis results showed that the increasing liquid flow rate and gas at LVR had an effect to bubble size. At variation liquid flow rate, mean value and variance bubble size the high liquid flow rate were QL 400 l/jam, QL 490 l/jam, and QL 590 l/jam were low. At QL 100 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,31 and 0,49. At QL 150 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,76 and 0,55. At QL 250 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,50 and 0,72. At QL 400 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,58 and 0,17. At QL 490 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,56 and 0,14 and at QL 590 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,61 and 0,24.

At variation flow rate of gas, mean value and variance bubble size QG 90 l/jam was low compared with QG 390 l/jam and QG 750 l/jam. Variation flow rate of gas at constant QL was 100 l/jam, at QG 90 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,77 and 0,21. At QG 390 l/jam, mean value and variance bubble size were1,98 and 1,24 and at QG 750 l/jam, mean value and variance bubble size were 1,31 and 0,48. Variation flow rate of gas at constant QL was 400 l/jam, at QG 90 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,49 and 0,035. At QG 390 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,68 and 0,17. At QG 750 l/jam, mean value and variance bubble size were 0,58 and 0,17.

(15)
(16)

HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS

TERHADAP UKURAN GELEMBUNG PADA KARBONATASI

RAW SUGAR DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

Ratih Anggraini

F34103046

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

(17)

BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS

TERHADAP UKURAN GELEMBUNG PADA KARBONATASI

RAW SUGAR DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

Ratih Anggraini

F34103046

Dilahirkan pada tanggal 20 Desember 1984

Di Tangerang

Tanggal lulus : September 2007

Menyetujui,

(18)

Prayoga Suryadarma, STP, MT

NIP. 132 240 362 SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul:

“Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Dan Gas Terhadap Ukuran

Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan Mengggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen

Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.

Bogor, September 2007

Yang membuat pernyataan,

Ratih Anggraini

(19)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tangerang, pada tanggal 20

Desember 1984. Penulis merupakan anak ketiga dari empat

bersaudara, putri dari pasangan Adjid Sahidin dan Ratna

Komala.

Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN

Gintung 2 Tangerang Tahun 1991 – 1997, SLTPN 178

Jakarta Tahun 1997-2000, dan SMUN 29 Jakarta Tahun 2000 – 2003. Pada tahun

2003 penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Departemen Teknologi Industri

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur

USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Penulis juga pernah aktif di Ikatan Alumni

Smu Spesanggrahan Sekebayoran dan Sekitarnya (IAS3) menjabat sebagai

Bendahara II dan aktif pula dalam Ikatan Alumni SMU 29 Jakarta. Pada masa

studi di IPB, Alhamdulillah penulis memperoleh dana bantuan pendidikan dari

Yayasan BNI (2005 – 2006).

Penulis melaksanakan praktek lapang pada Tahun 2006 dengan topik

“Mempelajari Proses Produksi dan Gula Di PT. PG Rajawali II Unit PG. Jatitujuh

Majalengka, Jawa Barat”. Untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknologi

Pertanian penulis melakukan penelitian dengan judul “Hubungan Peningkatan

Laju Alir Cairan dan Gas terhadap Ukuran Gelembung pada Karbonatasi Raw

(20)

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat,

dan hidayah-NYA kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penelitian dengan judul “Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Dan Gas

Terhadap Ukuran Gelembung Pada Karbonatasi Raw Sugar Dengan

Menggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi”, serta dapat menyusun dan

menyelesaikan skripsi. Karya ilmiah ini ditujukan untuk mendapatkan gelar

sarjana teknologi pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian

Bogor.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Prayoga Suryadarma, STP, MT selaku dosen pembimbing akademik yang

telah memberikan arahan dan membimbing penulis baik selama penelitian dan

penulisan skripsi.

2. Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA dan Ir. Indah Yuliasih, MSi selaku dosen penguji

yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini.

3. PT. Jawamanis Rafinasi atas bantuan pengadaan bahan baku, yaitu raw sugar.

4. Mas Agus Fateta atas waktu luangnya untuk pemotretan ukuran gelembung.

5. Semua pihak yang telah memberi dukungan dan bantuan yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu.

Penulis berharap, semoga karya ini dapat bermanfaat terutama bagi rekan

sejawat.

Bogor, September 2007

(21)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR... i

DAFTAR ISI... ii

DAFTAR TABEL... iv

DAFTAR GAMBAR... v

DAFTAR LAMPIRAN... vii

I. PENDAHULUAN... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN PENELITIAN... 2

C. RUANG LINGKUP... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA... 4

A. REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI... 4

B. TEKNIK FOTOGRAFI ... 8

C. PEMURNIAN GULA... 9

D. WARNA GULA ... 10

E. RAW SUGAR... 12

III. METODOLOGI ... 14

A. ALAT DAN BAHAN ... 14

1. Alat ... 14

2. Bahan ... 15

B. METODE PENELITIAN... 15

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 21

(22)

B. HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN

DAN GAS TERHADAP UKURAN GELEMBUNG ... 22

1. Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Terhadap

Ukuran Gelembung ... 23

2. Hubungan Peningkatan Laju Alir Gas Terhadap

Ukuran Gelembung ... 29

C. HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS TERHADAP UKURAN GELEMBUNG PADA

KARBONATASI RAW SUGAR... 33

V. KESIMPULAN DAN SARAN... 36

A. KESIMPULAN ... 36

B. SARAN ... 37

DAFTAR PUSTAKA... 38

(23)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Diameter gelembung dan KLa pada beberapa sistem kontak

gas – cair ... 5

Tabel 2. Komposisi nira tebu ... 13

Tabel 3. Standar komposisi raw sugar... 13

Tabel 4. Syarat mutu gula rafinasi ... 13

Tabel 5. Rentang nilai untuk batasan laju alir cairan ... 17

Tabel 6. Rentang nilai untuk batasan laju alir gas ... 18

Tabel 7. Variasi laju alir cairan dengan QG tetap... 18

Tabel 8. Variasi laju alir gas dengan QL tetap... 18

Tabel 9. Karakteristik raw sugar... 21

Tabel 10. Hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas dengan

ukuran gelembung terhadap warna nira ... 33

(24)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Skema RVB ... 4

Gambar 2. Ejektor venturi... 5

Gambar 3. Desain ejektor venturi ... 6

Gambar 4. Skema pembentukan selimut jet ... 7

Gambar 5. Rejim aliran pada ejektor ... 8

Gambar 6. Teknik fotografi (Aslan et al., 2006) ... 9

Gambar 7. Skema RVB dan komponen penyusunnya... 14

Gambar 8. Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB) ... 15

Gambar 9. Tahapan penelitian. ... 16

Gambar 10. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 750 l/jam . ... 23

Gambar 11. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 390 l/jam . ... 24

Gambar 12. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 90 l/jam . ... 24

Gambar 13. Foto gelembung pada QL 320 l/jam . ... 25

Gambar 14. Foto gelembung pada QL 650 l/jam . ... 26

Gambar 15. Grafik distribusi ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan dengan QG 750 l/jam ... 26

Gambar 16. Nilai rata-rata ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan ... 27

Gambar 17. Nilai ragam ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan... 28

Gambar 18. Foto gelembung pada QL 320 l/jam . ... 30

Gambar 19. Grafik distribusi ukuran gelembung pada variasi laju alir gas dengan QL 100 l/jam ... 30

(25)

Gambar 21. Nilai rata-rata ukuran gelembung pada variasi laju alir gas... 31

Gambar 22. Nilai ragam ukuran gelembung pada variasi laju alir gas ... 32

(26)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Diagram alir penelitian ... 40

Lampiran 2. Prosedur karakterisasi raw sugar ... 42

Lampiran 3. Data hasil pengukuran ukuran gelembung hasil analisa foto .. 45

Lampiran 4. Data nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung .. ... 55

Lampiran 5. Data nilai rata-rata ukuran gelembung tiap kelas (ai).. ... 56

Lampiran 6. Kurva standar DNS dan data hasil karakterisasi raw sugar .... 59

Lampiran 7. Hasil pemotretan penggaris untuk kalibrasi... 60

Lampiran 8. Hasil pemotretan gelembung ... 61

(27)

I.

PENDAHULUAN

A.

LATAR BELAKANG

Gula dalam kebutuhannya sebagai pemanis untuk kebutuhan industri

adalah gula berkualitas tinggi atau gula rafinasi. Hal ini dikarenakan dapat

menghasilkan produk yang bermutu baik. Gula rafinasi adalah gula kasar (raw

sugar) yang telah mengalami proses pemurnian lebih lanjut. Raw sugar masih

mengandung berbagai pengotor, sehingga penggunaannya untuk dikonsumsi

manusia telah dilarang oleh FDA (Food and Drug Administration). Oleh

karena itu, raw sugar tersebut harus melalui tahapan pemurnian agar dapat

menghasilkan gula berkualitas tinggi untuk industri, khususnya industri

minuman ringan.

Proses pemurnian merupakan salah satu faktor yang penting untuk

menentukan tingkat efisiensi proses penghilangan bahan pengotor pada raw

sugar sehingga menghasilkan gula rafinasi dengan mutu baik. Proses

pemurnian raw sugar dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya

defekasi, sulfitasi dan karbonatasi. Dalam proses karbonatasi, terjadi reaksi

antara nira yang mengandung susu kapur (Ca(OH)2) dengan gas

karbondioksida (CO2) membentuk senyawa kalsium karbonat (CaCO3).

Senyawa kalsium karbonat inilah yang akan menjerat bahan-bahan pengotor

dalam nira (Mathur, 1978).

Efisiensi pencampuran susu kapur (Ca(OH)2) dan gas karbondioksida

(CO2) pada pemurnian gula cara karbonatasi merupakan kebutuhan yang

penting (Mathur, 1978). Selama ini gas CO2 diabsorpsikan dalam bentuk

gelembung dan ada pula yang menggunakan pengaduk. Hal tersebut bertujuan

untuk meningkatkan fraksi gas CO2 di dalam cairan (nira) (Shirsat et al., 2003)

sehingga gas CO2 lebih banyak berada dalam nira dan kontak antara gas CO2

dengan nira yang mengandung susu kapur akan semakin meningkat. Namun

saat ini, tangki karbonatasi yang ada masih kurang efisien karena masih

banyak gas CO2 yang tidak terabsorb ke dalam nira dan terbuang sehingga

proses pencampuran kurang baik serta tidak hemat energi, terutama untuk

(28)

Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB) adalah sistem reaktor yang

sederhana yang menggunakan ejektor venturi sebagai alat pendistribusi fase

gas ke dalam fase cairan. Keunggulan RVB antara lain memiliki kecepatan

perpindahan massa yang tinggi dan menghasilkan gelembung-gelembung

yang kecil baik secara aksial maupun radial serta memberikan kondisi kontak

antara cairan dan gas pada kondisi optimal karena adanya proses pemanfaatan

kembali gas yang tidak bereaksi (Duveen, 1998; Leuritz et al., 1976; Cramers

et al., 1992; Mandal et al., 2005).

Oleh karena itu, penggunaan Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB)

diharapkan dapat menjadi solusi untuk meningkatkan efisiensi pencampuran

gas CO2 dan susu kapur dalam nira dan menghemat energi karena tidak

memerlukan pengaduk dan blower. Perubahan laju alir cairan dan gas pada

sistem RVB berpengaruh terhadap fenomena hidrodinamika yang terjadi di

dalam RVB (Cramers et al., 1992). Fenomena hidrodinamika yang terjadi

pada RVB diantaranya ukuran gelembung dan distribusi ukuran gelembung

yang dihasilkan. Dengan mengetahui ukuran gelembung dan distribusi ukuran

gelembung pada RVB, karakteristik populasi gelembung dalam cairan dapat

diketahui serta dapat mengevaluasi performa RVB. Salah satu teknik yang

digunakan untuk mengukur secara statistik ukuran gelembung yaitu teknik

fotografi.

B. TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Menentukan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap

ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung)

menggunakan teknik fotografi.

2. Menentukan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap

ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) pada

(29)

C. RUANG LINGKUP

Ruang lingkup penelitian ini antara lain bahan baku yang digunakan

untuk proses pemurnian yaitu raw sugar yang diimpor dari Australia,

kemudian melakukan karakterisasi raw sugar yaitu meliputi kadar air, kadar

abu, tingkat kemurnian (polarisasi), warna dan gula pereduksi. Selanjutnya

melakukan pengukuran ukuran gelembung yang dihasilkan RVB untuk

mendapatkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung. Lalu melakukan

proses karbonatasi raw sugar dengan menggunakan RVBpada laju alir cairan

120 l/jam dan laju alir gas 90 l/jam serta pada laju alir cairan 590 l/jam dan

laju alir gas 750 l/jam untuk mendapatkan hubungan peningkatan laju alir

cairan dan gas (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung) pada karbonatasi

(30)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI

Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB) adalah sistem reaktor yang

tersusun dari tangki, venturi atau ejektor dan sistem sirkulasi cairan (Duveen,

1998). Skema dari RVB dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema RVB (Duveen, 1998)

Venturi dikenal dengan beberapa nama yang disesuaikan dengan

aplikasi, seperti injector, ejector, eductor, dan lain-lain. Ejektor venturi

merupakan pipa pendek yang terdiri dari tiga bagian. Bagian pertama disebut

confuser, berbentuk kerucut terpotong yang luas penampangnya mengecil

dengan tajam. Bagian kedua berbentuk silinder pendek yang sering disebut

leher. Bagian ketiga disebut diffuser, berbentuk kerucut terpotong yang luas

penampangnya membesar secara halus. Bentuk ejektor venturi disajikan pada

(31)

Gambar 2. Ejektor venturi (Duveen, 1998)

Tipe dari venturi adalah cylindrical inlet, convergent entrance

(confuser), throat (leher ejektor) dan divergent outlet (diffuser). Convergent

entrance (confuser) memiliki sudut 21° dan divergent outlet (diffuser)

memiliki sudut 7-8°. Efek dari divergent cone adalah mereduksi kehilangan

tekanan (Henderson dan Perry Young, 1997).

RVB merupakan sistem reaktor yang menggunakan aliran dua fasa,

yaitu fasa cair dan fasa gas (Atay, 1986). RVB memiliki desain yang

sederhana dan tidak membutuhkan energi tambahan untuk mendispersikan

gas, seperti blower untuk mengalirkan gas dan motor untuk memutar

pengaduk, memiliki kecepatan perpindahan massa yang tinggi dan

menghasilkan gelembung-gelembung yang kecil baik secara aksial maupun

radial serta memberikan kondisi kontak antara cairan dan gas pada kondisi

optimal karena adanya proses pemanfaatan kembali gas yang tidak bereaksi

(Duveen, 1998; Leuritz et al., 1976; Mandal et al., 2005). Perbandingan

diameter ukuran gelembung dan nilai koefisien perpindahan massa (KLa) yang

dihasilkan pada beberapa sistem kontak gas-cair dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Diameter gelembung dan KLa pada beberapa sistem kontak gas – cair

Sistem kontak Diameter gelembung (mm)

Pada RVB, cairan dialirkan melewati sebuah nosel pada ejektor venturi

yang menyebabkan cairan mengalir dengan peningkatan kecepatan

(32)

geometri ejektor venturi yang menyebabkan laju geser cairan yang tinggi di

dalam ejektor (Cramers et al., 1992). Kondisi ini mengikuti prinsip persamaan

Bernaulli yang menyebabkan penurunan tekanan bahkan menjadi vakum di

daerah aliran dengan peningkatan kecepatan tersebut. Adanya perbedaan

tekanan mengakibatkan terjadinya difusi gas dari tekanan tinggi menuju

tekanan rendah (McCabe et al., 1985) dan gas terdispersi ke dalam cairan

(Mandal et al., 2005). Desain ejektor venturi dapat dilihat pada Gambar 3.

Aliran cairan

Aliran jet

Gas

Leher ejektor

Gambar 3. Desain ejektor venturi (Duveen, 1998)

Adapun mekanisme pembentukan gelembung pada RVB antara lain,

aliran cairan yang sangat cepat yang dihasilkan oleh nosel menghantam

permukaan cairan, merusak dan menekan permukaan cairan ke dalam badan

cairan. Keadaan ini dipertahankan sampai gas diselimuti oleh cairan sehingga

terbentuk selimut cairan. Selimut cairan adalah fase gas yang terperangkap

dalam fase cair. Pemecahan selimut cairan ini di dalam leher ejektor

menghasilkan gelembung yang berjejalan dan mengalir dalam gerombolan

gelembung. Penggelembungan selimut cairan terjadi karena adanya gangguan

(33)

lebar tertentu, akibatnya terjadi penggelembungan pada badan cairan (Cramers

et al., 1992). Skema pembentukan selimut jet disajikan pada Gambar 4.

Selimut cairan Nosel

Selimut cairan

Gambar 4. Skema pembentukan selimut cairan (Cramers et al., 1992)

Rejim aliran mempengaruhi distribusi ukuran gelembung yang

dihasilkan. Terdapat empat rejim aliran yang dapat terjadi dalam ejektor,

yaitu :

1. Aliran slug

Aliran slug terjadi jika kecepatan cairan dan kecepatan gas rendah.

Dispersi gas terjadi dalam ruang pencampuran (leher ejektor).

2. Aliran anular

Aliran anular terjadi jika kecepatan cairan rendah tetapi kecepatan

gas cukup tinggi. Disebut aliran anular karena terbentuk anulus dalam

leher ejektor. Fase cair mengalir dalam anulus, sedangkan fase gas

mengalir pada sumbu ejektor.

3. Aliran gelembung

Aliran gelembung terjadi jika kecepatan cairan lebih tinggi daripada

kecepatan cairan pada aliran slug dan kecepatan gas cukup rendah.

Pembentukan gelembung-gelembung berukuran sangat kecil dalam fase

cair secara terus menerus merupakan ciri khas aliran gelembung.

4. Aliran jet

Aliran jet terjadi jika kecepatan cairan dan kecepatan gas tinggi.

(34)

Untuk lebih jelasnya, gambar rejim aliran dapat dilihat pada Gambar 5.

Aliran anular Aliran jet Aliran slug

Aliran gelembung

Gambar 5. Rejim aliran pada leher ejektor (www.glossary.oilfield.slb.com)

B. TEKNIK FOTOGRAFI

Teknik fotografi secara luas digunakan untuk mengetahui dispersi gas

dalam cairan, diantaranya dispersi gas pada bubble column yang dilakukan

oleh (Aslan et al., 2006), stirred vessel (Moilanen et al., 2003), evaporator

(Ribeiro dan Lage, 2004), bubble generator (Kawamura et al., 2005). Teknik

fotografi yang dilakukan oleh (Aslan et al., 2006) dapat dilihat pada

(35)

Gambar 6. Teknik fotografi (Aslan dkk., 2006)

C. RAW SUGAR

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI 01-3140.1-2001) gula

kasar (raw sugar) adalah gula kristal sakarosa yang

dibuat dari tebu (Saccharum sp.) melalui proses

defekasi yang tidak dapat langsung dikonsumsi oleh manusia sebelum diproses

lebih lanjut karena Lampu halogen

Lampu halogen

Bubble column

Gambar 6. Teknik fotografi (Aslan et al., 2006)

C. PEMURNIAN GULA

Proses pemurnian gula adalah proses menghilangkan bahan pengotor

secara maksimum. Tujuan dari proses pemurnian ini adalah (1) membuang

bahan pengotor dengan mempercepat pemisahan atau penghancuran

anorganik bukan gula yang terdapat dalam nira pada keadaan koloid karena

hal tersebut dapat meningkatkan konsentrasi gula yang tersedia untuk

dikristalkan, (2) memisahkan bahan padat yang tersuspensi di dalam nira pada

keadaan koloid. Kotoran ini tidak bisa dipisahkan dengan penyaringan

sederhana, sehingga diperlukan aksi dari susu kapur dan panas (Mathur,

1978).

Proses pemurnian raw sugar terdapat beberapa cara antara lain

defekasi, magnesia, karbonatasi, sulfitasi, dan fosfatasi (Mathur, 1978). Pada

penambahan lime atau kapur dapat ditambahkan pada suhu nira 35-40°C ,

72-76°C atau pada 100°C (Reece, 2003). Bahan pengotor yang dapat

dihilangkan dengan defekasi, sulfitasi, dan karbonatasi adalah 12,7%, 11,7%,

(36)

Proses karbonatasi merupakan reaksi yang terjadi akibat interaksi

susu kapur (Ca(OH)2) dan gas CO2 membentuk senyawa kalsium karbonat

(CaCO3). Susu kapur (Ca(OH)2) dibuat dengan mereaksikan kapur tohor (CaO)

dengan air (H2O) (Soejardji, 1987). Mekanisme pembentukan senyawa kalsium

karbonat (CaCO3) dapat dilihat pada persamaan 1, 2, 3, 4 dan 5 (Chen dan

Chou, 1993; Mathur, 1978).

Pada proses karbonatasi, akan terjadi adsorbsi bahan pengotor, bahan

penyebab warna, gum, asam organik, dan lain-lain. Namun reaksi karbonatasi

tidak hanya berlangsung sederhana tetapi terjadi dalam beberapa tahapan.

Penambahan susu kapur menyebabkan terjadinya dua aksi, yang pertama

reaksi susu kapur dengan CO2 membentuk kristal CaCO3, yang kedua reaksi

susu kapur dengan sukrosa membentuk kalsium sakarat. Jika kalsium sakarat

direaksikan dengan CO2, maka akan terbentuk senyawa intermediet kalsium

hidrosukrokarbonat. Jika pada senyawa tersebut dikenakan penambahan panas,

maka senyawa tersebut akan terurai menjadi kristal CaCO3, sukrosa, dan air.

Kristal CaCO3 yang dihasilkan dari kedua aksi susu kapur tersebut saling

berikatan membentuk kesatuan kristal CaCO3 yang mampu mengadsorpsi

bahan-bahan pengotor (Chen dan Chou, 1993; Mathur, 1978).

D. WARNA GULA

Warna gula merupakan aspek yang sangat penting dalam pengawasan

mutu (Moerdokusumo, 1993). Meskipun terdapat dalam jumlah yang sangat

sedikit (0,1%) zat warna dalam gula sangat menentukan kualitas gula

(37)

enzimatik, dan reaksi nonenzimatik dapat menurunkan kualitas gula (Achyadi

dan Maulidah, 2004).

Nira tebu mengandung beberapa pigmen warna yang berasal dari

jaringan tebu, seperti kulit tebu mengandung dua campuran pigmen warna

klorofil dan antosianin, selain itu serat tebu mengandung sakaretin dan mata

tunas batang tebu mengandung tanin (Mathur, 1978).

1. Klorofil

Pigmen klorofil tidak larut dalam air dan larutan gula tetapi larut

dalam alkohol dan eter. Pigmen ini tidak dipengaruhi oleh proses defekasi

dan tidak bereaksi dengan asam. Klorofil merupakan koloid alami dan

tetap tersuspensi dalam nira tebu. Penghilangan pigmen ini hanya dengan

proses penyaringan setelah proses pemurnian tanpa mempengaruhi warna

gula.

2. Antosianin

Pigmen antosianin menghasilkan warna gelap tertentu dalam nira

tebu. Pigmen ini larut dalam nira dan memberikan warna ungu gelap dan

penambahan susu kapur akan memberikan warna hijau gelap. Proses

defekasi tidak cukup untuk mengeliminasi pigmen ini, tetapi harus

dengan proses karbonatasi dan pigmen ini akan tereliminasi sempurna.

3. Sakaretin

Sakaretin merupakan pigmen yang berasal dari serat tebu. Pigmen

ini tidak dapat diekstrak dengan air atau larutan gula, tetapi harus dengan

penambahan alkali. Dengan penambahan susu kapur memberikan warna

kuning dan terekstrak serta terkristalkan dalam pembuatan raw sugar.

Sakaretin dapat bereaksi dengan garam besi pada larutan basa sehingga

menghasilkan warna yang gelap pada larutan gula. Pigmen ini dapat

dihilangkan dengan penambahan SO2.

4. Tanin

Tanin memberikan warna hijau tetapi apabila bereaksi dengan

garam besi akan memberikan warna gelap. Pigmen ini larut dalam nira

(38)

Reaksi pencoklatan nonenzimatik pada proses pengolahan gula dapat

disebabkan oleh karamelisasi gula dan reaksi maillard. Reaksi karamelisasi

merupakan reaksi pencoklatan nonenzimatik yang melibatkan degradasi gula

karena pemanasan tanpa melibatkan reaktan yang mengandung nitrogen,

seperti protein dan asam amino. Karamelisasi memberikan warna mulai dari

kuning hingga coklat tua dan warna akan semakin gelap selama peningkatan

suhu. Selama proses pemanasan, fruktosa akan terlebih dahulu terdekomposisi,

kemudian glukosa, dan diakhiri oleh sukrosa. Reaksi maillard merupakan

reaksi pencoklatan nonenzimatik yang melibatkan asam amino dan gugus

karbonil terutama gula pereduksi. Reaksi maillard tidak membutuhkan suhu

yang tinggi, namun laju reaksi akan meningkat tajam pada suhu yang tinggi

dan menyebabkan pencoklatan semakin cepat terjadi (Mathur, 1978).

Nira hasil pemurnian baik dengan proses defekasi, karbonatasi atau

sulfitasi, menghasilkan nira yang lebih jernih dibandingkan dengan larutan

gula sebelumnya. Hal tersebut terjadi karena bahan pengotor yang terdapat

dalam nira sudah dihilangkan dengan cara pengendapan dengan CaCO3 atau

CaSO3. Nira hasil karbonatasi memberikan warna yang jernih karena bahan

pengotor yang terdapat dalam nira diproses dengan cara diendapkan

(Steinmuller, 2000).

Warna mempunyai dua aspek yang penting yaitu salah satu kriteria

penilaian yang dapat dilihat dan sebagai ukuran dari derajat kemurnian. Untuk

menunjukkan warna nira menggunakan unit atau nilai warna dengan metode

ICUMSA (www.chemindustry.com). ICUMSA (International Comission for

Uniform Methods of Sugar Analysis) merupakan standar internasional untuk

metode analisis gula. Semakin besar nilai maka semakin gelap warna larutan.

E. RAW SUGAR

Raw sugar adalah gula kristal sukrosa yang dibuat dari tebu atau bit

melalui proses defekasi, yang tidak dapat dikonsumsi oleh manusia sebelum

diproses lebih lanjut (SNI 01-3140.1-2001). Raw sugar Australia merupakan

(39)

dari tebu dilakukan proses pemurnian, larutan nira terdiri dari beberapa

komposisi yang dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi nira tebu

No. Komponen Komposisi (%) Sumber : Moerdokusumo (1993)

Raw sugar yang telah mengalami proses pemurnian lebih lanjut

dikenal sebagai gula rafinasi (refined sugar). Standar komposisi raw sugar

dapat dilihat pada Tabel 3. Syarat mutu gula rafinasi dapat dilihat pada

Tabel 4.

Tabel 3. Standar komposisi raw sugar

Nilai Sumber : (a) Sekretariat Dewan Gula (1996)

(b) SNI (2001)

Tabel 4. Syarat mutu gula rafinasi

(40)

III. METODOLOGI

A. ALAT DAN BAHAN

1. Alat

Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah

Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB), yang dilengkapi dengan ejektor

venturi, tangki reaktor, pompa, flowmeter cairan, flowmeter gas,

termokontrol, heater (pemanas) dan tabung gas CO2. Peralatan untuk

fotografi yaitu kamera digital dengan lensa makro, tripod, lampu halogen,

lampu TL, strerofoam, kertas kalkir dan penggaris. Peralatan analisa yang

digunakan adalah buret, polarimeter, pH meter, oven, tanur pengabuan dan

spektrofotometer.

Skema RVB secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 7 dan gambar alat

disajikan pada Gambar 8.

(41)

Gambar 8. RVB

2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari bahan

baku dan bahan kimia. Bahan baku utama yang digunakan dalam

penelitian ini adalah raw sugar yang diperoleh dari PT. Jawamanis

Rafinasi Cilegon-Banten, yang diimpor dari Australia. Bahan-bahan yang

digunakan adalah kapur (CaO) dan air untuk membuat susu kapur

(Ca(OH)2) dan gas CO2 untuk proses karbonatasi, serta bahan-bahan kimia

untuk analisis.

B. METODE PENELITIAN

Penelitian yang dilakukan, terdiri dari tiga tahap yaitu (1) Karakterisasi

raw sugar, (2) Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas

terhadap ukuran gelembung (nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung), (3)

Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas dengan ukuran

(42)

Tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 9. Diagram alir penelitian dapat

dilihat pada Lampiran 1.

Mulai

Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran

gelembung

Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas dengan ukuran gelembung terhadap

warna nira

Selesai

Karakterisasi raw sugar

Gambar 9. Tahapan penelitian

1. Karakterisasi raw sugar

Karakterisasi raw sugar ini meliputi kadar air, kadar abu, tingkat

kemurnian (polarisasi), warna dan gula pereduksi. Karakterisasi raw sugar

dilakukan pada larutan raw sugar yang belum mendapatkan perlakuan.

Karakterisasi terhadap raw sugar bertujuan untuk mengetahui karakteristik

dari raw sugar yang digunakan sebelum mendapatkan perlakuan. Prosedur

karakterisasi raw sugar disajikan pada Lampiran 2.

2. Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap

ukuran gelembung

Hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran

gelembung dilakukan pada variasi laju alir cairan dan laju alir gas tetap,

kemudian pada variasi laju alir gas dan laju alir cairan tetap. Cairan yang

digunakan yaitu larutan gula 12 briks, mengacu pada konsentrasi gula

(43)

(Moerdokusumo, 1993). Untuk mengetahui pengaruh peningkatan laju alir

cairan dan gas terhadap ukuran gelembung yang dihasilkan, digunakan

teknik fotografi. Untuk pengkalibrasian ukuran gelembung, dengan

menempatkan penggaris ke dalam cairan di dalam reaktor lalu dilakukan

pemotretan penggaris tersebut. Saat pemotretan ukuran gelembung

dilakukan penambahan gas CO2 ke dalam larutan gula. Suhu saat

pemotretan ukuran gelembung yaitu 55°C, mengacu pada suhu proses

karbonatasi yang digunakan. Hasil pemotretan ukuran gelembung

dilakukan analisa foto dengan menggunakan software Tnimage version

3.5.5 (Image Measurement and Analisys Lab(IMAL)).

Penyajian data dari variasi peningkatan laju alir cairan dan gas

terhadap ukuran gelembung yaitu dengan membuat grafik dan

memplotkan ukuran rata-rata gelembung tiap kelas, nilai rata-rata dan

ragam ukuran gelembung terhadap variasi laju alir cairan dan laju alir gas

tetap, kemudian pada variasi laju alir gas dan laju alir cairan tetap. Batasan

untuk laju alir cairan dan gas terdiri dari batasan rendah, sedang dan

tinggi. Batasan rendah, sedang dan tinggi yang ditetapkan, didapatkan dari

pengecekan (trial dan error) titik variasi laju alir cairan dan gas yang telah

ditetapkan sebelumnya. Rentang nilai untuk batasan laju alir cairan dan

gas disajikan pada Tabel 5 dan Tabel 6. Variasi laju alir cairan pada laju

alir gas tetap yang digunakan disajikan pada Tabel 7. Variasi laju alir gas

pada laju alir cairan tetap yang digunakan disajikan pada Tabel 8.

Tabel 5. Rentang nilai untuk batasan laju alir cairan

(44)

Tabel 6. Rentang nilai untuk batasan laju alir gas

Batasan laju alir gas

Laju alir gas (l/jam)

Rendah 90

Tabel 7. Variasi laju alir cairan dengan QG tetap

QG tetap

Tabel 8. Variasi laju alir gas dengan QL tetap

(45)

Penyajian data berupa grafik distribusi ukuran gelembung

ditentukan dengan memplotkan ukuran rata-rata gelembung tiap kelas

yang didapat dari model persamaan matematika. Model persamaan

matematika untuk ukuran rata-rata gelembung tiap kelas dapat dilihat pada

persamaan 6.

Dimana, ai adalah rata-rata diameter gelembung dalam kelas (mm), a max

adalah diameter maksimal dalam kelas (mm), a min adalah diameter

minimum dalam kelas (mm), Δai adalah besar kelas (mm), Ni adalah

jumlah gelembung dalam kelas, NC adalah total jumlah gelembung

seluruh kelas (Moilanen et al., 2003).

Kelas-kelas untuk ukuran rata-rata gelembung yang dihasilkan (a1,

a2, a3 dan seterusnya) sudah ditetapkan sebelumnya dengan menetapkan

rentang ukuran diameter gelembungnya setiap kelas. Pada kelas 1 (a1),

rentang ukuran diameter gelembungnya berkisar antara 0,01 – 0,4 mm,

pada kelas 2 (a2) rentang ukuran diameter gelembungnya berkisar antara

0,41 - 0,8 mm dan seterusnya. Untuk mengetahui pengaruh dari

peningkatan laju alir cairan dan gas secara statistik dilihat dari nilai

rata-rata dan ragam ukuran gelembung yang dihasilkan. Rumus nilai rata-rata-rata-rata

dan ragam ukuran gelembung dapat dilihat pada persamaan 7 dan

persamaan 8.

... (7)

Dimana, μ adalah nilai rata-rata, xi adalah data hasil ukuran, dan N adalah

populasi dari data ukuran yang dihasilkan (Walpole, 1992).

(46)

Dimana, σ2 adalahnilai ragam, μ adalah nilai rata-rata, xi adalah data hasil

ukuran, dan N adalah populasi dari data ukuran yang dihasilkan (Walpole,

1992).

3. Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas dengan ukuran

gelembung terhadap warna nira

Untuk hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas dengan

ukuran gelembung terhadap warna nira, yaitu dengan melakukan proses

karbonatasi pada laju alir cairan 120 l/jam dan laju alir gas 90 l/jam,

kemudian pada laju alir cairan 590 l/jam dan laju alir gas 750 l/jam. Proses

karbonatasi diawali dengan mereaksikan nira (larutan gula 12 briks)

dengan susu kapur (Ca(OH)2) kemudian penambahan gas CO2 ke dalam

nira. Pengaruh ukuran gelembung dilihat dari nilai rata-rata dan ragam

ukuran gelembung yang dihasilkan untuk penentuan hubungan ukuran

gelembung dengan warna nira. Analisis warna nira menggunakan metode

ICUMSA (International Comission for Uniform Methods of Sugar

(47)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KARAKTERISTIK RAW SUGAR

Karakteristik raw sugar yang dianalisa meliputi kadar air, kadar abu,

tingkat kemurnian (polarisasi), warna dan gula pereduksi. Tujuannya untuk

mengetahui karakteristik raw sugar yang digunakan sebelum mendapatkan

perlakuan. Hasil karakterisasi raw sugar dapat dilihat pada Tabel 9 yang

dibandingkan dengan syarat komposisi raw sugar menurut Sekretariat Dewan

Gula Indonesia (1996) dan syarat gula rafinasi untuk industri menurut

Mochtar (1996).

Tabel 9. Karakteristik raw sugar

Parameter

Hasil analisis Standar komposisi

Berdasarkan hasil analisis kadar air dan kadar abu yang diperoleh, raw

sugar yang digunakan pada penelitian ini memenuhi standar menurut Standar

Sekretariat Dewan Gula Indonesia. Menurut Standar Sekretariat Dewan Gula

Indonesia (1996) bahwa kadar air dan kadar abu raw sugar maksimum 0,3%.

Kadar air pada raw sugar berpengaruh terhadap sifat ketahanan dalam

penyimpanan, karena kadar air yang tinggi dapat menjadi sarana untuk

pertumbuhan mikroorganisme sehingga kerusakan raw sugar dapat terjadi

(Baikow, 1982).

Kemudian untuk hasil tingkat kemurnian yang diperoleh, tidak

memenuhi standar menurut Standar Sekretariat Dewan Gula Indonesia.

Menurut Standar Sekretariat Dewan Gula Indonesia (1996) bahwa tingkat

kemurnian untuk raw sugar adalah 98°Z. Tingkat kemurnian pada raw sugar

(48)

keefektifan proses penghilangan bahan pengotor. Semakin tinggi tingkat

kemurnian pada raw sugar akan memudahkan proses rafinasi dan

meningkatkan rendemen (Baikow, 1982). Tingkat kemurnian untuk syarat

gula rafinasi untuk industri tinggi yaitu 99,90°Z (Mochtar, 1996), sehingga

diperlukan proses penghilangan bahan pengotor pada raw sugar yang

maksimal agar tercapai tingkat kemurnian yang tinggi.

Hasil analisis warna yang diperoleh, warna raw sugar yang digunakan

dalam penelitian ini memenuhi Standar Sekretariat Dewan Gula Indonesia.

Menurut Standar Sekretariat Dewan Gula Indonesia (1996) bahwa unit warna

untuk raw sugar maksimum 4000 IU. Warna raw sugar yang

kemerah-merahan bahkan coklat disebabkan karena adanya berbagai kotoran (bahan

bukan gula) yang terikut atau terperangkap di antara kristal gulanya. Nilai

warna raw sugar berhubungan dengan keefektifan proses penghilangan warna

yang terkandung (Baikow, 1982). Warna gula rafinasi untuk industri sangat

rendah, yaitu 35 IU (Mochtar, 1996), sehingga diperlukan proses penghilangan

bahan pengotor raw sugar yang maksimal agar tercapai warna gula yang

rendah.

Hasil analisis gula pereduksi yang diperoleh, gula pereduksi yang

digunakan dalam penelitian ini memenuhi Standar Sekretariat Dewan Gula

Indonesia yaitu 0,4%. Kadar gula pereduksi pada raw sugar menyatakan

bahwa gula pereduksi terperangkap dalam proses pembentukan kristal raw

sugar selama proses kristalisasi. Adanya gula pereduksi akan menganggu

proses karbonatasi dikarenakan proses pencoklatan nonenzimatik dengan

reaksi karamelisasi dan reaksi Maillard.

B. HUBUNGAN PENINGKATAN LAJU ALIR CAIRAN DAN GAS

TERHADAP UKURAN GELEMBUNG

Hubungan peningkatan laju alir cairan dan gas terhadap ukuran

gelembung dilakukan pada variasi peningkatan laju alir cairan dan laju gas

tetap serta pada variasi peningkatan laju alir gas dan laju alir cairan tetap.

Peningkatan laju alir cairan dan gas mempengaruhi ukuran gelembung yang

(49)

gelembung dan hubungan peningkatan laju alir gas terhadap ukuran

gelembung.

1. Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Terhadap Ukuran

Gelembung

Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dilakukan untuk

mengetahui seberapa besar pengaruh peningkatan laju alir cairan terhadap

ukuran gelembung yang dihasilkan menggunakan RVB. Seharusnya

penyajian data dalam grafik untuk variasi laju alir cairan dilakukan pada

QG tetap antara lain QG 90 l/jam, QG 390 l/jam dan QG 750 l/jam. Tetapi

penyajian grafik distribusi ukuran gelembung untuk variasi laju alir cairan

dalam hasil penelitian ini hanya pada QG 750 l/jam.

Hal ini dikarenakan pada QG 750 l/jam, pengaruh dari setiap variasi

laju alir cairan atau analisa foto yang dihasilkan hampir secara keseluruhan

dapat diidentifikasi. Berbeda dengan QG 90 l/jam dan QG 390 l/jam, untuk

beberapa laju alir cairan analisa foto sulit untuk diidentifikasi sehingga

pada QG 750 l/jam digunakan dalam penyajian data untuk mewakili

fenomena pengaruh dari peningkatan variasi laju alir cairan. Foto laju alir

cairan (QL 490 L/jam) yang dapat diidentifikasi pada QG 750 l/jam tetapi

pada QG 90 l/jam dan 390 l/jam tidak dapat diidentifikasi dapat dilihat

pada Gambar 10, 11 dan 12.

(50)

Gambar 11. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 390 l/jam

Gambar 12. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 90 l/jam

Penyajian data untuk setiap variasi laju alir cairan juga tidak

semuanya disajikan. Hal ini dikarenakan pada laju alir cairan tertentu

seperti pada QL 320 dan 650 l/jam, foto ukuran gelembung yang dihasilkan

sulit diidentifikasi. Pada QL 320 l/jam, energi kinetik larutan yang

dihasilkan tidak terlalu rendah dan tidak terlalu tinggi sehingga

menghasilkan aliran anular dalam leher ejektor. Aliran anular ini

(51)

maksimal dan terjadi penggabungan ukuran gelembung dengan ukuran

yang lebih besar karena terjadinya koalesen. Hal ini dikarenakan pada

aliran anular ini, lapisan fluida saling berdekatan sehingga menyebabkan

koalesen. Koalesen terbentuk karena lapisan antar permukaan rusak akibat

perubahan bentuk gelembung yang saling berhimpitan. Foto gelembung

pada QL 320 l/jam dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13. Foto gelembung pada QL 320 l/jam

Pada QL 650 l/jam penyajian data dalam grafik juga tidak

disajikan. Hal ini dikarenakan foto ukuran gelembung yang dihasilkan

overlapping, pada laju alir cairan ini energi kinetik cairan yang dihasilkan

sangat besar sehingga menghasilkan aliran turbulen dalam tangki. Aliran

turbulen ini menyebabkan tumbukan gas ke dalam cairan tidak terjadi

sempurna dikarenakan kecepatan cairan yang sangat tinggi. Foto

gelembung pada laju QL 650 l/jam dapat dilihat pada Gambar 14. Grafik

ukuran gelembung rata-rata tiap kelas yang menghasilkan distribusi

(52)

Gambar 15. Grafik distribusi ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan dengan QG 750 l/jam

Berdasarkan grafik distribusi ukuran gelembung pada Gambar 15,

grafik menunjukkan semakin meningkat laju alir cairan, grafik distribusi

ukuran gelembung yang dihasilkan mengerucut pada diameter kelas

ukuran gelembung yang kecil. Meningkatnya laju aliran cairan

mengindikasikan pada laju alir cairan yang tinggi menghasilkan ukuran

gelembung yang kecil. Hal ini dikarenakan pada laju alir cairan yang

tinggi yaitu pada QL 400, 490, dan 590 l/jam, energi kinetik cairan yang

(53)

dalam leher ejektor. Laju geser (shear rate) yang tinggi pada leher ejektor

dapat meningkatkan perpindahan massa dengan menghasilkan

gelembung-gelembung gas berukuran kecil (Duveen, 1998).

Laju geser sangat tinggi yang keluar melalui nosel membawa

energi kinetik dan energi potensial yang besar yang menyebabkan

tumbukan yang sangat cepat terhadap gas (Ide et al., 1999). Tumbukan

cairan yang sangat cepat terhadap badan gas menyebabkan terjadinya

proses penangkapan gas oleh cairan yang membentuk selimut cairan

terjadi secara intensif. Pembentukan selimut cairan yang intensif

menyebabkan pembentukan gelembung kecil yang terus-menerus. Pada

saat laju alir cairan yang rendah seperti pada QL 100 dan 150 l/jam, yang

terjadi adalah hal yang sebaliknya. Total energi yang dibawa oleh cairan

rendah sehingga tingkat penangkapan gas oleh cairan juga rendah yang

menyebabkan pembentukan selimut cairan tidak terjadi secara intensif.

Untuk mengetahui ukuran pusat dan penyebaran ukuran

gelembung secara statistik digunakan grafik nilai rata-rata dan ragam

ukuran gelembung. Grafik nilai rata-rata dan ragam dari ukuran

gelembung yang dihasilkan pada variasi peningkatan laju alir cairan dapat

dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.

100 150 250 400 490 590

Laju alir cairan (l/jam)

(54)

100 150 250 400 490 590

Laju alir cairan (l/jam)

Gambar 17 . Nilai ragam ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan

Berdasarkan grafik nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung

pada Gambar 16 dan 17, pada laju alir cairan tinggi yaitu pada QL 400,

490, dan 590 l/jam menghasilkan nilai rata-rata ukuran gelembung yang

kecil dibandingkan pada laju alir cairan lainnya yang lebih rendah, yaitu

QL 100, 150, dan 250 l/jam. Hal ini menunjukkan QL 400, 490, dan 590

l/jam menghasilkan ukuran rata-rata gelembung yang lebih kecil

dibandingkan pada laju alir cairan lainnya yang lebih rendah. Begitupun

pada nilai ragam yang dihasilkan pada QL 400, 490, dan 590 l/jam,

menghasilkan nilai ragam yang rendah. Hal ini menunjukkan pada laju alir

cairan yang tinggi, yaitu pada QL 400, 490, dan 590 l/jam tingkat

keragaman ukuran gelembung rendah yang menunjukkan bahwa ukuran

gelembung yang dihasilkan seragam. Seperti yang sudah dijelaskan

sebelumnya, laju alir cairan yang tinggi menyebabkan laju geser yang

tinggi pada leher ejektor sehingga pembentukan selimut cairan terjadi

secara intensif. Pembentukan selimut cairan yang intensif menyebabkan

pembentukan gelembung kecil yang terus-menerus sehingga ukuran

gelembung yang dihasilkan lebih seragam.

Berbeda dengan laju alir cairan yang tinggi, pada laju alir cairan

yang rendah seperti pada QL 100 dan 150 l/jam total energi yang

dihasilkan rendah sehingga penangkapan gas oleh cairan untuk

(55)

rendah menyebabkan pembentukan gelembung tidak terjadi secara intensif

sehingga menghasilkan ukuran gelembung yang lebih bervariasi.

Pada QL 250 l/jam, nilai ragam ukuran gelembung yang

dihasilkan tinggi diantara laju alir cairan lainnya. Hal ini menunjukkan

tingkat keragaman pada QL 250 l/jam tinggi yang menghasilkan ukuran

gelembung yang lebih bervariasi. Selain itu, pada QL 590 l/jam, nilai

ragam ukuran gelembung yang dihasilkan lebih besar dibandingkan

dengan laju alir cairan sebelumnya, yaitu 400 dan 490 l/jam. Hal ini

dikarenakan pada QL 590 l/jam, energi kinetik cairan yang dihasilkan

nosel sangat besar dibandingkan pada QL 400 dan 490 l/jam, sehingga

cairan terdorong sangat kuat dan keluar melewati leher ejektor. Energi

kinetik cairan sangat besar menghasilkan aliran turbulen pada tangki,

sehingga dispersi antara fase gas dan fase cair tidak terjadi secara intensif.

Tidak intensifnya dispersi gas ke dalam cairan menyebabkan tidak

meratanya ukuran gelembung yang dihasilkan sehingga menghasilkan

nilai ragam yang lebih tinggi dibandingkan laju alir cairan tinggi lainnya.

2. Hubungan Peningkatan Laju Alir Gas Dengan Ukuran Gelembung

Penentuan hubungan peningkatan laju alir gas dilakukan untuk

mengetahui seberapa besar pengaruh peningkatan laju alir gas terhadap

ukuran gelembung yang dihasilkan menggunakan RVB. Seharusnya

penyajian data dalam variasi peningkatan laju alir gas pada laju alir cairan

(QL) tetap, disajikan pada QL rendah (100 l/jam), QL sedang (320 l/jam)

dan QL tinggi (400 l/jam). Tetapi pada QL 320 l/jam tidak disajikan, hal ini

dikarenakan seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, pada laju alir

cairan ini foto sulit untuk diidentifikasi. Foto gelembung pada

QL 320 l/jam dapat dilihat pada Gambar 18. Ukuran gelembung yang

dihasilkan dari setiap variasi peningkatan laju alir gas digambarkan dalam

bentuk grafik distribusi ukuran dan disajikan pada Gambar 19 dan

(56)

Diam eter rata-rata kelas (m m )

F

Gambar 19. Grafik distribusi ukuran gelembung pada variasi laju alir gas dengan QL 100 l/jam

Diam eter rata-rata kelas (m m )

F

(57)

Berdasarkan grafik distribusi ukuran gelembung pada variasi laju

alir gas pada Gambar 19 dan 20, dapat dilihat pada QG 90 l/jam dan QG

750 l/jam, grafik distribusi ukuran gelembung yang dihasilkan mengerucut

pada diameter kelas ukuran gelembung yang kecil. Hal ini dikarenakan

pada QG 90 l/jam, kecepatan gas yang dihasilkan rendah sehingga gas

terdispersi dalam leher ejektor. Dispersi gas di dalam leher ejektor

meningkatkan intensitas perpindahan momentum antara fase gas dan fase

cair terjadi maksimal. Efisiensi dispersi maksimal dicapai jika aliran cairan

pecah dan bercampur dengan fase gas pada bagian akhir ruang

pencampuran atau leher ejektor. Hal ini dikarenakan geometri leher ejektor

yang menyempit sehingga tumbukan gas ke dalam cairan pun terjadi

intensif (Duveen, 1998).

Pada QG 750 l/jam, kecepatan gas yang dihasilkan sangat tinggi,

meskipun fase gas tidak terdispersi dalam leher ejektor, tetapi tekanan gas

yang dihasilkan ini sangat tinggi sehingga gas terdorong dan terdispersi di

dalam tangki. Tekanan gas yang tinggi inilah yang menghasilkan

pembentukan gelembung-gelembung yang kecil. Efek dari peningkatan

tekanan gas pada venturi adalah untuk mereduksi ukuran gelembung yang

besar menjadi ukuran gelembung kecil karena tekanan gas yang sangat

tinggi (Atay, 1986).

Untuk mengetahui ukuran gelembung secara statistik digunakan

nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung. Grafik nilai rata-rata dan

ragam dari ukuran gelembung yang dihasilkan pada variasi laju alir gas

dapat dilihat pada Gambar 21 dan Gambar 22.

(58)

Berdasarkan grafik pada Gambar 21 dan 22, QG 90 l/jam pada QL

400 l/jam menghasilkan nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung yang

kecil diantara laju alir gas lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa pada laju

alir gas yang paling rendah, ukuran rata-rata gelembung yang dihasilkan

kecil. Begitupun dengan nilai ragam yang dihasilkan, mengindikasikan

ukuran gelembung yang seragam. Seperti yang sudah dijelaskan

sebelumnya, pada QG 90 l/jam, kecepatan gas yang dihasilkan rendah

dibandingkan laju alir gas lainnya. Kecepatan gas yang rendah

menyebabkan gas terdispersi di dalam leher ejektor sehingga karena

geometri leher ejektor yang menyempit membuat tumbukan gas ke dalam

cairan terjadi secara intensif yang menyebabkan pembentukan gelembung

kecil terus-menerus. Pembentukan gelembung yang intensif

mengakibatkan ukuran gelembung yang dihasilkan seragam atau ragam

ukuran gelembung yang rendah.

Pada QG 390 l/jam dan QG 750 l/jam, nilai ragam ukuran

gelembung yang dihasilkan lebih besar dibandingkan QG 90 l/jam. Hal ini

menunjukkan tingkat keragaman ukuran gelembung lebih bervariasi

dibandingkan QG 90 l/jam. Hal tersebut terjadi karena peningkatan

kecepatan gas menyebabkan gangguan pada selimut cairan yang berupa

tekanan dan pengoyakan pada permukaan cairan semakin tidak beraturan

(Mandal et al., 2005), akibatnya ukuran gelembung yang dihasilkan lebih

Figur

Gambar 1. Skema RVB (Duveen, 1998)
Gambar 1 Skema RVB Duveen 1998 . View in document p.30
Gambar 2. Ejektor venturi  (Duveen, 1998)
Gambar 2 Ejektor venturi Duveen 1998 . View in document p.31
Gambar 3. Desain ejektor venturi (Duveen, 1998)
Gambar 3 Desain ejektor venturi Duveen 1998 . View in document p.32
Gambar 4.  Skema pembentukan selimut cairan (Cramers et al., 1992)
Gambar 4 Skema pembentukan selimut cairan Cramers et al 1992 . View in document p.33
Gambar 5. Rejim aliran pada leher ejektor (www.glossary.oilfield.slb.com)
Gambar 5 Rejim aliran pada leher ejektor www glossary oilfield slb com . View in document p.34
Gambar Lampu halogen 6. Teknik fotografi (Aslan dkk., 2006)
Gambar Lampu halogen 6 Teknik fotografi Aslan dkk 2006 . View in document p.35
Tabel 4. Syarat mutu gula rafinasi
Tabel 4 Syarat mutu gula rafinasi . View in document p.39
Tabel 2. Komposisi nira tebu
Tabel 2 Komposisi nira tebu . View in document p.39
Tabel 3. Standar komposisi raw sugar
Tabel 3 Standar komposisi raw sugar . View in document p.39
Gambar 7. Skema RVB dan komponen penyusunnya
Gambar 7 Skema RVB dan komponen penyusunnya . View in document p.40
Gambar 8. RVB
Gambar 8 RVB . View in document p.41
Gambar 9. Tahapan penelitian
Gambar 9 Tahapan penelitian. View in document p.42
Tabel 5. Rentang nilai untuk batasan laju alir cairan
Tabel 5 Rentang nilai untuk batasan laju alir cairan . View in document p.43
Tabel 6. Rentang nilai untuk batasan laju alir gas
Tabel 6 Rentang nilai untuk batasan laju alir gas . View in document p.44
Tabel 8. Variasi laju alir gas dengan QL tetap
Tabel 8 Variasi laju alir gas dengan QL tetap . View in document p.44
Tabel 9. Karakteristik raw sugar
Tabel 9 Karakteristik raw sugar . View in document p.47
Gambar 10. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 750 l/jam
Gambar 10 Foto gelembung QL 490 l jam pada QG 750 l jam . View in document p.49
Gambar 12. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 90 l/jam
Gambar 12 Foto gelembung QL 490 l jam pada QG 90 l jam . View in document p.50
Gambar 11. Foto gelembung QL 490 l/jam pada QG 390 l/jam
Gambar 11 Foto gelembung QL 490 l jam pada QG 390 l jam . View in document p.50
grafik menunjukkan semakin meningkat laju alir cairan, grafik distribusi
grafik menunjukkan semakin meningkat laju alir cairan, grafik distribusi . View in document p.52
Gambar 17 . Nilai ragam ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan
Gambar 17 Nilai ragam ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan . View in document p.54
Tabel 10.
Tabel 10 . View in document p.59
Gambar 23. Kurva standar DNS, dengan nilai y = 4,2286x-0,1811 dan R2 = 0,9984
Gambar 23 Kurva standar DNS dengan nilai y 4 2286x 0 1811 dan R2 0 9984 . View in document p.86

Referensi

Memperbarui...