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
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.
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.
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.
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
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,
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
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
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
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
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.
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.
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.
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
I.
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANGGula 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
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
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
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
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
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
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.
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
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%,
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
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
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
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
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.
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
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
(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
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
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).
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
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
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
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.
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
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
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
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)
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
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
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
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.
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